矿井多媒体综合业务数字网的应用研究

煤矿井下AI智能视频分析应用场景探讨

摘要：智能化视频监控是当前生产过程监控技术的一个重要发展方向。利用智能视频分析技术对视频监控数据进行异常自动分析，有利于在监控场景下及时发现突发事故，及时发出警报，对生产过程实时管理起着至关重要的作用。智能视频监控避免了人工监视造成的漏报和误报现象，显著减轻了监控人员工作负担。鉴于此，本文主要分析煤矿井下AI智能视频分析应用场景。

关键词：煤矿井下；AI智能视频；应用

中图分类号：U298 文献标识码：A

1、引言

人工智能应用技术包括语音类，视觉类，自然语言处理类。但是这些技术在实践中存在着如下一些共性的难点或缺陷，使其效果大大降低：（1）高速率，广连接和低延时5G工业环网的缺乏，无法很好的满足多路高清摄像仪对高码率视频流需要的带宽和低延时需求；（2）绝大部分人工智能算法缺乏现场数据且无法对具体煤矿业务场景进行成熟算法模型训练，造成识别准确率大幅下降；（3）人工智能图像识别技术要求与煤矿中的各种自动化设备联动管控，但由于不同设备厂家在管控方式，传输协议等方面存在差异性，导致联动难以实现。

2、煤矿井下视频监控特点

考虑到在煤矿井下实施视频监控的必要性不同于在交通，室内，候车室，楼道等公共场所的监测，在煤矿井下黑暗，无光源等特殊环境下，在矿工的工作场所往往采用不间断人工照明方式，再加上潮湿及悬浮煤尘的作用，煤矿井下视频图像通常有以下四个特点：

（1）视频图像亮度分布不均。多因煤矿井下人为照明条件所致，采用点光源使目前监控场景下，距离光源较近处亮度较高，也有可能发生镜面反射使画面呈全白；同时在距离光源较远处，亮度会逐渐下降，导致目标物体轮廓不够明显；（2）视频图像亮度总体较暗。矿井井下采用人工照明，光源范围大，无法满足自然光强度要求，与这些照明设备距离较远监测范围内整幅画面表现为亮度不够；（3）所拍摄视频图像中色彩信息缺失。煤矿井下环境只是一些大型采挖设备，安全帽具有橙色或者其他显眼的色彩以外，背景环境及目标物体多为黑色，白色，灰色；（4）目标物体和背景环境具有相似的色彩。矿工们经常会穿深蓝色和深灰色之类的工作服到井下去，而即便矿工们的着装有充分的色彩信息，长期在井下作业也极易沾上煤灰。

国家物联网示范项目在葫芦素煤矿中的应用

雷东勇

【摘 要】中煤集团葫芦素煤矿以国家矿井安全生产监管物联网应用示范工程建设为契机,基于物联网技术、大数据分析等先进技术建设一流的数字化矿井.文章介绍了示范项目背景、示范项目建设及应用.通过物联网示范项目在葫芦素煤矿中的应用成果,展示物联网技术在实际应用中的优势,并思考物联网技术在煤矿应用的发展前景,最终以提高煤矿生产效率及安全管理水平为目的,为更进一步建设现代化矿山提供实例依据.

【期刊名称】《陕西煤炭》

【年(卷),期】2018(037)003

【总页数】6页(P106-110,142)

【关键词】物联网;示范项目;大数据分析;综合监控集成平台

【作 者】雷东勇

【作者单位】中煤集团葫芦素煤矿,内蒙古鄂尔多斯017317

【正文语种】中 文

【中图分类】F270.7

0 引言

“物联网”被称为继计算机、互联网之后，世界信息产业的第3次浪潮。物联网系统有3个层次：一是感知层，即利用 RFID、传感器、二维码等随时随地获取物体的信息；二是网络层，通过各种电信网络与互联网的融合，将物体的信息实时准确地传递出去；三是应用层，把感知层得到的信息进行处理，实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理等实际应用。

国家高度重视物联网在煤矿领域的发展，发改委、财政部《关于同意在海铁联运等7个领域开展国家物联网重大应用示范工程的复函》(发改办高技〔2012〕2101号)，有力地推动了物联网技术在煤矿领域的研究和应用。根据《国务院办公厅关于进一步加强煤矿安全生产工作的意见》(国办发〔2013〕99号)国家安全生产监督管理总局和中煤集团决定在中天合创开展国家矿井安全生产监管物联网应用示范工程项目建设。

葫芦素煤矿以国家矿井安全生产监管物联网应用示范工程建设为契机，基于物联网智能感知、大数据分析等先进技术建设一流的数字化矿井，探索出一套矿井安全管理、减员增效和应急救援的新模式，为实现物联矿山、感知矿山、打造中国现代化安全矿山提供了现实范例。

CommunicationsWorldWeekly应用2011（第五届）移动互联网国际研讨会

美编：冯炬编辑：邬雪艳xy@年月3日大唐电信矿用通讯行业解决方案引入物联网的概念、技术和设备，首次将TD-SCDMA技术运用于煤矿井下，与大唐电信自主研发的KT151矿用通讯系统有机结合，提升了矿用通讯系统的内容，提高了企业管理的效率和全面性。TD-SCDMA矿用无线通信系统在“感知矿山”中的物联网应用大唐电信科技股份有限公司矿用无线通讯系统作为矿山信息通信系统的重要组成部分，在现代化大中型矿山企业中正扮演着越来越重要的角色。矿用无线通讯系统具有通信(话音通信、数字分组通信)、调度(电话调度、会议汇接)、控制及信息采集等功能，应用于矿山的生产调度、指挥和单位内部通信。同时，随着矿山企业自动化水平的不断提高对通信设备的要求也越来越高，有线通信向有/无混合通信发展已成为大势所趋。采用TD-SCDMA技术，提供3G数据业务大唐电信通过自身TD网络、芯片设计与制造、终端应用、信息安全等领域的优势，推动物联网产业发展，协助客户积极探索新环境下的业务应用。通过TD技术、感知层技术与新型应用的有效结合，利用TD-SCDMA特有的高频谱利用率、大容量性，更将充分满足矿山企业的物与物互联，并与矿山生产的工业化和信息化相结合。针对物联网产业涉及的应用层、网络层和传感层，大唐电信在ID、GSM工业模块、3G终端模块、3G工业模块、TD网络终端设备、无线宽带等领域积累了雄厚的技术储备，目前提供面向物联网应用的感知层芯片和模块、网络层无线移动通信端到端解决方案及应用层行业应用软件。根据用户的实际要求，大唐电信自主研发的KT151矿用无线通讯系统采用我国自主知识产权的3G移动技术——TD-SCDMA技术，组建井下无线专网，实现井上、井下的移动通信。除了提供传统的语音、短消息等业务外，还可提供可视电话、视频监控、宽带数据接入等3G业务，同时通过智能调度交换机实现有线、无线通讯网络的统一号码管理、一体调度及统一网管，不仅能够满足单矿井无线通讯应用需求，也能满足大型矿业集团多矿井组网漫游的需要，可为矿山行业用户提供整体解决方案，提高企业的管理水平和生产效率。通信平台多业务一体化采用基于我国自主知识产权、先进的3G移动技术标准的KT5矿用无线通讯系统，组建矿区无线移动专网，实现井上井下的移动通信，并可通过综合智能调度交换机实现有线、无线的一体化调度功能。其核心设备——SP30-AVS交换调度机，综合了通信领域的各种TDM、VoIP及移动的先进技术，依托于企业已有的Intranet网络，为企业构筑多业务一体化的通信平台。此系统采用先进的软硬件技术、电信级的设计，保证了设备的高可靠性。在用户侧，SP30-AVS提供有线、无线、分组一体化的接入手段。无线通信系统采用TD-SCDMA模式，组建井下无线矿用专网，实现井下的移动通信及3G数据业务。通信网络具有以下功能：组建矿区井下TD-SCDMA无线通信系统专网，实现井下的移动通信；实现手机用户之间的短信业务；在提供语音业务的基础上提供3G数据业务；系统网络侧提供多种接口，与电路交换网络可通过E1数字中继或COTK模拟中继连接，数字中继信令方式支持No.7/PRA；与数据网络通过IP接口连接；可实现有线、无线统一号码管理、一体调度和统一管理。比如大唐电信在某矿业公司下属矿井，采用专网应用方式，基于TD-SCDMA技术建设KT151矿用无线通讯系统，在矿业公司总部设立监控中心，能对生产矿区实现统一的生产调度，包括目前矿区已有的有线生产调度电话。同时各矿还可单独对本矿区内有线、无线用户进行调度管理，完成矿井有线、无线系统通信组网功能，并提供无线语音通话，短消息、数据传输、调度等应用，不仅提高了矿业公司的管理水平和生产效率，同时也改善了矿井安全生产管理状况。支持丰富的增值业务大唐电信KT5矿用无线通讯系统采用TDSDM无线传输技、支持Mz~Mz频段无线、QSK无线调制方式。其单台基站控制器最大可连接矿用本安型无线基站个数台；地面基站控制器与矿用本安型基站之间采用光缆传输距离≤10km；使用MGTSV型煤矿用阻燃通信光缆（单模）；地面基站控制器与井下基站通过光缆连接，光口能量符合GB3836-2010要求；光发射功率为-5dBm~0dBm；基站与手机通信距离≥1000米（与手机通讯范围内无遮挡物）。该系统与中国移动公网技术同源、产业链完整，随公网技术的发展而发展，保护用户投资，并具有丰富的业务功能，完全满足用户各种不同的通信需求。不仅支持语音和短信服务，还支持可视电话、调度、数据等丰富的增值业务：有线无线统一调度；集成了短消息平台，支持点对点，点对多点的短信发送，支持SMPP接口，可以方便实现PC到手机的短信；支持丢话通知业务；支持可视电话业务，实现视频通话、支持视频会议；支持高速数据业务，使得视频监控、环境监控的传感器设备具有移动性，减少安装维护费用；可搭载数字集群调度；支持多媒体文件传送。不仅不需要成对分配频段资源，频谱利用率高，覆盖范围广，网络规划与维护简单，采用小型化的设备、光纤拉远分布式基站技术以及无源光信号传输，施工方便、组网灵活，还具有高可靠性（电信级的设计保证设备可靠性达到99.99%；设备多级冗余保护，提高可靠性；特有无线资源池共享技术，满足突发情况下的设备的资源需求；在正常情况下，使设备处于负荷均衡的状态，保证设备始终处于稳定工作的状态，提高产品的可靠性和稳定性）、高安全性（拥有自主知识产权的3G国际通信标准，通信安全、保密；井下基站、手机针对矿山井下特殊环境的本质安全型设计，设备安全可靠；井地之间传输采用光纤传输，避免线缆穿井的防雷问题，保证网络的安全性）和良好的兼容性（KT151可以兼容不同品牌的TD终端，可与和各家符合国标协议、规范的PBX和局用交换机互通）。大唐电信KT151矿用无线通讯系统架构简洁，系统造型小巧，设备安装简单，19英寸标准上架设计，可用于各种企业场合，并可根据实际情况，灵活、方便地安放在室内、屋顶、竖杆或侧墙，适应多种企业运行环境。目前TD-SCDMA矿用无线通讯系统在语音和数据方面的通讯技术已经基本满足矿山企业生产需求，但是有些方面还需要进一步的去拓展，如煤矿矿井中用于监测瓦斯的停开器、供电的控制器，如何利用TDSDM的无线通讯网络更好的与物联网部分的传感器进行有效的结合还需要进一步的去努力和改进。图KT151

智慧矿山应用研究

1 前言

一、研究目的

智慧矿山概念的提出，打破了之前的传统思维。在智慧矿山时代，瓦斯等传感器、电缆、电气机械设备、钢筋混凝土等等，所有这些将与芯片、宽带整合为统一的基础设施，基于物联网可以对矿山复杂环境下生产系统内的人员、机器、设备和基础设施实施更加实时有效的协同管理和控制。利用物联网技术可以解决矿山企业生产中人员的安全环境、矿山灾害状况的预测预报、重大灾害事故的减少或避免、安全生产的智能控制等问题。在此背景下，如何科学、有效构建智慧矿山，成为推动我国智慧矿山快速发展与应用的首要问题。

为此，赛迪设计围绕智慧矿山应用领域开展研究，对智慧矿山的定义、发展历程、应用现状与发展趋势进行了深入分析，对智慧矿山的业务需求进行了总结，同时给出了智慧矿山的整体架构。在研究国内智慧矿山建设的基础上，立足我国发展实际，提出了推动我国智慧矿山发展的建议，希望能通过此研究为我国智慧矿山科学、高效的建设提供参考。

二、主要结论

1、随着智慧矿山应用技术的不断发展和创新，矿山的生产和组织方式将会变得越来越“安全、绿色、智能、高效”。因此，智慧矿山建设将呈现出以下主要趋势：

第一，支持更透彻感知的实现；

第二，支持更全面的互联互通；

第三，支持更深入的智能化。

2、智慧矿山建设可遵循如下策略：

对于政府：积极引导矿山企业向智能化发展；加大对智慧矿山建设的扶持力度；

对于厂商：重视一体化信息平台的建设；重视新一代信息技术的应用；

对于用户：推动关键项目建设，保障智慧矿山建设顺利进行；加强应用效果评估，不断优化和提高。 智慧矿山应用研究

2 第一章 智慧矿山发展概述

一、定义

智慧矿山就是利用物联网、云计算、移动互联网等新一代信息技术将管理者最为关心的各类信息进行横向整合，使得矿山企业管理人员可以随时随地查看监测监控、超限预警、人员定位、井下视频监控、安全隐患管理等方面的信息，从而为生产、经营、管理和安全进行快速决策。智慧矿山的本质是安全矿山、高效矿山和清洁矿山。矿山的数字化和信息化是智慧矿山建设的基础。