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山西省煤矿智能化建设典型案例汇编（2023年）
王家岭矿全矿井AI视频安全管理系统
中煤华晋集团有限公司王家岭矿
煤矿安全生产隐患主要分为人的不安全行为、物(设备)的不安全状态及环境的不安全因素三类。为及时发现安全隐患，有效避免事故发生，各大煤矿建设了视频监控系统，矿井重点场所实现全覆盖，安全管理人员实时监控各作业过程及生产环节，但由于矿井监控点多面广，值班人员长时间保持警觉容易视觉疲劳，难以“面面俱到”。针对以上问题，中煤华晋集团有限公司联合中国矿业大学、华洋通信科技股份有限公司展开矿井安全生产视频AI智能分析关键技术研究，利用AI图像识别技术实现矿井隐患的智能识别、分析、报警和联动，全面提升煤矿企业的安全管理水平。目前，AI视频识别技术已在王家岭矿安全管理初步应用，成效显著。
(一)技术突破
发明一种图像超分辨率重建方法，克服了矿井狭长巷道中人造光源照明下目标图像采集成像降质问题；发明一种基于模糊检测加权的模糊图像质量评价，解决了尘雾干扰的煤矿降质图像评价方法；发明基于多分辨率灰度投影的电子稳像方法，解决了采煤机、皮带机等大型机电装备运行中的机械振动对图像采集成像的模糊问题；研制基于AI人工智能技术和边缘计算的AI摄像仪，实时对各种安全隐患进行分析和识别；提出煤矿人-机-环全域AI视频识别的云-边-端协同分析模型，构建视频识别端节点传感器、边缘计算设备、视频识别场景云服务应用体系；研发泛联兼容的矿山智脑AI视觉智能服务平台。
(二)现场实践
王家岭煤矿实现井上下AI摄像仪全覆盖，配合4G矿灯装备、精准人员定位系统等，构建了井下安全“天网”。
1.整体布局，因地制宜制定目标
制定了AI视频安全管理分步实施方案，第一步依托智能化示范煤矿建设项目对井下采掘工作面、固定场所实现AI摄像仪全覆盖，同步开发AI智能管理平台，形成“人工筛查为主，AI视频识别为辅”的安全管理模式。第二步实现井上下重要场所AI摄像仪全覆盖，同步开展场景训练，优化AI智能管理平台，形成“场景AI视频识别，人工甄别数据”的安全管理模式。第三步优化场景算法，形成“示范场景精准推送，AI视频分析+人工甄别”的安全管理模式。
2.“管理”、“平台”双管齐下，筑牢安全“铁网”
下发相关管理制度，明确各单位职责、筛查计划、摄像仪安装点位、安装标准及考核制度，构建“AI识别+人工筛查”的隐患排查模式，结合4G智能矿灯系统、精确人员定位系统，动静融合，提高隐患识别力度，推动矿井隐患排查模式变革。
3.场景优化，提升精度，构建示范场景
依据场景识别难度，分为生产过程场景、辅助生产场景、人员行为场景和设备环境场景。目前，已形成皮带跑偏与损伤检测、规范佩戴个人防护用品、车辆超速、钻场作业全过程闭环管理、秩序乘车、规范巡检等10余种示范场景，井下隐患大幅下降，给与员工心里震慑，规范劳动行为。累计识别场景数据数十万条，综合识别率不断上升，井下隐患大幅下降，给与员工心里震慑，规范劳动行为。
图1AI智能管理平台
(三)工作经验
1.下发AI视频管理办法，对AI摄像仪安装位置、光照强度等明确规定，通过AI推送结合人工验证方式及时发现人、设备与环境的信息，明确各级管理人员职责，提升矿井安全管理水平。
2.动态优化AI场景，不断提高识别准确性。与高校、厂家建立战略合作关系，依据井下需求不断开发新场景并对现有场景识别率进行优化，不断提高AI的识别准确率，达到AI驱动安全管理的目的。
本案例依托AI技术，克服井下复杂环境AI识别问题，开发各类矿井AI场景，适用于煤矿的安全管理。
（一）提出煤矿安全生产视频AI识别的云-边-端协同分析模型，构建了视频识别端节点传感器、边缘计算设备、视频识别场景云服务应用体系，形成了全域视频感知、实时识别决策、动态协同控制的煤矿安全监管和智能化分析联动新模式。
（二）利用数据挖掘与分析和基于深度学习的智能信息处理方法，建立人-机-环的空间物理模型，攻克了煤矿人-机-环全域视频特征的信息挖掘与边缘计算难题，实现了皮带运输大块煤/堆煤/异物、采掘工作面、人员违章、无轨胶轮车的隐患快速准确识别。
（三）研发了联兼容的矿山智脑AI视频识别云服务平台，提出视频场景的云端深度学习自训练模型，攻克了视频识别终端在安装位置改变、光照环境不同等复杂工矿环境中识别精度快速提升难题。
（四）在王家岭矿应用“云-边-端”协同的煤矿AI视频识别关键技术及装备。建立AI视频安全管理体系，真正将AI在矿井落地并用到实处。
本案例将人工智能视频分析技术及智能装备与现代煤炭开采技术深度融合，实现安全隐患智能预警，并与自动化系统联动，进一步提升了煤矿智能化生产水平，保障了煤矿生产安全；为井下高危场所的无人(少人)操作、井下固定岗位无人值守与远程监控提供技术保障，减人提效，提高了安全生产水平，保障工人生命安全同时降低了生产和管理成本；建设智能+绿色煤炭工业新体系，实现煤炭资源的智能化安全高效绿色开发。
近年来，山西省煤炭企业认真贯彻落实“四个革命、一个合作”能源安全新战略，创造性推进煤矿智能化建设，涌现出了一大批技术先进、管理科学、运行可靠的煤矿，为推动煤炭行业技术进步、装备提升、管理创新、效益改善做出了重要贡献。
为充分发挥典型煤矿的示范引领带动作用，推动煤矿智能化建设迈向更高水平，山西省能源局从全省范围内征集了124项煤矿智能化建设案例，经组织专家评选，共有65项案例入选。入选的案例兼顾国有企业和民营企业、采煤和洗选、井工和露天煤矿以及各种不同地质灾害、采掘工艺、运输方式等条件，涵盖信息基础设施、智能掘进系统、智能综采系统、全矿井智能化、其它智能化系统、露天煤矿智能化、智能洗选共计7个方向，确保具有可复制、可推广性。现编辑形成《山西省煤矿智能化建设典型案例汇编（2023年）》，供各地市、各有关企业和研究机构在工作实践中学习借鉴。
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