礦業是國民經濟發展的重要支柱性產業，智能化建設是推動礦山安全發展、保障國家能源資源安全的重要舉措。

       為深入貫徹落實《國家關于進一步加強礦山安全生產工作的意見》，深入推進礦山智能化建設，促進礦山安全發展，2024年4月28日，國家礦山等七部門發布的《關于深入推進礦山智能化建設 促進礦山安全發展的指導意見》指出，到2026年，建立完整的礦山智能化標準體系，推進礦山數據融合互通，實現環境智能感知、系統智能聯動、重大災害風險智能預警，全國煤礦智能化產能占比不低于60%，智能化工作面數量占比不低于30%，智能化工作面常態化運行率不低于80%，煤礦、非煤礦山危險繁重崗位作業智能裝備或機器人替代率分別不低于30%、20%，全國礦山井下人員減少10%以上，打造一批單班作業人員不超50人的智能化礦山。到2030年，建立完備的礦山智能化技術、裝備、管理體系，實現礦山數據深度融合、共享應用，推動礦山開采作業少人化、無人化，有效防控重大安全風險，礦山本質安全水平大幅提升。

       因此，在當今礦山智能化建設的趨勢下，采用新的技術力量，以及新的建設概念，通過網絡、大數據、物聯網和人工智能等技術的支持，實現決策、指揮、調度、應急、救援的智能高效。

技術路線

       基于遙感手段，通過“空天地”（天基：衛星遙感；空基：無人機遙感；地基：音視頻監控設備、地面測量設備等）一體化工作模式，從不同層級、不同尺度、不同方式對礦區地上、地下開展有效監測及數據采集，并通過搭建“智慧礦山”三維可視化綜合管理平臺，實現對礦區地上、地下各種監測傳感設備信息匯總并形成大數據，實現礦區監測監控管理系統、通信聯絡系統、井下緊急避險系統等相關功能模塊建設，可通過“智慧礦山”三維可視化管理平臺，實時掌握礦區基本態勢，滿足日常統計分析、物聯網、指揮調度、應急處理等相關工作，提升礦區監管及生產效率。

數據感知及采集

       基于衛星遙感、無人機、地面監測設備，構建“空天地”立體化監測體系。“空天地”指空基、天基、地基采集，其中天基主要是衛星遙感數據，應用于礦山、礦區方向監測主要衛星數據資源可以分為兩類，分別是多光譜衛星和雷達衛星。空基主要是無人機遙感，搭載專業數碼相機、高清攝像機、紅外傳感器等載荷，可通過傾斜攝影方式實現地上礦區三維建模。地基主要是物聯網技術帶動下的多源監測設備，基于現有的安全生產檢測裝置、視頻監控等基礎，實現對重點地區不間斷實時的量化監管。從高空、中低空、地面三個維度構建監控網絡，實現多尺度、全天候的“空天地”立體監測，提供科學的大數據支撐。

數據存儲傳輸層

數據存儲傳輸層對“空天地”立體感知獲取的多源異構數據進行數據傳輸及數據存放及備份。此部分通過網絡專線或5G，將傳感器測量成果、視頻監控情況及影像數據、專項監測分析數據等內容，傳輸至大數據中心的服務器上。為滿足備份容災需求，數據存儲采用定期異地備份方法也可采用云存儲，對數據進行保護。

數據整合及處理

數據整合層及算法層，對“空天地”立體感知獲取的多源異構數據進行整合分析，實現遙感大數據與實時地面觀測數據融合。主要涉及地面數據和空天信息同化、“時間格網”和“多級數據”分析與管理，采用空基、天基監測手段，實現大面積區域性監測的同時獲取大尺度環境覆蓋信息，為地面數據和空天數據的同化建立關聯機理。

應用層基于衛星遙感數據、無人機、在線監測數據以及算法庫，開展‘點—線—面’空間尺度和‘月—周—天’時間尺度數據管理、分析，開展礦區地上、地下空間三維建模、地質災害隱患排查、基于視頻監控的可疑人員／車輛監控等監管工作，助力礦山工作運行開展，實現快速預警、實時推送，全過程跟蹤。 

技術應用

1. 礦區地表沉降監測

開采地下礦產資源或地下液體（煤礦、地下水、天然氣等）會導致地表沉降。利用合成孔徑雷達數據進行干涉測量，獲取監測前后兩期高程量差值變化情況，通過連續多期監測結果，得出礦區范圍內地面、建筑物等垂直變形的大小和規律，特別是對于有特殊意義的異常值進行分析，實現對礦區垂直位移變化的周期性預報。

2. 地質災害風險預測

隨著礦區內礦產資源開采工作進行，因開采挖掘會造成礦區地質、水文等自然環境變化，可能會造成地面塌陷、地裂縫、滑坡、崩塌、泥石流等礦山地質災害。通過地表形變監測，對目標范圍內形變速率進行統計，可認為形變速率變化異常的位置（如變形速率明顯加快）更容易發生地質災害風險，為防災應急提供參考。

3. 水土保持監測

露天礦山開采具有開發建設周期長、擾動地表面積大、棄土棄渣量多、終采跡地恢復難等特點，造成的水土流失量大、面廣，且擾動地表和棄土棄渣貫穿項目建設生產全過程。只有通過水土保持監測，摸清水土流失類型、水土流失強度、分布特征、危害及其影響情況、發生發展規律、動態變化趨勢，才能進行礦山項目水土流失的有效防治。無人機感監測具有機動靈活、怏速高效、精細準確、安全、作業成本低等特點，是實現小域和高危區快速獲取高分辨率影像有效途徑，有效彌補傳統監測方法的諸多不足，對水土保持信息化建設具有重要愈義。

4. 越界開采監測

傳統工作中，越界開采監測一般采用全站儀和GPS結合的全野外數字測量方式，單因礦區開采過程中運輸繁忙、灰塵大，測點易被損壞等因素，測量工作量大、周期長，并容易造成安全事故?；跓o人機影像分析開展越界開采監測，以采礦權登記信息為合理開發依據，結合工作期內周期性無人機航攝影像圖，將采礦活動痕跡解譯成果與采礦權登記范圍進行疊合分析，以便快速界定出目前開采現狀是否已貼近采礦權登記范圍，為開采工作規劃提供預警與參考，避免企業在礦區開發過程中出現越界開采情況。

5. 三維模型搭建

通過無人機搭載五鏡頭傾斜相機，依據各鏡頭不同角度姿態獲取的影像信息，獲取露天礦區的傾斜攝影三維數據，傾斜攝影模型高度還原露天礦區的地形、地貌以及地面側面的紋理等。

6. 礦物三維體積測量及采剝總量計算

利用無人機航拍，通過多視圖三維重建技術，獲取航拍照片上的場景結構，通過計算機三維建模還原真實三維模型。同時針對地表堆積物，如煤堆、石堆等，通過實際點標定，確定三維模型真實空間比例，再利用三角網建模技術計算三維空間體積，從而完成整個盤點過程?；谏鲜龇椒?，通過將兩期航測模型數據進行對比，即可發現地表礦物前后兩期總量變化，快速得到礦區采剝量。

7. 無人機應急監測

遇到突發地質災害時，實時遙感影像的及時獲取是災害監測及救援的關鍵，這種應急監測成像特點是范圍小、時間緊、分辨率要求高，常規的衛星遙感手段難以滿足應用所需。而低空無人機航攝系統的出現為這種小范圍危險區域遙感監測任務的特殊需求提供了新的技術途徑，在災害發生后，無人機可以做出信息采集響應，通過掛圖方式，從整體角度上宏觀開展救災治災的應急工作。

8. 地基傳感設備搭建及地下三維模型建立

衛星遙感手段或是無人機航攝手段在礦區應用優勢顯著，但二者仍存在一定的缺陷。首先，二者作業模式上都屬于定期觀測，即單期觀測結果僅代表某一時間點，即使目前數據源廣泛，但在時間連續性上仍無法滿足于實時監測；另一方面，二者工作目標多為地表地物，而對于地下礦井情況無法實現觀測。

技術發展前景及經濟效益

    “空天地”技術的應用能夠使礦山具有人類般的邏輯思維、反應和行動能力，實現物物、物人、人人的全面信息集成和響應能力，主動感知、分析、并快速做出正確處理的礦山系統，降低人為因素造成的事故概率。資源協同運作，實現礦山的集約、高效、可持續發展。新一代互聯網、云計算、智能傳感、通信、遙感、衛星定位、地理信息系統等各項技術的成熟與融合，實現數字化、智能化的管理與反饋機制，為礦山智能化發展提供了技術基礎。

       礦山“空天地”一體化監測感知平臺的建設不僅能夠節省人工，消除不必要的成本，而且可以借助監測結果，更好的預測事件發展情況并持續有效地維護其礦山自身，從而避免因突發事件導致人員安全問題或停工停產造成的經濟損失。