王培濤教授：礦井通風(fēng)環(huán)境在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研發(fā)取得新進(jìn)展

礦井通風(fēng)系統(tǒng)是礦山安全生產(chǎn)的核心，為礦井作業(yè)提供新鮮空氣，確保工作人員健康與安全。實(shí)施高效的通風(fēng)環(huán)境監(jiān)測(cè)是開(kāi)展通風(fēng)優(yōu)化管理、降低長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)成本的重要途徑。巷道的風(fēng)量、溫度、濕度、空氣質(zhì)量、風(fēng)速以及有害氣體和粉塵濃度直接影響工人的工作效率和生命安全。許多事故源于通風(fēng)不良和有毒氣體積聚，而有效的環(huán)境監(jiān)測(cè)能顯著降低事故發(fā)生率，保障礦工生命安全。

新一代信息技術(shù)與礦山生產(chǎn)的深度融合正在引領(lǐng)全球采礦行業(yè)邁向智能礦山時(shí)代。近年來(lái)，我國(guó)不斷加大數(shù)字礦山、智能礦山領(lǐng)域的投入力度，重點(diǎn)推進(jìn)礦井通風(fēng)系統(tǒng)的智能化升級(jí)。依托物聯(lián)網(wǎng)、5G通信、數(shù)字孿生等技術(shù)，礦井通風(fēng)智慧監(jiān)測(cè)體系通過(guò)構(gòu)建多維感知網(wǎng)絡(luò)與智能決策平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)井下風(fēng)量、風(fēng)速、氣體濃度、溫濕度等參數(shù)的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)控，有效提升通風(fēng)系統(tǒng)安全性與能效水平。

為強(qiáng)化礦井通風(fēng)安全保障，2020年4月28日工業(yè)和信息化部、國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)、自然資源部聯(lián)合印發(fā)的《有色金屬行業(yè)智能礦山建設(shè)指南（試行）》特別強(qiáng)調(diào)：在通風(fēng)環(huán)境復(fù)雜（存在有毒有害氣體聚集風(fēng)險(xiǎn)）、人工巡檢難度大（巷道縱深超千米、多級(jí)通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)）、高危區(qū)域（采空區(qū)鄰近區(qū)域、高溫高濕作業(yè)面）等場(chǎng)景，應(yīng)優(yōu)先部署具備自主感知、智能分析、聯(lián)動(dòng)調(diào)控功能的通風(fēng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。通過(guò)安裝分布式智能傳感器陣列，構(gòu)建通風(fēng)參數(shù)實(shí)時(shí)數(shù)字孿生模型，并依托AI算法實(shí)現(xiàn)通風(fēng)異常預(yù)警、通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化及風(fēng)機(jī)群組協(xié)同控制，從而降低人工巡檢風(fēng)險(xiǎn)，杜絕通風(fēng)系統(tǒng)“過(guò)通風(fēng)”與“欠通風(fēng)”現(xiàn)象，保障井下空氣質(zhì)量動(dòng)態(tài)達(dá)標(biāo)。國(guó)家礦山安全監(jiān)察局發(fā)布2024年第1號(hào)公告，批準(zhǔn)《非煤礦山建設(shè)項(xiàng)目安全設(shè)施設(shè)計(jì)編寫(xiě)提綱》，其中特別指出：礦山應(yīng)積極推進(jìn)智能化建設(shè)，通過(guò)智能礦山設(shè)計(jì)提升本質(zhì)安全水平。設(shè)計(jì)說(shuō)明需涵蓋智能礦山的總體原則、實(shí)施范圍與內(nèi)容，明確分階段實(shí)施計(jì)劃及預(yù)期效果（如通風(fēng)智慧調(diào)控、災(zāi)害預(yù)警等）。礦山必須建設(shè)安全管理信息平臺(tái)，確保災(zāi)害發(fā)生時(shí)能快速整合各系統(tǒng)數(shù)據(jù)（如通風(fēng)參數(shù)、人員定位、設(shè)備狀態(tài)等），為安全避險(xiǎn)和應(yīng)急救援提供實(shí)時(shí)決策支持。同時(shí)，應(yīng)建立安全危害因素的事前預(yù)警機(jī)制，通過(guò)智能感知與AI分析實(shí)現(xiàn)瓦斯突出、通風(fēng)異常等風(fēng)險(xiǎn)的動(dòng)態(tài)預(yù)判。

傳統(tǒng)礦井監(jiān)測(cè)面臨幾個(gè)主要問(wèn)題：設(shè)備需要網(wǎng)絡(luò)化布置，成本高昂，且在亟需通風(fēng)的生產(chǎn)工作面更新布置往往不及時(shí)。此外，礦山通風(fēng)環(huán)境復(fù)雜，需要綜合監(jiān)測(cè)風(fēng)速、風(fēng)量、風(fēng)壓、溫濕度和有害氣體等多元數(shù)據(jù)。因此，有必要研發(fā)一種便于安裝、便攜且智能化的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)高效、準(zhǔn)確的通風(fēng)環(huán)境參數(shù)監(jiān)測(cè)，提升礦井安全管理效率。

在國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目（編號(hào)：52074020）資助下，北京科技大學(xué)王培濤教授團(tuán)隊(duì)以礦井通風(fēng)環(huán)境監(jiān)測(cè)過(guò)程為研究對(duì)象，以實(shí)現(xiàn)高效、準(zhǔn)確的通風(fēng)環(huán)境參數(shù)監(jiān)測(cè)，提升礦井安全管理效率為目的，研發(fā)了基于樹(shù)莓派礦井通風(fēng)環(huán)境智能化監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)；該系統(tǒng)由前端監(jiān)測(cè)設(shè)備與后端數(shù)據(jù)顯示平臺(tái)組成：前端監(jiān)測(cè)設(shè)備通過(guò)集成風(fēng)速傳感器、環(huán)境傳感器、一氧化碳傳感器、粉塵濃度傳感器，自帶便攜式Wi-Fi模塊和移動(dòng)電源，并選擇使用ONENET物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，建立本系統(tǒng)的后端數(shù)據(jù)顯示平臺(tái)。最終系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了井下通風(fēng)環(huán)境(溫度、濕度、大氣壓強(qiáng)、風(fēng)速、巷道內(nèi)空氣質(zhì)量指數(shù)IAQ和CO濃度)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)傳輸。該系統(tǒng)操作簡(jiǎn)易，運(yùn)行穩(wěn)定，可大面積布點(diǎn)，數(shù)據(jù)可進(jìn)行二次利用，提高了通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)解算數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。同時(shí)，開(kāi)放式云平臺(tái)的應(yīng)用能減少服務(wù)器架設(shè)，降低開(kāi)發(fā)成本，有效滿足金屬礦山通風(fēng)監(jiān)測(cè)需求，具有良好的應(yīng)用前景

本項(xiàng)研究主要成果包括：

（1）以Raspberry Pi開(kāi)發(fā)板為核心構(gòu)建了礦井通風(fēng)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，通過(guò)集成風(fēng)速傳感器、環(huán)境傳感器、一氧化碳傳感器，自帶便攜式Wi-Fi模塊和移動(dòng)電源，解決了實(shí)際安裝過(guò)程中，礦山井下不易搭接電纜、電線的問(wèn)題；并將所有設(shè)備集中于監(jiān)控箱中，使得系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)布置靈活、維護(hù)方便；該監(jiān)測(cè)設(shè)備可實(shí)現(xiàn)基于樹(shù)莓派的獨(dú)立運(yùn)行，脫離PC端控制，獨(dú)立進(jìn)行數(shù)據(jù)的二次處理和分析，使得實(shí)物操作使用十分簡(jiǎn)便、適用場(chǎng)景豐富，可代替人工測(cè)量且減輕部分井下測(cè)量工作和人為誤差，保證了測(cè)量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性，易于在礦山普及使用。

針對(duì)現(xiàn)有通風(fēng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)功能單一的問(wèn)題，利用Raspberry Pi開(kāi)發(fā)板豐富的接口連接多種傳感器，提高了監(jiān)測(cè)設(shè)備的集成度和功能性；強(qiáng)大的運(yùn)算能力可實(shí)現(xiàn)獨(dú)立運(yùn)行復(fù)雜代碼，提高監(jiān)測(cè)效率與系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性；Raspberry Pi開(kāi)發(fā)板便攜式的設(shè)計(jì)使得監(jiān)測(cè)設(shè)備體積微小，便于后期監(jiān)測(cè)設(shè)備的現(xiàn)場(chǎng)安裝和大面積布點(diǎn)；通過(guò)其多種通信接口，可快速與互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)進(jìn)行連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互。因此，利用上述Raspberry Pi的特點(diǎn)建立礦井通風(fēng)環(huán)境在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具有一定的可行性和應(yīng)用價(jià)值。

基于Raspberry Pi的礦井通風(fēng)環(huán)境在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由前端監(jiān)測(cè)設(shè)備與后端數(shù)據(jù)顯示平臺(tái)組成，與傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)所選用的開(kāi)發(fā)板相比，Raspberry Pi有一定的CPU和GPU的計(jì)算能力，具有千兆位以太網(wǎng)端口、2.4 GHz和無(wú)線(Wi-Fi)、藍(lán)牙5.0和BLE，具有更強(qiáng)的互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用價(jià)值；其次樹(shù)莓派擁有多種接口：I2C、SPI、UART和Xbee插座，其GPIO引腳可用于通信協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。

礦井通風(fēng)環(huán)境在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

礦井通風(fēng)環(huán)境在線監(jiān)測(cè)設(shè)備研發(fā)以Raspberry Pi 4B開(kāi)發(fā)板作為核心處理器（MCU）和系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集儀，數(shù)據(jù)采集儀采用BME680環(huán)境傳感器，可同步采集溫度和濕度，并搭載風(fēng)速和CO傳感器。當(dāng)移動(dòng)電源啟動(dòng)后，數(shù)據(jù)采集儀控制上述傳感器對(duì)礦井通風(fēng)環(huán)境相關(guān)參數(shù)（溫度、濕度、風(fēng)速、大氣壓強(qiáng)、CO濃度、IAQ指數(shù)）進(jìn)行采集。其中IAQ指數(shù)是通過(guò)環(huán)境傳感器中加熱的金屬氧化物會(huì)根據(jù)空氣中的揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOC)改變電阻，通過(guò)計(jì)算得到該電阻值并結(jié)合開(kāi)發(fā)板中所安裝的BSEC軟件庫(kù)脫離后期PC端，對(duì)VOC氣體變化阻值、濕度、溫度進(jìn)行智能化分析輸出IAQ值（空氣質(zhì)量指數(shù)）；便攜式Wi-Fi為數(shù)據(jù)采集儀提供網(wǎng)絡(luò)，以便數(shù)據(jù)的上傳。

礦井通風(fēng)環(huán)境在線監(jiān)測(cè)設(shè)備

礦井通風(fēng)環(huán)境在線監(jiān)測(cè)平臺(tái)搭建：選擇使用ONENET物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，建立本系統(tǒng)的后端數(shù)據(jù)顯示平臺(tái)；ONENET平臺(tái)支持適配各種網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和協(xié)議類(lèi)型，可實(shí)現(xiàn)各種傳感器和智能硬件的快速接入，提供豐富的API和應(yīng)用模板以支撐各類(lèi)行業(yè)應(yīng)用和智能硬件的開(kāi)發(fā)，有效降低物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開(kāi)發(fā)和部署成本，滿足物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域設(shè)備連接、智能化改造、協(xié)議適配、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)安全以及大數(shù)據(jù)分析等平臺(tái)級(jí)服務(wù)需求，與礦井通風(fēng)環(huán)境在線監(jiān)測(cè)設(shè)備形成了良好的適配性，其數(shù)據(jù)可視化效果優(yōu)秀，便于相關(guān)人員查看，且平臺(tái)具有觸發(fā)器管理模塊，通過(guò)對(duì)不同監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)閾值設(shè)置，可實(shí)現(xiàn)井下安全預(yù)警。

3 ONENET平臺(tái)可視化界面

ONENET平臺(tái)中可進(jìn)行產(chǎn)品創(chuàng)建，在設(shè)備列表中進(jìn)行設(shè)備添加，將平臺(tái)設(shè)備ID寫(xiě)入監(jiān)測(cè)設(shè)備所儲(chǔ)存的python代碼中，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與平臺(tái)創(chuàng)建設(shè)備的信息對(duì)應(yīng)。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)使用ONENET平臺(tái)所提供的HTTP協(xié)議接入。該協(xié)議的接入具體在開(kāi)發(fā)板儲(chǔ)存的python代碼中體現(xiàn)，下位機(jī)Raspberry Pi開(kāi)發(fā)板通過(guò)搭載便攜式Wi-Fi來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)連接，下位機(jī)向ONENET物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)服務(wù)器的指定端口發(fā)起一個(gè)HTTP請(qǐng)求，建立TCP連接。通過(guò)下位機(jī)在線監(jiān)測(cè)設(shè)備對(duì)周?chē)h(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行采集上傳，ONENET物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行儲(chǔ)存，并通過(guò)數(shù)據(jù)流模板將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為以時(shí)間為橫軸變化的曲線圖，可視化效果明顯且數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)更新，數(shù)據(jù)具有時(shí)效性，便于管理人員進(jìn)行數(shù)據(jù)查看與導(dǎo)出。

利用ONENET平臺(tái)的觸發(fā)器管理功能實(shí)現(xiàn)礦井通風(fēng)環(huán)境安全預(yù)警，通過(guò)添加觸發(fā)器，設(shè)置觸發(fā)器類(lèi)型，根據(jù)井下生產(chǎn)安全規(guī)范，進(jìn)行觸發(fā)條件設(shè)置，并進(jìn)行特定設(shè)備或多個(gè)設(shè)備的關(guān)聯(lián)，若某一設(shè)備上傳的某一類(lèi)型數(shù)據(jù)符合對(duì)應(yīng)的觸發(fā)條件，平臺(tái)將自動(dòng)進(jìn)行觸發(fā)器信息發(fā)送，可發(fā)送至相關(guān)人員郵箱，達(dá)到預(yù)警的目的，并顯示觸發(fā)預(yù)警的監(jiān)測(cè)點(diǎn)編號(hào)，從而定位風(fēng)險(xiǎn)位置。

平臺(tái)觸發(fā)器管理設(shè)置界面

（2）礦井通風(fēng)環(huán)境在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，開(kāi)展礦井通風(fēng)環(huán)境在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的安裝。得益于本系統(tǒng)便攜式的設(shè)計(jì)，現(xiàn)場(chǎng)14個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的安裝布置僅耗時(shí)5天時(shí)間，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)研發(fā)前制定的短周期完成井下布點(diǎn)的目標(biāo)。

目前該成果已在鞍鋼集團(tuán)眼前山鐵礦井下開(kāi)展安裝應(yīng)用，考慮井下環(huán)境較為潮濕、粉塵較多，在安裝前對(duì)監(jiān)測(cè)設(shè)備進(jìn)行完備的調(diào)試與密封組裝。選取礦井通風(fēng)系統(tǒng)中進(jìn)風(fēng)井、回風(fēng)井聯(lián)絡(luò)巷、主巷處關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)和區(qū)間進(jìn)行布點(diǎn)，在井下-321 m運(yùn)輸水平安裝5個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，分別在東主回風(fēng)井、西主回風(fēng)井、中央主回風(fēng)井、副井附近的5條巷道內(nèi)；在井下-303 m進(jìn)風(fēng)水平安裝4個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)；在井下-123 m回風(fēng)水平安裝3個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)；在斜坡道入口處安裝1個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，在地表安裝1個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，共計(jì)14個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)量達(dá)10萬(wàn)+。

-123 m回風(fēng)水平監(jiān)測(cè)點(diǎn)位置

-303 m采場(chǎng)進(jìn)風(fēng)專用水平

-321 m運(yùn)輸水平監(jiān)測(cè)點(diǎn)位置

現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)安裝位置

監(jiān)測(cè)系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)安裝情況

利用ONENET物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)所提供的可視化項(xiàng)目應(yīng)用功能，進(jìn)行平臺(tái)界面的二次設(shè)計(jì)，建立可視化項(xiàng)目，對(duì)顯示界面進(jìn)行重新布置，將所有數(shù)據(jù)隨時(shí)間變化的曲線圖集中于同一界面，并將設(shè)備分布位置進(jìn)行標(biāo)注，便于相關(guān)人員查看。建立了井下環(huán)境溫度、濕度、風(fēng)速、大氣壓強(qiáng)、CO濃度、IAQ指數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)。

礦井通風(fēng)環(huán)境在線監(jiān)測(cè)平臺(tái)

（3）監(jiān)測(cè)系統(tǒng)引入AI算法開(kāi)展數(shù)據(jù)分析、傳感器信息補(bǔ)償，實(shí)現(xiàn)了智能化監(jiān)測(cè)與環(huán)境預(yù)警。通過(guò)應(yīng)用卡爾曼濾波，系統(tǒng)提高了數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性，減少了后處理工作，并降低了數(shù)據(jù)波動(dòng)，這些創(chuàng)新顯著提升了監(jiān)測(cè)效果和可靠性。

卡爾曼濾波應(yīng)用方案

基于Raspberry Pi礦井通風(fēng)環(huán)境在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)并實(shí)時(shí)傳輸數(shù)據(jù)至平臺(tái)，進(jìn)行數(shù)據(jù)顯示、儲(chǔ)存及安全預(yù)警，為礦山井下環(huán)境安全性提供安全保障。所建立的數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)后續(xù)研究各通風(fēng)參數(shù)對(duì)通風(fēng)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響規(guī)律提供了參考。在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)與眼前山鐵礦三維仿真通風(fēng)系統(tǒng)建立數(shù)據(jù)的交互應(yīng)用，為未來(lái)進(jìn)行通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)解算數(shù)據(jù)修正提供了更充分的數(shù)據(jù)支撐，具有一定的推廣前景。

成果來(lái)源

任海龍，孔銘，張寶金，黃鉑然，黃浩，王培濤.基于Raspberry Pi的礦井通風(fēng)環(huán)境在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研制與應(yīng)用[J].金屬礦山，2025（1）：198-206.

作者簡(jiǎn)介

驗(yàn)室主任。《金屬礦山》青年專家學(xué)術(shù)委員，《地質(zhì)與勘探》、《成都理工大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）》青年編委，成都理工大學(xué)首屆優(yōu)秀研究生導(dǎo)師團(tuán)隊(duì)成員，“自然資源部西藏主要成礦帶大型-特大型礦床勘查評(píng)價(jià)和研究科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)”和“自然資源部高層次科技創(chuàng)新人才工程科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)”骨干成員，主要從事青藏高原及周緣銅多金屬礦床的研究與找礦勘查工作，先后參與多個(gè)大型-超大型礦床的勘查評(píng)價(jià)，主持國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃專題、四川省自然科學(xué)基金及各類(lèi)橫向項(xiàng)目10余項(xiàng)，發(fā)表文章70余篇，主編專著2部，參編教材2部

王培濤 ，教授、博士、博士研究生導(dǎo)師。主要從事邊坡穩(wěn)定性與監(jiān)測(cè)預(yù)警、破碎圍巖支護(hù)控制、多場(chǎng)耦合裂隙巖體破裂機(jī)理等方面的教學(xué)和科研工作。主持國(guó)家自然科學(xué)基金面上等國(guó)家級(jí)項(xiàng)目/任務(wù)共4項(xiàng)、企業(yè)合作項(xiàng)目8項(xiàng)。在《International Journal of Mining Science and Technology》《Rock Mechanics and Rock Engineering》《Tunnelling and Underground Space Technology》《Theoretical and Applied Fracture Mechanics》《巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)》《金屬礦山》等刊發(fā)表論文100余篇。近5年來(lái)，以第一/通信作者發(fā)表論文39篇，其中SCI中科院二區(qū)以上14篇，2篇EI論文入選領(lǐng)跑者F5000，入選2024中國(guó)知網(wǎng)高被引學(xué)者TOP 1%，4篇論文入選中國(guó)知網(wǎng)高被引論文；出版教材專著共4部，授權(quán)國(guó)家專利10項(xiàng)。獲教學(xué)類(lèi)獎(jiǎng)勵(lì)8項(xiàng)和教育部科技進(jìn)步獎(jiǎng)1項(xiàng)、中國(guó)黃金協(xié)會(huì)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)2項(xiàng)、中國(guó)職業(yè)安全健康協(xié)會(huì)科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)1項(xiàng)和創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)1項(xiàng)、冶金礦山科學(xué)技術(shù)一等獎(jiǎng)1項(xiàng)等科研獎(jiǎng)勵(lì)。兼任中國(guó)巖石力學(xué)與工程學(xué)會(huì)采礦巖石力學(xué)分會(huì)、寒區(qū)巖土力學(xué)與工程分會(huì)理事，以及《International Journal of Mining Science and Technology》《Rock Mechanics Bulletin》《Geohazard Mechanics》《應(yīng)用力學(xué)學(xué)報(bào)》《粉末冶金材料科學(xué)與工程》《Green and Smart Mining Engineering》等刊青年編委/特聘編委。

主要成果如下：

（1）提出并建立了考慮結(jié)構(gòu)面跡線和三維表面粗糙特性的離散裂隙網(wǎng)絡(luò)模型（Rough Discrete Fractures Network, RDFN2D/RDFN3D），實(shí)現(xiàn)了巖體粗糙離散結(jié)構(gòu)面網(wǎng)絡(luò)模型精細(xì)表征,為開(kāi)展裂隙巖體多尺度力學(xué)特性和各向異性力學(xué)分析提供科學(xué)的數(shù)字化模型，為揭示裂隙巖體變形與破裂演化機(jī)制奠定了理論和模型基礎(chǔ)。相關(guān)研究成果發(fā)表于《International Journal of Mining Science and Technology》《巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)》《煤炭學(xué)報(bào)》《巖土力學(xué)》等刊，授權(quán)國(guó)家發(fā)明專利（ZL201710413633.9、ZL202210859487.3）2項(xiàng)。

（2）建立并完善了基于3D打印技術(shù)的裂隙巖體表征和室內(nèi)試驗(yàn)力學(xué)分析方法，得到了適用于裂隙巖體相似模擬試驗(yàn)的不同類(lèi)型材料力學(xué)特性，為深入探討巖體的各向異性損傷和破壞提供了可靠模型；結(jié)合DIC建立了基于多元信息融合的裂隙巖體變形和破裂征兆判別指標(biāo)體系，為巖體的各向異性變形破裂機(jī)制研究提供了有效方法。相關(guān)研究成果發(fā)表在《Journal of Materials Research & Technology》《巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)》《巖土力學(xué)》等刊，2篇相關(guān)成果入選領(lǐng)跑者F5000論文。

（3）工程巖體變形破裂災(zāi)害預(yù)測(cè)與防控技術(shù)方面，研發(fā)了基于Raspberry Pi礦井環(huán)境在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)并成功應(yīng)用于鞍鋼礦業(yè)眼前山鐵礦通風(fēng)環(huán)境監(jiān)測(cè)，提出基于Raspberry Pi的礦山智腦系統(tǒng)（AIBrain），實(shí)現(xiàn)了多源監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的高度集成和異構(gòu)數(shù)據(jù)的在線聯(lián)合解析，為實(shí)現(xiàn)礦山智能化走向智慧化提供了支撐。

《金屬礦山》簡(jiǎn)介

《金屬礦山》由中鋼集團(tuán)馬鞍山礦山研究總院股份有限公司和中國(guó)金屬學(xué)會(huì)主辦，主編為中國(guó)工程院王運(yùn)敏院士，現(xiàn)為北大中文核心期刊、中國(guó)科技論文統(tǒng)計(jì)源期刊（中國(guó)科技核心期刊）、中國(guó)精品科技期刊（F5000頂尖學(xué)術(shù)論文來(lái)源期刊）、中國(guó)百?gòu)?qiáng)報(bào)刊、RCCSE中國(guó)核心學(xué)術(shù)期刊（A）、中國(guó)期刊方陣雙百期刊、國(guó)家百種重點(diǎn)期刊、華東地區(qū)優(yōu)秀期刊，被美國(guó)化學(xué)文摘（CA）、美國(guó)劍橋科學(xué)文摘（CSA）、波蘭哥白尼索引（IC）、日本科學(xué)技術(shù)振興機(jī)構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)（JST）等世界著名數(shù)據(jù)庫(kù)收錄。主要刊登金屬礦山采礦、礦物加工、機(jī)電與自動(dòng)化、安全環(huán)保、礦山測(cè)量、地質(zhì)勘探等領(lǐng)域具有重大學(xué)術(shù)價(jià)值或工程推廣價(jià)值的研究成果，優(yōu)先報(bào)道受到國(guó)家重大科研項(xiàng)目資助的高水平研究成果。根據(jù)科技部中國(guó)科技信息研究所發(fā)布的《2024中國(guó)科技期刊引證報(bào)告（核心版）》，《金屬礦山》核心總被引頻次位列26種礦業(yè)工程技術(shù)學(xué)科核心期刊第1位；根據(jù)中國(guó)知網(wǎng)發(fā)布的《中國(guó)學(xué)術(shù)期刊影響因子年報(bào)》（2024版），《金屬礦山》學(xué)科影響力位居73種礦業(yè)期刊第9位。

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