1．前言

地质调查工作肩负着为经济社会可持续发展提供安全可靠的矿产资源保障和坚实地质基础支撑的重任。随着地质调查工作的加强，基础地质调查、矿产资源调查评价、水资源调查评价、地质灾害调查评价等工作，任务量增加很快，从事地质调查工作的单位、人员和车辆越来越多，每年有几千个项目组、数万人和数千台车辆分布在全国各地从事地质调查工作。地质调查作业地点大多在人烟稀少、交通不便、气候条件复杂、生态环境恶劣的高原、深山、沙漠、海洋等艰险边远地区。存在高山缺氧、高温缺水、道路交通和通讯条件差等威胁地质调查工作者生命财产安全和影响野外地质调查工作顺利开展的不利因素。据统计，从2003年至2012年，仅在拉萨、西宁、玉树、格尔木、乌鲁木齐和喀什野外工作站就接待了野外地质调查项目组1816个、人员22742人、车辆3902台、实施紧急救援71起，协调外部工作环境574次，解决野外项目组后勤保障问题700余起。几乎每年都发生因极端天气、洪水毁路等造成病号无法运送、生活和生产物资短缺、运输车辆陷入泥潭无法自救、人员迷路走失等安全事故。
随着形势的发展，地质调查单位传统的安全管理手段、安全保障措施等已不能适应现代野外地质调查工作的要求。基于北斗、GPRS、GPS技术，搭建地质调查安全生产远程监控系统，实现对野外作业人员及车辆的全程、实时、动态监控，保持野外作业人员与所（中心、院）以及野外人员与野外人员间的双向信息通信、紧急呼救与应急保障，可以极大的提高地质调查野外作业安全保障水平和野外地质调查作业突发事件应急救援能力。

2．地质调查安全生产远程监控系统简介

2.1 总体思路

地质调查安全生产远程监控系统由网络监控中心、系统软件和北斗终端设备等组成，利用国家地质调查网络体系、互联网、北斗卫星网络和地面移动通信网络，为地质调查工作主体提供精确定位、路径导航、发送紧急求救信号和自主救援服务，地质调查项目承担单位安全保障部门可全程、实时、动态、可视化的获知地质调查工作主体的位置、工作和安全状况，并保持双向通信渠道畅通。

2.2 技术原理

地质调查安全生产远程监控系统整体架构中，地质调查工作主体配备专用定位通信终端设备，通过双模卫星定位技术（北斗定位为主，GPS定位为辅），获取主体精确位置信息。利用空间卫星通信链路（北斗短报文）和地面移动基站网络（GPRS）两种通信手段，保障网络中心与地质调查工作主体间的定位数据、指令数据交互传输（图1）。



图1 地质调查安全生产远程监控系统研究技术原理图

2.3 系统实现

地质调查安全生产远程监控系统建设包括监控中心建设、软件平台研发、北斗终端设备配备、应用推广等工作。
2.3.1 监控中心建设
监控中心位于系统使用单位，配置服务器、应急指挥机、中央显控屏。能够浏览、监控所有野外作业人员、车辆位置信息；能够向所有野外作业人员、车辆进行短信通信交互。是重大突发事件的最高指挥、决策中心。
2.3.2 系统软件研发
基于北斗、GPRS、GPS的地质调查安全生产远程监控系统软件包括监控保障平台和北斗终端软件两部分。监控保障平台部署于网络中心，实现项目承担单位、野外工作站对野外作业人员、车辆安全监控，野外作业突发事件应急处置调度指挥。用户对象为局及项目承担单位全体人员。北斗终端软件部署于地质调查工作主体配备的北斗终端设备，用于地质调查工作主体定位、导航、交互通信、设置终端参数等。用户对象为野外工作人员。
2.3.3 北斗终端设备配置
野外地质调查安全保障需要对野外人员、车辆进行全程、实时、动态、可视化的跟踪监控，因此，北斗终端设备的研发或配备应满足以下基本要求。
（1）定位：终端设备采用北斗卫星和GPS双模定位技术，具备切换功能。
（2）通信：终端设备采用北斗卫星短报文和GPRS无线通信技术，可根据通信网络环境自动切换。
（3）应用组合：工作环境处于地面移动通信网络信号覆盖区，采用北斗定位+GPRS组合或GPS+GPRS；无地面移动通信网络信号覆盖区，采用北斗定位+北斗短报文组合或GPS+北斗短报文组合。
（4）辅助功能：求救信号一键发送。具备文字录入，显示、浏览地图和数据交互能力。
2.3.4 系统应用推广
系统应用推广工作主要采取印发培训资料、集中培训、个别单独指导等方式展开。
（1）印制培训资料
印制地质调查安全保障系统操作说明书，包括软件操作说明书和硬件设备使用说明书，分别针对安全生产管理保障平台、终端设备软件、终端设备硬件使用进行详细说明。
（2）举办应用培训班
组织用户单位安全生产负责人、系统操作人员进行学习培训。培训内容包括北斗卫星技术知识，系统架构与功能，硬件终端设备功能，系统软件和硬件终端设备操作使用方法等。
（3）数据维护与运行
各单位维护本单位基本数据，包括部门设置、车辆、人员信息等。各单位采购终端设备，配发野外工作组、车辆及人员，出队前绑定终端设备与人员、车辆。
（4）应用指导
应用推广期间，要有专人通过电话、电子邮件、网络聊天等方式加强与用户沟通，及时解决用户在使用过程中的问题，保障基于北斗、GPRS、GPS的地质调查安全生产远程监控系统顺利运行。

3.中国地质调查局安全生产远程监控系统应用案例

中国地质调查局安全生产远程监控系统是基于我国拥有自主知识产权的北斗系统和我国自主开发的电子地图（天地图）研究开发，对海陆空地质调查作业人员、车辆、飞机、船只进行安全监控的高新技术系统，实现了地质调查安全生产规范化管理、系统化管理、现代化管理，对海陆空地质调查人员、车辆、飞机、船只进行卫星定位、轨迹跟踪、紧急呼救、应急救援等。该系统基于中国地质调查局、项目承担单位、野外工作站和野外工作组四级部署，协同保障野外人员安全。



图2远程监控软件平台

 
   
图3 北斗终端软件



图4研制的北斗终端设备



图5应用培训                       



图6  应用推广
截止2013年5月，系统使用单位数123家，使用人数9700余人、车辆1000余辆，应用次数70000余次。累计完成对1876个地质调查野外工作组9506人、1533 车的安全监控，接收定位数据100万条，北斗短信交互14000条。及时响应并成功处理两起野外报警求救事件。
相关运行单位认为，基于北斗、GPRS、GPS的地质调查安全生产远程监控系统研究实现了对每一名野外地质队员的定位与跟踪，切实保障了野外地质队员特别是艰险地区野外地质工作者的生命安全，意义重大。
 
图7 应用证明

4．结束语

地质调查事关能源、地质基础大业，是经济社会发展基础之基础，具有先导性、基础性、综合性和探索性等特点，其服务领域几乎涉及国民经济建设的各个方面。然而，地质调查行业因其具有高度的流动性、作业环境的不确定性、作业工作的艰险艰苦性，被列为高危行业。党的十八大报告指出：要加强公共安全体系和企业安全生产基础建设，要进一步贯彻“以人为本、安全发展”的理念。党和国家领导人十分关心野外地质调查安全保障和地质工作者的疾苦，原国务院总理温家宝同志曾专门批示“要关心和爱护科技人员，努力改善他们的工作环境”。2002年5月，中央有关领导同志批示有关部门要积极提高野外地质工作安全保障水平。
地质调查安全生产远程监控系统建设过程中，研发了系统软件和北斗终端设备，并在123个地勘单位进行了部署与应用。应用结果表明，基于北斗、GPRS、GPS技术研发的地质调查安全生产远程监控系统能够有效提高地质调查安全生产能力，有力地保障地质调查从业人员的生命财产安全，降低职业危害和野外地质调查安全事故风险，有力保障地质调查工作的顺利开展，已经并将继续产生巨大的社会效益。
方案提供方简介：中国地质调查局水文地质环境地质调查中心是中国地质调查局直属事业单位，主要承担水文地质、环境地质、工程地质调查及相关技术研究与开发工作。现持有国土资源部地质勘查、工程物探、地质灾害危险性评估、地质灾害勘查等甲级资质证书。完成几十项国家重大工程的地基及地质灾害勘查监测、环境地质评价、水源地勘探与评价任务，在国内享有较高声誉。
作者简介：郑宝锋，男，1979年生，河北保定人，中国地质调查局水文地质环境地质调查中心软件研发室副主任，开展基于北斗、GPRS、GPS的地质调查安全生产远程监控系统项目研究与开发
联系方式：0312-5908378 ，13831294116