一城一北斗|“数字矿山”钻机北斗布孔系统

申报单位：中国神华能源股份有限公司哈尔乌素露天煤矿

联合申报单位：广州南方测绘科技股份有限公司

主要完成人：梁栋、刘峰、王星烨、韩宇飞、周浩伟、邹振华

一、案例简介

钻机北斗布孔系统”项目关键技术是服务器平台部署、高精度定位数据的解算、数据传输的功能。通 过部署专有的独立服务器进行所有数据的传输及存储，避免共用服务器出现的问题；在服务器部署基站卫 星数据解算软件，保证数据的准确性；使用专用定制的地图文件收发软件，通过服务器进行对布孔文件的 发送，保障了数据的安全性；在布孔软件中预留独立接口，使得定位数据可以“一组多用”,例如为炸药 混装车等进行定位数据的支持。通过北斗高精定位技术，研究应用北斗布孔系统可辅助露天煤矿进行布孔 作业，对探索改变传统穿爆作业模式，提高布孔、钻孔精确度，以及降低人力成本、提升综合生产力起到 重要现实意义。

二、技术方案

1、系统组成：北斗高精度钻机布孔系统包括4部分。

1)服务器：服务器使用戴尔R740高性能服务处理器，配合使用基站卫星数据解算软件，通过实时监 控解算每一条卫星数据，保证定位精准性。

2)北斗差分基准站：支持北斗三号卫星信号接收；支持4G网络与电台双通道传输，数据链通讯稳定； 水平精度：±1cm+1ppm;垂直精度：±2cm+1ppm。

3)北斗车载移动终端；工业级平板电脑，坚固的全铝合金结构，10.2英寸电容式高清触摸屏；北斗 高精度接收机；工业三防设计，IP66防水防尘，适用于各种恶劣环境；北斗双主板、双天线设计，定位更 精确、导航更加科学合理，能够提供完整、自动输出工程导航的结果，提供全方位解决方案。

4)手持式采点仪：一人一机便携式作业，10小时以上超长工作时间；高精度定位，厘米级定位精度， 外部源差分定位<0.02米；支持4G网络，保证网络的畅通；可满足多种数据格式的导入及导出；提供多 种功能的可定制化需求，充分满足露天矿工作需求。

2、系统应用流程

利用手持采点仪采取穿孔爆破区域，并进行孔位地图设计。通过专用地图软件直接下发给各钻机布孔 系统终端，现场作业人员可直接操作钻机进行打孔作业，系统支持垂直布孔及倾斜布孔，同时提供了导航 功能。通过北斗定位系统获取的钻孔点的实际高程，结合钻孔设计的目标高程，判定实际钻孔深度，利用 孔深检测单元的实时检测，实现数字化精准施工，为爆破及装运提供更好的支撑。在传统钻机布孔工作中， 需要地面人员与钻机司机进行配合作业，而在相互配合中极易发生信息传达不准确的现象。而采用北斗卫 星布孔系统后，钻机驾驶人员可坐在驾驶室内就可以明确工作区域，快速帮助钻机司机确定下一钻孔位置 的准确距离，并且可以在系统软件内做出规划，制定详细的作业区域及次日作业的情况汇报，解决了传统 工作中的多人配合工作问题，不仅大幅降低了劳动强度和人力成本，同时提高了作业的准确性和工作效率。

该系统对钻机布孔的测量和控制可达到小于5厘米的精度，实现了钻孔作业的智能化、可视化和自动 化。通过创建布孔任务、布孔作业管理、施工过程监控、布孔成果统计等，可随时随地有效及时地查看布 孔进度和完成情况，真正实现了空中卫星对地面工作的精准指导，实现了天空与地面的对接。该系统结合 钻机上的精准定位设备，钻机师傅通过点击平板上显示的孔位，便能精准导航走钻到所需打点的孔位处， 不需要人为地在钻机边上进行导引走钻，大大增加了安全性，在夜间能见度低时也能保证相应的工作效率。

三、创新亮点

钻机北斗布孔系统”项目关键技术是服务器平台部署、高精度定位数据的解算、数据传输的功能。通 过部署专有的独立服务器进行所有数据的传输及存储，避免共用服务器出现的问题；在服务器部署基站卫 星数据解算软件，保证数据的准确性；使用专用定制的地图文件收发软件，通过服务器进行对布孔文件的 发送，保障了数据的安全性；在布孔软件中预留独立接口，使得定位数据可以“一组多用”,如为炸药混 装车等进行定位数据的支持。创新型采用双通道传输数据、双基站数据冗余保障，使用电台网络及4G网 络进行数据传输，同时两种网络可以自主进行切换、双基站数据可自主切换，保证了生产工作的顺利进行， 不会因单独的网络故障、基站故障导致生产工作的停止。基于北斗高精度定位技术的钻机布孔系统，可为 用户提供创建布孔任务、布孔作业管理、施工过程监控、布孔成果统计等服务，随时随地有效及时地查看 布孔进度和完成情况。