一、研究背景
　　秦岭地区钒矿资源丰富，主要分布在商洛、安康和汉中等地。其中以商洛市山阳县中村镇——银花镇为核心，延伸至丹凤县、商南县的钒矿床探明储量巨大，是亚洲最大的单体石煤钒矿床。随着钒电池大规模应用，钒资源需求量和钒矿的开采量逐年增加。由于钒矿氯化物含量高，钒矿事故频发，容易造成严重的人员伤亡和经济损失，国省市相继出台政策进行安全生产治理。
　　二、研究过程
　　来自秦岭腹地的商洛学院“矿区生态先锋队”大学生团队，依托钒电池材料陕西省高等学校重点实验室、商洛市人工智能研究中心、商洛学院——山阳高新区博士工作站和商洛学院电子创新实验室等平台，自主研发出一款钒矿环境预警监测系统，可检测矿井下的环境并采集数据，通过远程通信系统实时、准确地传回至地面控制端，进行钒矿环境预警监测，助力钒矿安全生产。
　　团队针对传统做法中凭借经验布点、样本采集不科学、无法同时探测矿内全区域有毒气体聚集等“布点不准”的问题，采用大数据建立井下环境系统模型，并应用卷积神经网络算法预测估算监测位置，做到钒矿井内精准布点，实现井下环境全区域探测；针对预警数据来源单一和环境干扰严重等“可靠性差”的问题，通过跟踪异常目标，规划最优路线并定时巡检，结合传感器获取气体浓度数据，综合判定危险情况并报警；针对矿井内部空间变化影响有害气体聚集位置等“有效性低”的问题，利用声纳技术进行三维建模，分析矿井内部空间变化，确定有害气体聚集精准位置，提高监测预警的有效性。
　　三、具体实践
　　商洛学院“矿区生态先锋队”大学生团队成立于2021年9月，团队成员来自物理学、化学、电子信息科学与技术、电气工程及其自动化等多个专业，具备扎实的专业基础与丰富的实践经验。先后经历产品原型设计与制作、模拟环境数据采集、产品性能测试、性能改进提升等环节。项目团队在进行产品研发的同时，先后10余次深入陕西华源矿业有限责任公司矿区进行性能测试与技术改进，提高监测预警系统的稳定性与实时性，让监测和预警能力更加完善。
　　以此为基础，钒电池材料陕西省高等学校重点实验室借助陕南地区钒资源优势，发挥在钒矿开采、电池材料方面的研究特色，对相关科学问题和关键技术开展系统深入研究，取得了系列原创性成果。开发了一批具有自主知识产权的关键技术，支撑陕西尤其是商洛钒产业高质量发展和国家循环经济示范城市建设。
 　 四、研究成果
　　1.团队成员通过构建大数据模型，实现钒矿内部有毒气体聚集、矿体形变的准确预测。以此为基础，“矿井哨兵——钒矿环境预警监测系统引领者”项目获得中国国际大学生创新大赛省级银奖，“矿井哨兵——煤矿井环境预警监测系统的领航者”项目获得第十届全国青年科普创新实验暨作品大赛陕西赛区铜奖。
　　2.团队成员开发的接入钒电池储能后的能量管理系统，软件著作权“一种微电网中钒电池能量管理系统”“太阳能光伏发电效率管理系统”均已获得授权。
　　3.团队成员积极开展以“钒矿环境预警监测系统”为主题的科普活动，先后走进陕西华源矿业有限责任公司等进行科普活动20余次，受益人数达到1000余人。
　　（商洛学院科研平台发展专项：24KYZX06；国家级大学生创新创业训练计划项目：S202311396003）