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近期國家在大力組織智慧礦山的關(guān)鍵科技攻關(guān)，建設智慧礦山示范工程，推廣智慧礦山的理念和技術(shù)，制定智慧礦山標準，推動礦山設備制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級，實現(xiàn)礦山的本質(zhì)安全、高產(chǎn)、綠色環(huán)保。
智慧礦山建設主要包括：智慧生產(chǎn)系統(tǒng)、智慧職業(yè)健康與安全系統(tǒng)、智慧技術(shù)支持與后勤保障系統(tǒng)建設。
其中智慧生產(chǎn)系統(tǒng)是，包括智慧主要生產(chǎn)系統(tǒng)和智慧輔助生產(chǎn)系統(tǒng)，智慧主要生產(chǎn)系統(tǒng)包括采煤工作面的智慧化和掘進工作面的智慧化，對于煤礦來講，就是以無人值守采煤掘進技術(shù)為代表的智慧綜采工作面和無人掘進工作面。對于非煤礦山來講，可能是以智慧爆破采礦為代表或者以自動機械采礦技術(shù)為代表的無人采礦工作面和無人掘進工作面系統(tǒng)。
智慧綜采工作面和無人掘進工作面直觀的體現(xiàn)在工作面少人、減人、無人化。首先我們要考慮的是井下封閉空間的特殊性， 由于工作面粉塵濃度較高、照明不足、電磁信號干擾大以及潮濕環(huán)境中，機械裝備在高頻率強震動沖擊的工作模式下，現(xiàn)有的智能測控系統(tǒng)設備以及技術(shù)方案，無法滿足掘進裝備在井下全工況環(huán)境中，長航時無偏差姿態(tài)控制和實時精準定位的技術(shù)需求。國內(nèi)外相關(guān)技術(shù)團隊實際應用測試中，都存在掘進裝備在長航時工作狀態(tài)下定位精度偏差大，安全穩(wěn)定性不高等問題。
國內(nèi)外已有報道現(xiàn)有技術(shù)方案
/ 激光測距儀+傾角儀
此方案優(yōu)點是成本低，但是不能給出掘進機掘進頭相對于地理坐標系的絕對坐標，當掘進機實際航向與目標航向有偏差的時，只能給出相對變化量;
/ 激光靶標+視覺定位
（1）此方案優(yōu)點是成本低，只能靜態(tài)測量工作低，受巷道實際工況環(huán)境變化影響，長時航向和定位精度容易產(chǎn)生偏差。
（2）激光雷達+傾角儀方案 此方案成本較高，激光雷達能夠給出較好的三維點云圖，當掘進機偏離地測部門所給的掘進中線時， 此方案只能給出相對變化量，沒有絕對變化。
/ 慣導+里程計方案
由于里程計安裝在輪式皮帶軸上，當掘進機履帶有打滑時，就會導致定位不準 進而導致定位坐標不準。
新方案：掘進機航位推算系統(tǒng)
現(xiàn)在SOKKIA的合作伙伴沈陽金圖公司與中行天佑公司合作開發(fā)出光纖慣性導航+全站儀組合定位系統(tǒng)。創(chuàng)新性地提出了一種基于多傳感器的掘進機航位推算系統(tǒng)。掘進機航位推算系統(tǒng)通過對掘進機位置、姿態(tài)信息進行狀態(tài)感知，為后續(xù)的的直線度控制系統(tǒng)、電液控系統(tǒng)提供基礎數(shù)據(jù)（掘進機位姿態(tài)參數(shù)）。
依據(jù)工藝要求，將掘進機的偏移量作為幾何約束條件，形成基于掘進機位姿態(tài)參數(shù)、幾何約束條件的卡爾曼濾波技術(shù)，進而生成直線度控制模型，為電液控系統(tǒng)提供偏移行程量。該直線度控制系統(tǒng)可以完成綜掘工作面的高精度自動準直。
IX作為SOKKIA主打的超聲波馬達全站儀，以其*的性能在各種工作環(huán)境中都游刃有余，在監(jiān)測、單人測量、BIM放樣等等領(lǐng)域。
掘進機航位推算系統(tǒng)需要全站儀快速準確的獲取掘進機的里程、姿態(tài)信息。IX憑借其出色的棱鏡追蹤能力。能夠快實現(xiàn)10HZ/秒的數(shù)據(jù)更新?？梢越o掘進機行位推算系統(tǒng)提供高精度即時的三維空間坐標。
本套方案通過IX全站儀提供高精度即時三維空間坐標與慣性導航東北天軸系坐標相融合，疊加測量數(shù)據(jù)經(jīng)過系統(tǒng)推算，自動進行實時誤差修正，提高了控制端對掘進裝備的位姿測控能力以及井下掘進裝備姿態(tài)實時感知能力，解決了掘進裝備井下定位精度低，姿態(tài)實時感知控制能力差等系統(tǒng)性技術(shù)難點問題。
1、技術(shù)可行性
針對掘進裝備導航定位關(guān)鍵技術(shù)：掘進機慣性導航定位、慣導多源融合定位算法理論、掘進智能控制系統(tǒng)等進行了大量的調(diào)研和研究工作，開展了慣性導航位姿解算、掘進智能控 制系統(tǒng)等研究，已開展了掘進機截割路徑規(guī)劃策略、掘進機慣性導航定位等相關(guān)技術(shù)實際應用并取得良好應用效果。
2、技術(shù)先進性
（1）掘進全工況下，導航定位系統(tǒng)的空間位置測量精度：同類產(chǎn)品測量精度在±5～10cm 范圍，本組合方案空間位置動態(tài)測量精度達到±3cm；
（2）航向角和姿態(tài)角測量精度：現(xiàn)階段國內(nèi)系統(tǒng)航向角和姿態(tài)角測量精度 0.1°，本方案航向角和姿態(tài)角測量精度 0.03°；
（3）考慮到巷道復雜環(huán)境、掘進工藝和掘進機振動特性，提出慣性導航、全站儀、動態(tài)修正、UWB 雷達等多源信息緊耦合的掘進機導航算法，實現(xiàn)無 GPS/北斗條件下的掘進機精確定位定姿。
監(jiān)控平臺界面
基于光纖慣導的掘進裝備位姿解算及其標定方法。利用數(shù)字全站儀測量棱鏡位置信息，建立掘錨機全站儀位姿測量模型，進而實現(xiàn)位姿求解。光纖慣導利用其位姿信息實現(xiàn)組合定位。
此系統(tǒng)已在國內(nèi)多個礦山企業(yè)應用：皖北煤電、汾西、陜煤。
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