基于地理围栏的煤矿安全生产管控的解决方案

    一、背景

        本方案针对井工煤矿设计实时地理围栏管控系统，通过结合地理信息技术、室内三维定位技术和流式计算框架，解决煤矿定位坐标系不统一、三维定位精度不足、海量数据实时处理难等技术难点，该系统在神东煤炭集团石圪台煤矿应用后，显著提升作业区域安全管理水平，有效预防事故，具有广泛推广潜力 。

    二、方案和成效

       一是构建井工煤矿地上地下一体化坐标系统，通过在地面与井下设置同名控制点，利用北斗定位系统与井下定位系统进行联合测量，将地面高精度大地坐标系精准引入井下，成功解决煤矿地上地下定位坐标系不统一的行业难题，实现数据互通互用；

       二是创新采用上行定位计算流程，在矿区地面布设高性能位置解算服务器，结合边缘计算技术，实时为井下定位终端赋予精确的煤层深度信息，实现井下分层定位，使高程定位精度从 1 米提升至 0.3 米以内，大幅提升定位准确性；

       三是利用事件驱动架构与 Flink 分布式计算框架，构建近实时地理围栏管控系统，该系统具备每秒处理 10 万 + 条定位数据的能力，可满足煤矿海量定位数据实时处理与安全监管需求，在神东煤炭集团石圪台煤矿试点应用中，成功实现人员越界预警、设备违规移动监控等多项关键监管业务，使作业区域安全事故发生率下降 70% 。

    三、创新点

       一是实现地上地下定位系统的深度融合与统一，通过同名点坐标转换技术，消除地面北斗定位与井下定位系统的坐标系差异，实现两者数据的无缝融合与统一管理，为煤矿安全管控提供完整连贯的位置数据支撑；

       二是创新研发井工煤矿分层定位方法，突破传统井下定位仅能实现平面定位、高程精度不足的技术难题，通过精准赋予煤层深度信息，避免不同煤层、不同水平之间的地理围栏误报问题，使定位准确性提升 60%；

       三是构建基于事件驱动与流式计算的实时地理围栏管控模式，替代传统事后数据处理模式，实现对人员、设备违规行为的实时识别、即时告警与快速处置，将安全隐患响应时间从小时级缩短至分钟级，极大保障煤矿生产安全 。