一、前言：礦場(chǎng)為什么需要聲源定位？

礦山 / 煤礦井下環(huán)境復(fù)雜：高噪聲、低能見(jiàn)度、強(qiáng)粉塵、瓦斯與煤塵爆炸風(fēng)險(xiǎn)，傳統(tǒng)監(jiān)控依賴視頻、傳感器、人工巡檢，存在三大痛點(diǎn)：

• 設(shè)備故障（托輥、電機(jī)、風(fēng)機(jī)）難提前發(fā)現(xiàn)，易引發(fā)停機(jī)與安全事故；

• 災(zāi)害前兆（巖體破裂、管線泄漏、異響）無(wú)法精準(zhǔn)定位，錯(cuò)過(guò)黃金預(yù)警時(shí)間；
• 應(yīng)急救援時(shí)人員呼救、敲擊聲無(wú)法快速鎖定位置，非視距條件下定位盲區(qū)大。

本文基于AR1105 六向聲源定位模組，給出一套免算法、低成本、易本安化的井下聲源定位方案，可快速落地設(shè)備聽(tīng)診、災(zāi)害預(yù)警、應(yīng)急搜救、智能巡檢等場(chǎng)景，適配礦山智能化建設(shè)需求。

二、AR1105 核心優(yōu)勢(shì)（礦場(chǎng)版）

AR1105 是3 麥陣列 + 硬件 DSP聲源定位模塊，6 方向 IO 實(shí)時(shí)輸出，同步提供模擬 / 數(shù)字音頻，非常適合井下惡劣環(huán)境：

一句話：把復(fù)雜聲學(xué)算法封進(jìn)硬件，井下設(shè)備只需要讀 IO 就能 “聽(tīng)聲辨位”。

三、礦山六大落地場(chǎng)景（可直接移植）

1. 皮帶機(jī) / 輸送機(jī)托輥異常聽(tīng)診（最剛需）

井下皮帶長(zhǎng)廊距離長(zhǎng)、托輥數(shù)量多，磨損、卡滯、異響難人工排查。

• 方案：沿皮帶巷每隔一段部署AR1105 + 本安數(shù)字麥
• 功能：實(shí)時(shí)捕捉托輥異響→6 向定位故障區(qū)段→上傳調(diào)度室→提前停機(jī)檢修
• 價(jià)值：減少皮帶撕裂、跑偏、火災(zāi)隱患，降低運(yùn)維成本

2. 風(fēng)機(jī) / 泵機(jī) / 電機(jī)故障在線監(jiān)測(cè)

機(jī)電硐室關(guān)鍵設(shè)備長(zhǎng)期高負(fù)荷運(yùn)行，軸承損壞、基座松動(dòng)會(huì)產(chǎn)生特征異響。

• 方案：硐室內(nèi)安裝 AR1105，定向監(jiān)聽(tīng)設(shè)備區(qū)
• 功能：異常聲響方向鎖定→聯(lián)動(dòng)聲光報(bào)警→上傳監(jiān)控系統(tǒng)
• 價(jià)值：從 “定期檢修” 升級(jí)為預(yù)測(cè)性維護(hù)，避免非計(jì)劃停機(jī)

3. 井下災(zāi)害前兆聲源預(yù)警

巖體破裂、煤壁松動(dòng)、管線泄漏、局部放電都會(huì)產(chǎn)生特征聲波 / 振動(dòng)聲。

• 方案：巷道關(guān)鍵區(qū)段布置陣列，24h 監(jiān)聽(tīng)
• 功能：識(shí)別異常聲信號(hào)→快速定位聲源方向→聯(lián)動(dòng)瓦斯、CO、應(yīng)力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
• 價(jià)值：災(zāi)前提前預(yù)警，為人員撤離爭(zhēng)取時(shí)間

4. 應(yīng)急救援：人員呼救 / 敲擊定位

塌方、瓦斯超限等事故后，視頻失效、通信中斷，傳統(tǒng)定位不準(zhǔn)。

• 方案：避難硐室、救援通道部署 AR1105
• 功能：捕捉礦工呼救聲、敲擊聲，輸出 6 向方位，配合 DAS / 微震系統(tǒng)精確定位
• 價(jià)值：非視距、強(qiáng)噪聲下仍可定位，大幅提升救援效率

5. 智能巡檢小車 / 機(jī)器人循聲導(dǎo)航

礦用無(wú)人車、巡檢機(jī)器人自動(dòng)循聲、避障、追蹤異常源。

• 方案：機(jī)器人搭載 AR1105 模組
• 功能：聲源自動(dòng)尋路、報(bào)警聲追蹤、語(yǔ)音引導(dǎo)避障
• 價(jià)值：替代人工進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)域，實(shí)現(xiàn)無(wú)人化智能巡檢

6. 調(diào)度中心聲畫(huà)聯(lián)動(dòng)監(jiān)控

與井下球機(jī) / 云臺(tái)攝像頭結(jié)合，實(shí)現(xiàn)聲音聯(lián)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)。

• 方案：AR1105 方向 IO 控制云臺(tái) PWM / 串口
• 功能：哪里有聲響，攝像頭自動(dòng)轉(zhuǎn)向哪里，同步抓拍錄像
• 價(jià)值：從 “被動(dòng)看畫(huà)面” 變?yōu)?“主動(dòng)聽(tīng)異?！?，全覆蓋無(wú)死角

四、礦用改造關(guān)鍵要點(diǎn)（本安 + 防爆 + 安裝）

1. 本安與防爆設(shè)計(jì)（煤礦必備）

• 供電：采用礦用本安電源，限制 Uo、Io、Po，滿足 Ex ib I Mb 要求
• 模組：置于隔爆腔 / 本安腔內(nèi)，對(duì)外僅引出麥頭與 IO 線纜
• 麥選型：本安型數(shù)字麥克風(fēng)，低功耗、小體積、底部進(jìn)聲孔，PCB 開(kāi)孔共面安裝

2. 安裝規(guī)范（符合《煤礦安全規(guī)程》）

• 麥克風(fēng)陣列距頂板≤300mm，距巷壁≥200mm，不被碰撞、不擋行車行人
• 避開(kāi)風(fēng)筒直吹、淋水、強(qiáng)振區(qū)域，固定牢固
• 3 麥嚴(yán)格等邊三角、間距 10mm，保證定位精度

3. 信號(hào)與聯(lián)動(dòng)

• 方向 IO 直接接礦用分站 / PLC，高電平有效，響應(yīng) < 100ms
• 音頻輸出接錄音模塊或 AI 聲紋識(shí)別設(shè)備，用于故障歸檔與溯源
• 支持Modbus-RTU/485，方便接入礦井綜合監(jiān)控平臺(tái)

五、最簡(jiǎn)系統(tǒng)接線（井下可直接照做）

1. 3 顆本安數(shù)字麥 → AR1105 MIC0/1 時(shí)鐘與數(shù)據(jù)口
2. 供電：本安 5V → 模組 + 5V、GND
3. 方向 IO（0°~300°）→ 礦用 PLC / 分站 GPIO
4. 音頻：MIC OUT 接本安音頻采集模塊
5. 外殼接地、線纜屏蔽，抗井下干擾

上電啟動(dòng) 7–9 秒，藍(lán)燈亮即進(jìn)入工作狀態(tài)，發(fā)聲即可觸發(fā)對(duì)應(yīng)方向 IO。

六、方案亮點(diǎn)總結(jié)

1. 極低成本：3 麥替代傳統(tǒng)陣列，模塊價(jià)格低、易批量部署
2. 零算法門檻：硬件輸出方位，不用調(diào)模型、不用寫(xiě) DSP 代碼
3. 高可靠：純硬件實(shí)時(shí)處理，不死機(jī)、不丟幀，適合連續(xù)值守
4. 易過(guò)檢：低功耗、小體積，便于做本安 / 隔爆認(rèn)證
5. 強(qiáng)兼容：可對(duì)接皮帶監(jiān)控、機(jī)電運(yùn)維、災(zāi)害預(yù)警、應(yīng)急救援四大系統(tǒng)

七、結(jié)語(yǔ)

礦山智能化不是堆高價(jià)設(shè)備，而是用簡(jiǎn)單、可靠、低成本的方案解決真問(wèn)題。AR1105 聲源定位模組以3 麥 6 向、硬件實(shí)時(shí)、免開(kāi)發(fā)的特性，完美適配井下高噪聲、強(qiáng)干擾、防爆嚴(yán)格的場(chǎng)景，既能做設(shè)備故障預(yù)判，也能做災(zāi)害預(yù)警與應(yīng)急搜救，是礦山安全監(jiān)控與智能化升級(jí)的高性價(jià)比選擇。

適合人群：礦山自動(dòng)化工程師、礦用設(shè)備開(kāi)發(fā)商、系統(tǒng)集成商、智能化礦山項(xiàng)目負(fù)責(zé)人。