金属矿山

（一）场景描述

金属矿产资源是国民经济和国防科技发展的重要战略基石。但随着我国矿山加速向深部开采和复杂地质条件开采迈进，深部高地应力、高岩温、采空区塌陷等衍生安全风险显著加剧。矿山露天采场高陡边坡存在滑坡、崩塌风险，井下巷道存在有毒有害气体涌出、顶板坍塌、透水等隐患，安全管控压力持续加大。矿区面积广阔、地形崎岖，露天与井下作业环境差异大，单一巡检手段难以兼顾全域覆盖与精细检测，亟需构建无人机与四足机器人空地协同的智能巡检体系，推动传统采选模式向少人化、无人化转型。

（二）现存痛点

一是安全风险高，矿区环境复杂，井下及采空区存在有毒有害气体涌出、顶板坍塌、透水等隐患，露天矿高陡边坡存在滑坡风险，人工巡检面临极大的生命安全威胁；

二是巡检效率低、盲区大，矿区面积广阔、地形崎岖，人工巡检耗时长、劳动强度大，存在大量视觉死角和难以到达的危险区域，难以实现全天候、全覆盖的常态化巡检；

三是数据碎片化、缺乏实时预警，传统人工巡检依靠“眼看、手摸、笔记”，数据主观性强、滞后性高，难以与矿山现有调度系统深度联动，无法实现对设备故障和环境异常的实时感知与超前预警。

（三）巡检内容

露天场景：一是边坡稳定性监测，无人机全域航拍采集边坡三维点云、外观影像与热异常数据，AI识别坡面裂缝、沉降、滚石、渗漏隐患并研判形变趋势，机器人深入坡脚、台阶等复杂地形近距离复检裂缝参数；二是道路杂物监测，识别路面落石、渣土堆积、废弃物等通行障碍，及时推送清理预警；三是环境与车辆监测，排查扬尘扩散、积水淤积、渣土乱排等环境问题，识别外来车辆违规闯入生产区域；四是越界开采监测，比对实测地形数据与法定开采红线，识别超挖、越界开采行为。

井下场景：一是巷道裂缝检测，机器人SLAM自主导航遍历井下巷道，捕捉围岩、支护体裂缝并统计大小、深度、面积，研判扩展趋势与失稳风险；二是气体环境监测，实时检测瓦斯、一氧化碳、硫化氢、氧气等浓度，分析运移规律与积聚风险；三是人员着装监测，识别安全帽、矿灯等劳保用品佩戴情况及违规进入禁区、单人违规作业等行为；四是电力与设备监测，红外检测配电房、高压柜、电缆桥架温度异常，融合视觉与声纹排查传送带、风机、水泵等设备故障隐患；五是采掘进度监测，激光扫描生成采掘工作面实景模型，自动核算巷道掘进尺、采掘工程量，识别超挖、欠挖等不合规范问题。

（四）场景要求

1.机型与载荷：室外配置工业级多旋翼无人机，搭载高清可见光相机、红外热成像仪、激光雷达与多光谱相机，具备抗风、防尘、防雨、长续航能力，适配露天矿区恶劣作业环境；井下配置工业防爆四足机器人，搭载防爆高清相机、红外热成像、多参数气体传感器阵列、激光测距仪与声纹采集模块，可翻越障碍、攀爬斜坡、穿行狭窄巷道。

2.部署方式：露天矿区部署无人机自动机场，实现无人值守自主起降、自动充电与数据回传；四足机器人配置自主充电桩，电量低于阈值自动返桩充电，实现不间断连续作业；网络采用4G/5G双模融合组网并搭配Mesh自组网技术，消除井下盲巷、采掘工作面等信号盲区。

3.空地协同机制：构建“无人机广域普查+四足机器人定点精检”协同模式，无人机负责大范围、高空、远距离快速巡检，四足机器人负责地面、狭窄复杂地形精细化检测；平台发现疑似隐患自动生成复核任务，智能调度机器人抵近复查，形成协同闭环。

4.AI识别能力：集成图像识别、红外热分析、气体异常判断、声纹分析、形变分析等算法模型，覆盖边坡裂缝、坡面形变、气体超标、巷道围岩变形、设备故障、人员着装违规、道路杂物、外来车辆闯入、越界开采、采掘进度偏差等多类隐患，支持分级预警与持续迭代优化。

5.平台对接：搭建矿山智能巡检管理平台，集成任务管理、设备状态跟踪、数据可视化、告警中心、资产台账等模块，对接矿山数字孪生系统与生产调度系统，实现巡检数据三维融合展示与智能化决策支撑。

6.安全合规：设备具备防尘、抗高低温特性，配备多重避障、应急返航、紧急停机等安全机制；井下作业前完成通风条件确认与气体浓度预检，保障巡检作业安全。

（五）作业流程

平台根据矿山生产计划、历史巡检数据与隐患分布自动生成巡检计划，完成设备状态检查、航线与路径规划及环境安全确认 → 无人机按预设航线对露天矿区开展广域航拍普查，实时回传高清影像、红外热图与激光点云，监测边坡稳定性、道路杂物、环境状况与越界开采情况；四足机器人同步深入井下巷道自主巡检，采集裂缝、气体浓度、电力设备、人员着装与采掘进度等多维数据 → 平台AI算法实时分析多源数据，识别疑似隐患并标记位置、类型与严重程度 → 对疑似隐患自动生成定点复核任务，调度四足机器人或无人机抵近复检确认 → 按紧急、重要、一般三级预警推送责任部门，自动派发处置工单跟踪整改进度 → 处置完成后复检核验，台账自动归档，形成“前期准备—协同巡检—智能分析—闭环处置”全流程闭环管理。

（六）预期成效

通过无人机与四足机器人空地协同作业，实现矿山露天与井下全域、全时段、无盲区智能巡检，人员不再进入高危区域作业，彻底规避滑坡、坍塌、气体中毒等人工巡检安全风险；巡检频次与作业效率大幅提升，隐患发现速度显著加快，边坡失稳、气体超限、设备故障等风险实现早发现、早预警、早处置，事故发生率与损失有效降低；通过设备预防性维护减少非计划停机与维修成本，通过采掘进度精准监测优化生产计划与资源配置；巡检全流程数字化、可视化、闭环化，为矿山安全管理决策提供数据支撑，推动金属矿山向安全、高效、绿色、智能的现代化矿山转型升级。