以技术自主化和场景一体化为双引擎！山东能源集团北斗天地聚焦核心业务深耕关键技术

阳春三月，乍暖还寒时分，我们来到位于西安的山东能源云鼎科技北斗天地，近距离感受围绕“矿山工业智能”与“北斗+”两大核心业务方向开展技术研发的前沿实践。

北斗天地成立于2010年8月，作为山东能源云鼎科技投资控股的国家级高新技术企业，现已分别在北京、青岛设立技术研发中心，在济宁设立生产制造中心，在洛阳设有GIS研发团队，构建形成“研发+生产+落地”全链条布局。

近年来，北斗天地聚焦“矿山工业智能”与“北斗+”两大核心业务方向，以技术自主化和场景一体化为双引擎，深耕核心领域、深耕自主创新，自主研发了GIS、人员定位、数字孪生等8款核心软硬件产品，先后荣获国家高新技术企业、国家级专精特新“小巨人”企业、科技部瞪羚企业、省级企业创新研发中心、省级企业技术中心、省级技术贸易企业等多项荣誉，通过军工武器装备二级企业、知识产权、信息安全等8项管理体系认证，CMMI、ITSS、CCRC等7项信息化专业认证，累计获得了170余项知识产权认证。

深耕精确定位 保障矿井安全

“安全是矿山生产的生命线。北斗天地的工作方向就是以技术为矿山环境下的人员安全、物资安全、生产安全保驾护航。”接受采访时，北斗天地党支部书记、总经理刘亚开宗明义。

刘亚介绍，井下人员精确定位系统（KJ1591-F）是北斗天地完全自主研发的软硬件一体化解决方案，该系统包含唯一性监测装置、定位分站、搜索仪、接近保护基站等核心硬件设备，以及人员定位软件平台。

北斗天地研发人员谈论技术问题

“这是经我们装配改造后的露天矿人员定位手表，可在管理大屏实时显示采场内职工心率、血氧、体温及实时位置，支持SOS紧急求助与实时预警，提升救援效率。”在北斗天地一楼展厅，产品技术总监杨木易指着几块陈列的手表向记者介绍道，井下人员精确定位系统主要用于实时监测井下人员位置、活动轨迹及工作时长等，能在事故发生时快速锁定被困人员位置，为矿井安全生产提供技术保障。

然而，精确定位系统的研发过程并非一帆风顺。为解决现场实际应用中的难题，北斗天地研发团队长期驻守煤矿一线，开展数据分析与算法优化。针对井下复杂环境下人员轨迹跳点问题，研发人员下井采集相关数据，分析井下特殊场景的无线信号传输特点，通过优化定位算法、数据处理方法、安装部署方式等措施，最终完成了轨迹跳点优化难题。

“唯一性检测门通过率低是产品研发过程中的一大痛点。为解决这一难题，研发人员长期与煤矿工人一起上下班，统计每次通过的数据情况，对检测门的相关配置参数反复进行优化，最后终于使通过率大大提高，超预期达到了客户使用要求。”杨木易介绍。

井下人员精确定位系统测试

目前，井下人员精确定位系统已在山东能源集团内30余个矿井完成部署，该技术先后获得山东能源集团科技进步奖二等奖、中国安全生产协会科技进步奖三等奖，并取得发明专利授权。

据杨木易介绍，目前北斗天地精确定位产品业务主要涵盖井下人员定位、智能辅助运输、露天矿形变监测及地面定位三大核心领域，形成了较为完善的能源安全生产技术支撑体系。

从形变监测北斗RTK（实时动态定位技术）一体机到高精度车辆定位终端，再到室内外无缝定位的人员定位系统，北斗天地的产品涵盖了矿山生产的方方面面。

深耕GIS技术 打造“智能地图”

除了深耕精确定位，作为专注矿山智能化建设的科技企业，北斗天地自主研发的GIS公共服务平台，经过多年技术积淀与迭代创新，已形成覆盖数据采集、协同绘图、空间分析、共享服务于一体的完整产品体系，为矿山智能化建设提供了坚实的地理信息支撑。

什么是GIS？面对记者的疑问，北斗天地资深技术专家张睿解释道：“GIS的全称是地理信息系统，矿井GIS是指挥生产、预警风险、辅助决策的井下‘智能地图’，它把矿井里错综复杂的巷道、煤层、设备，都变成了看得见、理得清的数据，能够实时掌握井下每一寸空间，生产管理人员通过GIS平台，可以对地理信息数据进行生产分析、避灾路线规划等。”

GIS平台的研发与推广是个庞大工程。面对平台业务逻辑复杂、多专业协同要求高、数据处理量大等技术挑战，北斗天地迅速组建由研发人员与试点单位骨干构成的51人攻坚专班，集中突破软件流程优化、上报机制完善及进尺计算精度等关键难题。

在培训阶段，他们针对涉及单位多、专业广、地域分散的特点，创新“以点带面、星火燎原”策略，抽调62名核心骨干集中培训，再由山东能源集团二级公司辐射推广，实现全员覆盖。在全面应用阶段，他们聚焦图纸种类多、标准不一的痛点，梳理50类图纸图层协同标准，通过集中办公、奖惩结合、硬件升级及理论实操考试等举措，分三批次平稳实现GIS软件替代原有CAD绘图工具，为矿山智能化建设夯实了数据根基。

据了解，北斗天地自主研发的GIS平台，突破了一系列关键技术，功能十分强大：改变过去单矿井独立建设模式，开创了统一GIS平台架构，实现全集团数据标准统一、互联互通；支持从二维图纸自动生成三维地质模型，通过集成物探、钻探、素描等动态探测数据，可快速构建采掘工作面高精度地质模型，为透明地质、智能开采提供精准的空间数据服务……

目前，北斗天地的GIS平台已在山东能源集团70多对矿井全面推广，实现了矿山图纸的统一采集、管理与应用，每年累计节约软件采购及人力成本超5000万元，资料查询效率提升80%，图纸更新周期缩短50%。该研究成果荣获2024年度中国煤炭工业科学技术进步奖二等奖。

在外部市场拓展方面，北斗天地凭借成熟的技术方案和丰富的实施经验，成功中标中煤集团GIS云服务管理项目一期及济宁能源GIS项目。此外，平台技术还广泛应用于国家能源集团、淮河能源等企业矿井，成为行业公认的GIS云服务领先品牌。

深耕数字孪生 助力高效管控

在数字经济与实体经济深度融合的浪潮下，相关技术的融合发展和行业应用已成为产业数字化转型的核心引擎。当GIS云平台遇上数字孪生，又会擦出怎样的火花？

“数字孪生是一种虚拟模型，就是为真实设备、真实场景在数字世界里做一个一模一样的‘双胞胎’，它可以精确地模拟系统的运行情况。”北斗天地软件产品部副经理安成告诉记者，比如在煤炭行业，数字孪生系统把煤矿井下信息“复制”到了电脑系统里，生产管理人员可以不用下井，在地面上就能清楚了解井下设备、人员状态，提前预知风险、优化生产，实现精准管控。

据安成介绍，北斗天地深耕工业数字孪生技术领域，聚焦煤矿综采工作面、智慧园区、新能源场站等核心场景，打造全栈式数字孪生智能监测和安全控制解决方案，突破传统产业发展瓶颈，实现物理与数字世界的虚实共生、智能联动，为产业智能化升级注入了核心动能。

基于数字孪生技术打造的智能化无人化工作面

“传统产业智能化升级普遍面临场景管控难、数据壁垒深、安全风险高、运营效率低四大核心难题。”北斗天地硬件研发部经理李赟介绍，比如煤矿综采工作面井下环境高危复杂，传统人工现场劳动强度大、安全风险高，设备运行依赖人工经验，易发生碰撞事故造成生产中断，数据不贯通难以实现远程智能管控，更与行业少人化、无人化发展要求相悖。

为解决煤矿综采工作面遇到的难题，北斗天地数字孪生团队深入煤矿一线，采集真实工况数据，经多轮验证迭代，最终实现算法稳定可靠，可精准完成防碰撞自动预警，从而显著提升了矿井智能化安全生产水平。

据悉，除了煤矿综采工作面，北斗天地数字孪生团队在新能源场站、智慧园区也完成了多项关键技术攻坚，解决了多个行业共性痛点。

比如，在新能源场站，研发团队相继解决了海量设备与真实地形的精准映射难题、大型场景严重卡顿问题以及光伏板、逆变器等设备点位批量精准部署难题，大幅提升了部署效率与精度；在智慧园区，研发团队经过技术难关，完成了Web端完整还原园区3D场景并实现流畅交互，既保障了项目交付，也为行业沉淀了可复用的高效开发范式。

数字孪生技术的攻关与应用，降本增效成效显著。综采工作面数字孪生辅助控制系统应用后，单工作面可置换井下跟机人员1名、减少巡检人员1—2名，年节约人力成本30—50万元；开采效率提升5%，开采成本降低10%，大幅降低设备事故停产损失；数字孪生智慧园区系统应用后，降低无效能耗15%—20%，突发事件应急响应时间缩短80%，助力园区实现数字化、精细化全生命周期运营；新能源场站数字孪生三维可视化系统应用后，可减少单场站现场巡检人员1—2名，设备故障处置效率提升70%以上，有效减少发电损耗、提升场站发电效益，实现新能源场站远程化、智能化运维。

从地下综采工作面到地面智慧园区，从传统能源生产到新能源开发，数字孪生技术在工业场景中的应用正梯次推进。

“北斗天地将继续坚持‘技术引领、场景驱动’的研发理念，持续完善‘精准定位+智能感知+数字孪生+GIS底座+智能机器人’的技术生态，全力打造成为一流物联网产品与解决方案提供商，加速迈向能源行业智能化技术领先者，为更多能源企业构建透明、智能、安全的数字矿山，在能源革命的新征程中贡献‘北斗力量’。”刘亚表示。

（大众新闻记者 张骏峰 通讯员 李志勇 李德利 刘强）