矿山AI人工智能技术研究与实践

目录 一．矿山AI人工智能背景 二．矿山AI人工智能技术架构 三．矿山AI人工智能主要功能 四．矿山AI人工智能技术典型应用场景及主要设备 一 . 矿山AI人工智能背景 2014年5月26日，中国煤炭工业协会在陕西神木召开全国煤炭行业两化深度融合型智能矿山现场会。王显政出席会议，并指出两化融合与智能矿山建设代表了煤炭工业的发展方向。 2020年3月2日，国家发展改革委等八部委联合印发了《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》（发改能源〔2020〕283号）。 2020年4月28日，工业和信息化部、发展改革委、自然资源部联合公告了《有色金属行业智能矿山建设指南（试行）》，指南中提出，在矿山已有自动化、信息化建设基础上，推进物联网、大数据、人工智能、5G、边缘计算、虚拟现实等前沿技术在有色金属矿山的应用。 2021年6月5日，国家能源局发布《煤矿智能化建设指南(2021年版)》。 2022年10月23日，国家矿山安监局发布《煤矿及重点非煤矿山重大灾害风险防控建设工作总体方案》。要求建设AI视频智能辅助监管监察系统，在关键点位安装高清摄像机和图像智能分析设备，实时监控煤矿、重点非煤矿山生产状态和安全状态，分析研判是否存在违法生产作业行为。 一 . 矿山AI人工智能背景 人工智能服务平台是以矿山现场摄像仪的实时视频图像数据为基础，以AI图像智能识别技术为核心、以机器深度学习数学模型和报警系统为支撑、以自动化模糊控制技术为手段的综合性智能化平台。 人为监督，存在盲点 事后回溯，错失良机 创造的价值 依托AI人工智能，实时分析，无需人员操作，实现全程智能化运行。通过多维度、多角度的视频识别、分析及统计，及时发现隐患，保障矿山安全生产制度落实，进一步提升矿山安全生产水平，降低安全事故，为安全生产提供决策支撑。 二. 矿山AI人工智能技术架构 三 . 矿山AI人工智能主要功能 ● 隐患识别 对各种设施的不安全状态、设备的异常情况、环境的不安全因素进行识别。可实现皮带上的大块、锚杆、堆跑偏的识别及报警，必要时紧急停车，可避免事故。可识别工作面支架护帮不到位、风窗风门没有关闭、岔道红绿灯不亮、斜巷行车不行人、道岔贴合等安全隐患，并进行广播告警。 ● 煤流量检测 AI智能识别高速摄像仪配合专用激光灯，可以识别皮带上的煤量，对皮带的运量进行大致统计，可以发出信号给皮带控制主机，实现自动保护停机、调速，减少设备磨损和降低能耗。 ● 人员行为识别 利用煤矿数字视频监控系统现有的设备，实现井下人员各种常见违章及标准化作业规范的智能识别，实现自动识别报警、图像抓拍、延时录像等功能。 ● 专用设备检测 提升机首、尾绳在线检测；主副井井筒检测；钢缆皮带、候车等的钢丝绳在线检测。 ● 联动控制 系统具备联动控制功能，联动规则可由用户设定。根据规则，可以通过通信接口发出控制命令给第三方系统，实现与自动化系统、广播通信系统等的联动控制。 四 . 矿山AI人工智能技术典型应用场景及主要设备 1.智能主煤流运输 AI 视频识别应用2.综采工作面 AI 视频识别应用3.掘进工作面 AI 视频识别应用4.智能辅助运输 AI 视频识别应用5.智能提升 AI 视频识别应用6.智能通风 AI 视频识别应用7.智能供电与排水 AI 视频识别应用 8.三违管理及重大风险管控 AI 视频识别应用9.选煤厂 AI 视频识别应用10. 露天煤矿 AI 视频识别应用11. …… 典型应用场景及主要设备 智能主煤流运输 AI 视频识别应用 煤流煤量识别、统计和查询功能 配合主煤流运输控制系统实现集中控制、煤量实时识别、智能调速和闭锁联动功能皮带大块检测，可进行大块尺寸分级、实时检测并抓拍、分级统计皮带异物检测，可实时抓拍皮带上的异物，并根据危害大小发出相应报警信号或联锁停止相关设备转载点堆煤、皮带跑偏、皮带纵撕、皮带表面损伤、驱动轴超温、巷道烟雾发火等检测, 自动报警并抓拍取证检测，同时可输出 DO 信号控制皮带停车具备可视化显示功能，通过客户端的可视化界面实现皮带速度、温度、全煤流的状态、煤量和报警信息的实时 显示。 典型应用场景及主要设备 KBA12S矿用本安型图像处理摄像仪 1.最高可达 200帧/秒 采样速率2.搭配矿用隔爆兼本安型红外线灯3. 具有皮带异物（大块、锚杆、水煤）识别等高速AI采集、识别分析、报警联动能力4.具有4个DI输入接口，4个DO干节点5.具备通信协议及联动报警输出功能 典型应用场景及主要设备 智能主煤流运输 AI 视频识别应用 KBA12S矿用本安型图像处理摄像仪 1.最高可达 200帧/秒 采样速率2.搭配矿用本安型摄像仪（激光发射器）3. 具有煤量识别、煤量统计等高速AI采集、识别分析、报警联动能力4.具有4个DI输入接口，4个DO干节点5.具备通信协议及联动报警输出功能 典型应用场景及主要设备 智能主煤流运输 AI 视频识别应用 KBA12J、KBA12J(5G)矿用本安型激光雷达摄像仪 1. 200万像素，0.005Lux2. IP65防水等级，适用于严酷的煤矿井下环境3.激光雷达扫描范围：270°，0.1~15m4.距离分辨率1mm，统计精度<±20mm5.内置国产 GPU 芯片，算法可远程配置6.支持ModBus TCP协议对接上传报警信号用于联动控制7.具有单纤、双纤、无线、双绞线多网络通信方式 典型应用场景及主要设备 智能主煤流运输 AI 视频识别应用 1. 400万像素，0.005Lux2. IP65防水等级，适用于严酷的煤矿井下环境3. 测温范围：0℃~500℃4. 支持可见光通道图像中叠加热成像信息5. 支持ModBus TCP协议对接上传报警信号用于联动控制6. 具有单纤、双纤、无线、双绞线多网络通信方式 典型应用场景及主要设备 智能主煤流运输 AI 视频识别应用 1. 200万像素2. 2.7mm~12mm全自动变焦3. 完全兼容海康、华为等通用的视频平台4. 具有人员识别、电子围栏、三违等多场景AI智能识别功能5. 具有4个DI输入接口6. 具有4个DO干节点、485、TCP/IP联动报警输出能力 典型应用场景及主要设备 智能主煤流运输 AI 视频识别应用 YZS12、YZS12(5G) 矿用本安型输送带纵向撕裂图像识别仪 1. 500万像素，72帧2. IP67防水等级，适用于严酷的煤矿井下环境3.通过水对摄像机玻璃和激光器玻璃进行除尘4.激光线波长650nm，功率≤100mW5.内置国产 GPU 芯片，算法可远程升级6.支持ModBus TCP协议对接上传报警信号用于联动控制7.具有单纤、双纤、无线、双绞线多网络通信方式 典型应用场景及主要设备 智能主煤流运输 AI 视频识别应用 矿用皮带表面探伤摄像仪 1. 800万像素线扫相机，支持行触发、帧触发2. 通过水对摄像机玻璃和辅助光源玻璃进行除尘3.线性光源功率≤576W4.线性光源的亮度自动关联皮带带速5.具有单纤或双纤网络通信方式6.配套隔爆兼本安型分析主机，采用X86架构 智能主煤流运输 AI 视频识别应用典型应用场景及主要设备 典型应用场景及主要设备 综采工作面 AI 视频识别应用 综采工作面视频图像可视化，实现对采煤机的图像跟机监控，视频图像满足1080P高清标准采煤机的状态识别与跟踪，对采煤机位置、滚筒等目标进行智能识别，能够实时识别煤机滚筒位置，滚筒位置离支护距离超过设定值，应能自动预警液压支架支护状态监控功能，识别液压支架支护展开和收起状态，支护状态异常时，发出联动控制命令，控制采煤机停车危险区域人员禁入功能，在工作面上隅角、下隅角实现人员通过识别，对进入该区域的行为预警并语音提醒；对进入指定危险区域（刮板输送机内、液压支架架前区域、刮板输送机机头和机尾附近等）的人员进行识别并语音提醒并停止刮板输送机的运行刮板输送机大块煤识别，可自主设定大块尺寸，对刮板输送机内的大块煤进行智能识别刮板输送机断链、拉斜的识别报警功能 典型应用场景及主要设备 综采工作面 AI 视频识别应用 典型应用场景及主要设备 1. 内置国产 GPU 芯片2. 最大 32 TOPS INT8 峰值计算能力3. 4个 RJ45 10M/100M/1000M自适应以太网口4. 识别算法可远程配置和升级 KXJ660矿用隔爆兼本安型图像处理控制器 典型应用场景及主要设备 典型应用场景及主要设备 综采工作面 AI 视频识别应用 KBA12S矿用本安型图像处理摄像仪 1.最高可达 200帧/秒 采样速率2.搭配矿用隔爆兼本安型红外线灯3. 具有皮带异物（大块、锚杆、水煤）、刮板机断链拉斜识别分析、报警联动能力4.具有4个DI输入接口，4个DO干节点5.具备通信协议及联动报警输出功能 典型应用场景及主要设备 掘进工作面 AI 视频识别应用 掘进工作面关键作业工艺过程监管，视频图像宜满足1080P 高清标准对掘进工作面敲帮问顶、前探梁安装、背板结顶等作业工艺过程进行智能识别监管，对违规行为抓拍报警对掘进区域的人员数量进行统计，超员报警并能闭锁设备掘进机危险区域人员入侵识别和联动控制，在掘进机工作区域划定危险区域，人员闯入时联动掘进机禁止启动或控制掘进机停机，同时矿用本安型 AI 摄像仪现场音频告警 典型应用场景及主要设备 掘进工作面 AI 视频识别应用 区域人数统计 在指定区域的所有出入口安装双目摄像仪，对进出的人员进行统计，实现区域的闭合管理，超员报警，输出控制命令闭锁；掘进工作面、综采工作面人数监管，超员报警并输出闭锁命令；防突、卸压作业区域人数监管，超员报警并输出闭锁命令；提升罐笼的人数统计，超员报警并输出提升机闭锁命令。 双目识别摄像仪，精准识别人体，用于人体识别及人员进出统计； 具有4个DI输入接口，4个DO干节点、485、TCP/IP联动报警输出能力。 YHC12矿用本安型图像采集仪（双目） 典型应用场景及主要设备 典型应用场景及主要设备 智能辅助运输 AI 视频识别应用 实时识别井下信号灯的异常状态，进行报警对无极绳、斜巷绞车等系统，应能对挂车进行识别并统计数量，对超挂车进行报警识别通过路口车辆类型，通过辅助运输监控系统智能控制路口信号灯识别行人经过路口，路口声光报警器语音提示行人和司机识别行人、车辆违章闯红灯行为，语音提示行人、司机违章行为，同时将违章信息上传地面车辆超速抓拍功能，区域测速功能对每个路口出入车辆数据进行统计，可判断出各点的红绿灯运行状况 典型应用场景及主要设备 典型应用场景及主要设备 KXJ660矿用隔爆兼本安型图像处理控制器 1. 内置国产 GPU 芯片2. 最大 32 TOPS INT8 峰值计算能力3. 4个 RJ4510M/100M/1000M自适应以太网口4. 识别算法可远程配置和升级 典型应用场景及主要设备 智能辅助运输 AI 视频识别应用 闯红灯抓拍 YHC12 矿用本安型机车测速图像采集仪 1. 400万像素，0.01Lux2. IP65防水等级，适用于严酷的煤矿井下环境3.雷达工作频率 24.15GHz，可判别来车方向4.测速范围(4～60)km/h，测速精度(-4～0)km/h5.内置国产 GPU 芯片，支持车牌识别并抓拍，车型/车品牌/车身颜色/车牌颜色识别6.支持ModBus TCP协议对接上传报警信号用于联动控制7.具有单纤、双纤、无线、双绞线多网络通信方式 超速抓拍 典型应用场景及主要设备 无轨胶轮车车载AI识别系统 典型应用场景及主要设备 车辆运行参数采集：与车辆保护装置通信，实时获取车辆的水温、排温、机油压力、水位、车速、转速、门控、油位等参数；车载视频实时浏览：车载显示屏可实时显示行车记录摄像仪、倒车影像摄像仪、车厢监控摄像仪、司机室摄像仪等画面；驾驶员行为识别：