智能示范礦井

“智能示范礦井”欄目 重點(diǎn)推送《智能礦山》“智能示范礦井”專欄刊載的論文，邀請(qǐng)全國各礦井分享最新智能化建設(shè)成果、亮點(diǎn)與經(jīng)驗(yàn)，旨在發(fā)揮典型智能示范礦井引領(lǐng)作用，促進(jìn)我國礦山智能化建設(shè)高質(zhì)量發(fā)展。截至目前，《智能礦山》雜志已刊載72家礦井智能化建設(shè)成果論文122篇。 ? 點(diǎn)擊訂閱

文章來源：《智能礦山》2025年第12期“智能示范礦井”欄目

第一作者：戈海賓，正高級(jí)工程師，現(xiàn)任金橋煤礦黨委書記、礦長，主要從事煤礦智能化與信息化方面的相關(guān)研究工作。E-mail：laoga262@qq.com

通訊作者：寇旗旗，副教授，博士，主要從事圖像處理/AI視頻分析、智能檢測與模式識(shí)別方面的相關(guān)研究工作。E-mail ：kouqiqi@cumt.edu.cn

作者單位：濟(jì)寧能源發(fā)展集團(tuán)有限公司金橋煤礦；中國礦業(yè)大學(xué)

引用格式：戈海賓,鄒國良,楊汶泉,等.金橋煤礦重大災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)防控平臺(tái)建設(shè)實(shí)踐與成效[J].智能礦山,2025,06(12):17-26.

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濟(jì)寧能源發(fā)展集團(tuán)有限公司金橋煤礦（簡稱金橋煤礦）核定生產(chǎn)能力110萬t/a，主采煤層3煤，平均厚度5.20 m，井田煤質(zhì)優(yōu)良，為1/3焦煤，主要用于動(dòng)力用煤和煉焦配煤，為華東地區(qū)稀缺煤種。先后榮獲“國家一級(jí)安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化煤礦”“山東省健康促進(jìn)企業(yè)試點(diǎn)單位”“濟(jì)寧市五一勞動(dòng)獎(jiǎng)狀”“金鄉(xiāng)縣特殊貢獻(xiàn)企業(yè)”等榮譽(yù)稱號(hào)，2024年獲得“煤炭行業(yè)標(biāo)桿煤礦”，是山東省唯一獲得此榮譽(yù)的煤礦企業(yè)。

為了切實(shí)提高礦山數(shù)字化、智能化安全生產(chǎn)水平，及時(shí)發(fā)現(xiàn)隱患問題，遏制礦山重特大事故發(fā)生，實(shí)現(xiàn)煤礦重大安全風(fēng)險(xiǎn)的實(shí)時(shí)識(shí)別、監(jiān)測和精準(zhǔn)研判，國家礦山安全監(jiān)察局和財(cái)政部聯(lián)合印發(fā)了《煤礦及重點(diǎn)非煤礦山重大災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)防控建設(shè)工作總體方案》（礦安〔2022〕128號(hào)）。山東省能源局、國家礦山安全監(jiān)察局山東局和山東省財(cái)政廳聯(lián)合印發(fā)了《山東省煤礦重大災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)防控建設(shè)工作實(shí)施方案》（魯能源安全〔2023〕34號(hào)）。金橋煤礦積極響應(yīng)國家和山東省建設(shè)煤礦重大災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)防控平臺(tái)的號(hào)召，通過產(chǎn)學(xué)研技術(shù)攻關(guān)開展了煤礦重大災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)防控平臺(tái)研發(fā)。

采用煤礦特殊環(huán)境下的工業(yè)視頻圖像特征增強(qiáng)和識(shí)別方法，突破了制約煤礦安全風(fēng)險(xiǎn)的視覺實(shí)時(shí)感知、邊緣分析決策、云邊端協(xié)同控制等關(guān)鍵核心技術(shù)；研制了端邊實(shí)時(shí)在線分析與交互的視頻AI邊緣計(jì)算終端和成套裝備，通過研發(fā)高速視頻感知、實(shí)時(shí)識(shí)別、動(dòng)態(tài)協(xié)同預(yù)警的煤礦安全風(fēng)險(xiǎn)全域感知與智能防控系統(tǒng)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了人員、設(shè)備和環(huán)境等風(fēng)險(xiǎn)隱患的高效識(shí)別，并建設(shè)了智能化視頻AI監(jiān)管示范工程且進(jìn)行推廣應(yīng)用，該技術(shù)通過了達(dá)到國際先進(jìn)水平的鑒定評(píng)價(jià)。重大災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)防控平臺(tái)自投入運(yùn)行以來，實(shí)現(xiàn)了煤礦關(guān)鍵地點(diǎn)、重點(diǎn)部位等重大災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)實(shí)時(shí)監(jiān)測、精準(zhǔn)研判，第一時(shí)間對(duì)風(fēng)險(xiǎn)隱患進(jìn)行報(bào)警，做到及時(shí)進(jìn)行處置，有效防范遏制了煤礦重特大事故。金橋煤礦重大災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)防控平臺(tái)整體架構(gòu)如圖1所示。

圖1 金橋煤礦重大災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)防控平臺(tái)整體架構(gòu)

重大災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)防控平臺(tái)建設(shè)內(nèi)容

金橋煤礦基于企業(yè)生產(chǎn)需要，利用人工智能、大數(shù)據(jù)技術(shù)，在煤礦全域建設(shè)了重大災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)防控平臺(tái)。平臺(tái)主要包括AI視頻智能輔助監(jiān)管監(jiān)察系統(tǒng)、應(yīng)急處置視頻智能通信系統(tǒng)、重大違法行為智能識(shí)別分析系統(tǒng)。

重大災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)防控平臺(tái)在礦端通過在關(guān)鍵位置安裝智能攝像儀+AI分析裝置實(shí)時(shí)分析礦井圖像，集團(tuán)端系統(tǒng)平臺(tái)及時(shí)接收礦端上傳的報(bào)警數(shù)據(jù)、報(bào)警信息、報(bào)警圖像等內(nèi)容，在集團(tuán)平臺(tái)一體化展示。重大災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)防控平臺(tái)在金橋煤礦的礦端顯示主界面如圖2所示。

圖2 重大災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)防控平臺(tái)礦端顯示主界面

1.1 AI視頻智能輔助監(jiān)管監(jiān)察系統(tǒng)

（1）采煤工作面智能監(jiān)察子系統(tǒng)

在金橋煤礦3301采煤工作面建設(shè)工作面智能監(jiān)察子系統(tǒng)，通過采集采煤工作面視頻監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)和現(xiàn)場監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)，應(yīng)用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)采煤工作面采煤機(jī)等設(shè)備動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)分析可視化、采煤工作面數(shù)據(jù)全過程記錄以及違章行為自動(dòng)固定證據(jù)。金橋煤礦3301采煤工作面的智能輔助監(jiān)管監(jiān)察應(yīng)用效果界面如圖3所示。

圖3 3301采煤工作面的智能輔助監(jiān)管監(jiān)察應(yīng)用效果界面

采煤工作面設(shè)備動(dòng)態(tài)異常檢測系統(tǒng)基于Transformer架構(gòu)，構(gòu)建多模態(tài)時(shí)序融合網(wǎng)絡(luò)，整合采煤機(jī)振動(dòng)傳感器、溫度傳感器的數(shù)據(jù)與紅外熱成像視頻數(shù)據(jù)。振動(dòng)數(shù)據(jù)以1 kHz采樣率采集，經(jīng)快速傅里葉變換（FFT）轉(zhuǎn)換為頻譜特征，與每秒30幀的視頻流同步對(duì)齊后輸入網(wǎng)絡(luò)。視頻分支采用ResNet-50提取動(dòng)態(tài)紋理特征，傳感器分支通過多頭自注意力機(jī)制捕捉設(shè)備狀態(tài)的長程時(shí)序依賴。

跨模態(tài)特征對(duì)齊模塊通過空間-時(shí)序注意力機(jī)制動(dòng)態(tài)融合傳感器頻譜與視頻特征，生成聯(lián)合嵌入向量。異常評(píng)分模塊基于歷史數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)調(diào)整閾值，當(dāng)檢測到頻譜能量突變或熱成像局部高溫區(qū)域時(shí)，觸發(fā)報(bào)警（預(yù)警/報(bào)警/急停），并關(guān)聯(lián)設(shè)備控制接口實(shí)現(xiàn)自動(dòng)停機(jī)保護(hù)。

（2）掘進(jìn)工作面智能監(jiān)察子系統(tǒng)

在金橋煤礦四采區(qū)新輸送帶下山、3301皮順和軌順建設(shè)掘進(jìn)工作面智能監(jiān)察子系統(tǒng)，通過采集掘進(jìn)工作面視頻監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)和現(xiàn)場監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)，對(duì)人員施工時(shí)是否掛網(wǎng)防護(hù)、指定危險(xiǎn)區(qū)域內(nèi)的人員是否超時(shí)和超定員作業(yè)等進(jìn)行檢測識(shí)別。金橋煤礦掘進(jìn)工作面智能輔助監(jiān)管監(jiān)察應(yīng)用效果界面如圖4所示。

圖4 掘進(jìn)工作面的智能輔助監(jiān)管監(jiān)察應(yīng)用效果界面

人員施工安全違規(guī)檢測系統(tǒng)，基于改進(jìn)的SlowFast-YOLO混合框架，實(shí)現(xiàn)人員行為與安全裝備的實(shí)時(shí)監(jiān)測。Slow分支以低幀率運(yùn)行YOLOv8模型，通過CSPDarknetX主干網(wǎng)絡(luò)提取施工場景全局語義特征，精準(zhǔn)定位危險(xiǎn)區(qū)域（如未支護(hù)頂板、臨邊洞口）。Fast分支以全幀率部署輕量化MobileNetV3網(wǎng)絡(luò)，結(jié)合時(shí)間卷積層（TCN）捕捉人員肢體動(dòng)作細(xì)節(jié)，識(shí)別未佩戴安全繩、未掛設(shè)防護(hù)網(wǎng)等瞬時(shí)違規(guī)行為。

時(shí)空融合模塊采用門控注意力機(jī)制，動(dòng)態(tài)加權(quán)全局語義與局部動(dòng)作特征，輸出違規(guī)行為置信度。危險(xiǎn)區(qū)域判定基于多邊形掩膜技術(shù)，當(dāng)人員邊界框與危險(xiǎn)區(qū)域重疊率超過30%且安全裝備置信度低于閾值時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)截取視頻片段并生成違規(guī)報(bào)告。

（3）超定員智能分析子系統(tǒng)

在金橋煤礦副井上下井口建設(shè)超定員智能分析子系統(tǒng)，通過在副井安裝智能雙目攝像頭，利用AI技術(shù)自動(dòng)識(shí)別礦端上傳的入井人員數(shù)量，結(jié)合煤礦前置機(jī)采集的人員精確定位系統(tǒng)數(shù)據(jù)，分析人員是否帶卡下井作業(yè)，輔助監(jiān)管國家監(jiān)察委員會(huì)發(fā)現(xiàn)煤礦隱瞞作業(yè)人數(shù)等違法違規(guī)生產(chǎn)行為。超定員智能分析與輔助監(jiān)管監(jiān)察應(yīng)用界面如圖5所示。

圖5 超定員智能分析與輔助監(jiān)管監(jiān)察應(yīng)用界面

人員未帶卡下礦檢測系統(tǒng)，通過構(gòu)建多模態(tài)圖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（GNN）系統(tǒng)，融合UWB精確定位數(shù)據(jù)與人臉識(shí)別特征。每個(gè)人員實(shí)體建模為圖節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)屬性包含UWB坐標(biāo)、FaceNet提取的512維人臉特征及時(shí)間戳信息。邊權(quán)重通過UWB空間距離與人臉特征相似度聯(lián)合計(jì)算，確保物理位置與生物特征的強(qiáng)關(guān)聯(lián)。

圖注意力網(wǎng)絡(luò)（GAT）聚合多跳鄰居信息，動(dòng)態(tài)更新節(jié)點(diǎn)狀態(tài)，解決人員密集場景下的身份混淆問題。異常檢測模塊實(shí)時(shí)比對(duì)UWB標(biāo)簽與人臉識(shí)別結(jié)果，當(dāng)同一節(jié)點(diǎn)的人臉匹配置信度持續(xù)5 min低于0.7時(shí)，判定為未授權(quán)人員違規(guī)作業(yè)，觸發(fā)聲光報(bào)警并封鎖相關(guān)區(qū)域門禁。

（4）井下關(guān)鍵地點(diǎn)視頻智能分析子系統(tǒng)

在金橋煤礦井底中央水倉、二采區(qū)水倉、四采區(qū)水倉、中1#、2#煤倉、東翼1#、2#煤倉建設(shè)井下關(guān)鍵地點(diǎn)視頻智能分析子系統(tǒng)，通過在水倉入口、溜煤眼安裝AI智能攝像儀，實(shí)現(xiàn)人員入侵識(shí)別。金橋煤礦井下關(guān)鍵地點(diǎn)視頻智能分析與輔助監(jiān)管監(jiān)察應(yīng)用界面如圖6所示。

圖6 井下關(guān)鍵地點(diǎn)視頻智能分析與輔助監(jiān)管監(jiān)察應(yīng)用界面

人員入侵實(shí)時(shí)檢測系統(tǒng)，基于YOLOv8架構(gòu)設(shè)計(jì)運(yùn)動(dòng)增強(qiáng)檢測模型，集成光流引導(dǎo)注意力模塊與跨攝像頭軌跡跟蹤。主干網(wǎng)絡(luò)CSPDarknet-X嵌入輕量化FlowNet-Lite分支，通過計(jì)算相鄰幀光流場生成運(yùn)動(dòng)顯著性熱圖，增強(qiáng)動(dòng)態(tài)目標(biāo)特征響應(yīng)。

檢測頭采用動(dòng)態(tài)標(biāo)簽分配策略，優(yōu)先匹配運(yùn)動(dòng)區(qū)域內(nèi)的高置信度目標(biāo)，提升靜態(tài)場景下的入侵檢測靈敏度。地理圍欄模塊基于語義分割結(jié)果（DeepLabv3+預(yù)訓(xùn)練）構(gòu)建禁入?yún)^(qū)域掩膜，結(jié)合ByteTrack多目標(biāo)跟蹤算法，當(dāng)入侵目標(biāo)軌跡與禁入?yún)^(qū)交并比（IoU）超過0.5時(shí)，觸發(fā)定向語音警告并聯(lián)動(dòng)門禁系統(tǒng)閉鎖。

（5）帶式輸送機(jī)著火智能分析子系統(tǒng)

金橋煤礦主運(yùn)帶式輸送機(jī)共計(jì)8部，西翼帶式輸送機(jī)2部，二采區(qū)1部，東翼輸送帶下山1部，東翼輸送帶石門1部，四采輸送帶聯(lián)絡(luò)巷1部，四采輸送帶下山2部。建設(shè)帶式輸送機(jī)著火智能分析子系統(tǒng)，在帶式輸送機(jī)頭、機(jī)尾安裝智能攝像頭，當(dāng)輸送帶著火時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)在現(xiàn)場發(fā)出報(bào)警信號(hào)，并自動(dòng)上傳到地面調(diào)度室，以便第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)火情并采取措施處置。金橋煤礦帶式輸送機(jī)超溫智能分析與輔助監(jiān)管監(jiān)察應(yīng)用界面如圖7所示。

圖7 帶式輸送機(jī)超溫智能分析與輔助監(jiān)管監(jiān)察應(yīng)用界面

井下火情監(jiān)測系統(tǒng)，基于YOLO和雙光譜檢測框架，同步處理可見光與熱成像視頻流。可見光分支采用CSPDarknet提取煙霧紋理特征，通過Gabor濾波器增強(qiáng)低對(duì)比度區(qū)域的煙霧邊緣信息；熱成像分支部署GhostNet輕量化網(wǎng)絡(luò)，提取定長波長輻射特征，定位溫度異常區(qū)域（>150 ℃）。

特征融合階段引入通道注意力機(jī)制，根據(jù)環(huán)境光照強(qiáng)度動(dòng)態(tài)調(diào)整雙流特征權(quán)重，在低照度場景下提升熱成像分支的決策權(quán)重。后處理模塊結(jié)合形態(tài)學(xué)開運(yùn)算消除燈光反光干擾，當(dāng)火焰與煙霧的聯(lián)合檢測置信度超過0.9時(shí)，自動(dòng)啟動(dòng)噴淋系統(tǒng)并推送報(bào)警信息至應(yīng)急平臺(tái)。

1.2 應(yīng)急處置視頻智能通信系統(tǒng)

（1）調(diào)度室空崗、睡崗智能分析子系統(tǒng)

在金橋煤礦調(diào)度室、集控室、洗煤廠集控室、主副井絞車房、地面變電所安裝攝像儀，建設(shè)調(diào)度室空崗、睡崗智能分析子系統(tǒng)，在攝像儀畫面中標(biāo)定調(diào)度室人員工作區(qū)域，識(shí)別調(diào)度室人員空崗、睡崗情況。金橋煤礦調(diào)度室空崗、睡崗智能分析與輔助監(jiān)管監(jiān)察應(yīng)用界面如圖8所示。

圖8 調(diào)度室空崗、睡崗智能分析與輔助監(jiān)管監(jiān)察應(yīng)用界面

調(diào)度室空崗、睡崗檢測系統(tǒng)，開發(fā)基于YOLO的雙任務(wù)檢測模型，同步執(zhí)行人體檢測與頭部姿態(tài)估計(jì)。在YOLOv8檢測頭中集成輕量化EfficientPose模塊，通過回歸6自由度頭部關(guān)鍵點(diǎn)（鼻尖、雙眼、雙耳）計(jì)算人員俯仰角與偏航角。

空崗檢測模塊基于工位標(biāo)定矩陣，當(dāng)特定區(qū)域連續(xù)5 min未檢測到人體時(shí)，判定為空崗。睡崗識(shí)別采用時(shí)序滑動(dòng)窗口分析，統(tǒng)計(jì)30 s內(nèi)頭部俯仰角超出［-15°，15°］范圍的頻率，當(dāng)閉眼頻率>40%或頭部靜止時(shí)長超過閾值時(shí)，觸發(fā)睡崗報(bào)警，系統(tǒng)支持多屏監(jiān)控場景，通過ROI區(qū)域分組管理實(shí)現(xiàn)大規(guī)模調(diào)度室的分布式監(jiān)測。

（2）應(yīng)急指揮通信子系統(tǒng)

在金橋煤礦井下采煤、掘進(jìn)工作面等人員聚集區(qū)域，建設(shè)應(yīng)急指揮通信子系統(tǒng)，預(yù)留視頻接口和應(yīng)急照明接口，可在現(xiàn)場接通視頻及應(yīng)急電源，確保在現(xiàn)場指揮部能夠看到現(xiàn)場視頻。金橋煤礦井下應(yīng)急指揮通信子系統(tǒng)與便攜式通信設(shè)備如圖9所示。

圖9 井下應(yīng)急指揮通信子系統(tǒng)與便攜式通信設(shè)備

應(yīng)急通信視頻接口控制系統(tǒng)，基于強(qiáng)化學(xué)習(xí)（PPO算法）設(shè)計(jì)自適應(yīng)視頻傳輸系統(tǒng)，智能體觀測狀態(tài)包括網(wǎng)絡(luò)帶寬波動(dòng)、光照強(qiáng)度傳感器數(shù)據(jù)及YOLOv8生成的異常區(qū)域熱力圖。動(dòng)作空間定義視頻分辨率（480/720/1 080 Pix）、編碼碼率（1～10 Mbit/s）及應(yīng)急照明強(qiáng)度（0%～100%）的聯(lián)合調(diào)控策略。

獎(jiǎng)勵(lì)函數(shù)優(yōu)先保障火災(zāi)、冒頂?shù)汝P(guān)鍵區(qū)域的視頻質(zhì)量（PSNR>30 dB），最小化能耗與帶寬占用。系統(tǒng)通過離線仿真預(yù)訓(xùn)練與在線微調(diào)相結(jié)合，在華為Atlas 500邊緣設(shè)備上實(shí)現(xiàn)毫秒級(jí)決策響應(yīng)，確保極端環(huán)境下的通信鏈路穩(wěn)定性。

1.3 重大違法行為智能識(shí)別分析系統(tǒng)

（1）超強(qiáng)度生產(chǎn)分析研判子系統(tǒng)

在金橋煤礦主副井口、主運(yùn)帶式輸送機(jī)、2個(gè)工作面、4個(gè)掘進(jìn)工作面、3個(gè)臨時(shí)作業(yè)地點(diǎn)、3個(gè)水泵房建設(shè)超強(qiáng)度生產(chǎn)分析研判子系統(tǒng)，通過加裝智能用電融合終端，實(shí)時(shí)監(jiān)測煤礦重要設(shè)備的電流、電壓，負(fù)載等主要數(shù)據(jù)變化；在采煤機(jī)、帶式輸送機(jī)、液壓支架加裝智能攝像頭，對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控，對(duì)生產(chǎn)狀態(tài)進(jìn)行分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)狀態(tài)異常、超強(qiáng)度生產(chǎn)報(bào)警，生成違章證據(jù)。金橋煤礦超強(qiáng)度生產(chǎn)分析研判子系統(tǒng)應(yīng)用界面如圖10所示。

圖10 超強(qiáng)度生產(chǎn)分析研判子系統(tǒng)應(yīng)用界面

設(shè)備超負(fù)荷生產(chǎn)檢測系統(tǒng)基于時(shí)間卷積網(wǎng)絡(luò)（TCN）構(gòu)建多變量時(shí)序分析模型，輸入電流、電壓、負(fù)載等傳感器數(shù)據(jù)經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化與滑動(dòng)窗口切片后，通過因果膨脹卷積提取多尺度特征。

異常檢測采用對(duì)抗生成架構(gòu)，生成器學(xué)習(xí)正常工況的數(shù)據(jù)分布，判別器計(jì)算重構(gòu)誤差的動(dòng)態(tài)時(shí)間規(guī)整（DTW）距離。當(dāng)連續(xù)5 min的重構(gòu)誤差超過歷史數(shù)據(jù)99%分位數(shù)時(shí)，判定為超負(fù)荷生產(chǎn)，同步生成設(shè)備運(yùn)行曲線對(duì)比圖作為證據(jù)，并強(qiáng)制降低采煤機(jī)運(yùn)行功率。

（2）輔助運(yùn)輸智能監(jiān)測子系統(tǒng)

在金橋煤礦各車場、行車巷道建設(shè)輔助運(yùn)輸智能監(jiān)測子系統(tǒng)，通過加裝智能攝像頭與人員精確定位系統(tǒng)進(jìn)行關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)對(duì)行車時(shí)行人（行人違章）、行人時(shí)行車（司機(jī)違章）、擋車設(shè)施復(fù)位監(jiān)測、運(yùn)輸物料超寬、超高、錨桿未按規(guī)定擺放、料車超掛、未懸掛安全繩、可摘掛候車人員乘坐距離間距不足、單軌吊超速、乘坐人員超員等違法違規(guī)行為報(bào)警，生成違章行為證據(jù)。金橋煤礦輔助運(yùn)輸智能監(jiān)測子系統(tǒng)應(yīng)用界面如圖11所示。

圖11 輔助運(yùn)輸智能監(jiān)測子系統(tǒng)應(yīng)用界面

運(yùn)輸違規(guī)行為檢測系統(tǒng)，提出YOLO-3DPro雙目視覺檢測框架，通過雙攝像頭視差計(jì)算實(shí)現(xiàn)物料尺寸立體測量。YOLOv5檢測頭擴(kuò)展三維回歸分支，直接輸出物料長、寬、高估計(jì)值，結(jié)合先驗(yàn)知識(shí)庫中的安全閾值進(jìn)行實(shí)時(shí)比對(duì)。

違規(guī)判定引擎內(nèi)置32類運(yùn)輸規(guī)則知識(shí)圖譜，當(dāng)檢測到單軌吊速度過大、物料錨桿未固定或安全繩未懸掛時(shí)，自動(dòng)關(guān)聯(lián)違規(guī)視頻片段與三維點(diǎn)云重建數(shù)據(jù)，生成包含空間參數(shù)標(biāo)注的舉證文件。

（3）一通三防智能監(jiān)測子系統(tǒng)

在金橋煤礦變電所、井下所有風(fēng)門處建設(shè)一通三防智能監(jiān)測子系統(tǒng)，利用AI智能攝像儀，對(duì)固定區(qū)域人員進(jìn)行跟蹤識(shí)別，如變電所進(jìn)行人員巡檢軌跡跟蹤，對(duì)人員軌跡進(jìn)行繪制，并通過客戶端將人員巡檢軌跡匯總并記錄；利用AI智能攝像儀結(jié)合風(fēng)門狀態(tài)傳感器以及風(fēng)門視頻監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)確認(rèn)風(fēng)門狀態(tài)是否正常，對(duì)風(fēng)門狀態(tài)異常進(jìn)行及時(shí)報(bào)警，并在客戶端進(jìn)行報(bào)警彈窗并記錄歸檔。金橋煤礦“一通三防”智能監(jiān)測子系統(tǒng)應(yīng)用界面如圖12所示。

圖12 “一通三防”智能監(jiān)測子系統(tǒng)應(yīng)用界面

人員巡檢軌跡合規(guī)性檢測系統(tǒng)，采用DeepSORT++跟蹤算法與圖嵌入聯(lián)合模型，通過OSNet-ReID特征優(yōu)化跨攝像頭人員跟蹤精度。軌跡數(shù)據(jù)經(jīng)DBSCAN聚類后構(gòu)建巡檢路徑圖，節(jié)點(diǎn)表示關(guān)鍵巡檢點(diǎn)（如變電柜、風(fēng)機(jī)位），邊權(quán)重由實(shí)際停留時(shí)長與標(biāo)準(zhǔn)時(shí)長差值確定。圖相似度計(jì)算模塊利用Node2Vec算法將路徑映射至低維空間，通過余弦相似度評(píng)估實(shí)際軌跡與標(biāo)準(zhǔn)路線的偏離度。當(dāng)偏離度持續(xù)2 min超過閾值時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)推送提醒至巡檢人員手持終端，并記錄合規(guī)性評(píng)分至考核數(shù)據(jù)庫。

重大災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)防控平臺(tái)應(yīng)用效益分析

2.1 經(jīng)濟(jì)效益

重大災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)防控平臺(tái)將人工智能視頻分析技術(shù)及智能裝備與現(xiàn)代煤炭開采技術(shù)深度融合，實(shí)現(xiàn)安全隱患智能預(yù)警，并與自動(dòng)化系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)，進(jìn)一步提升了金橋煤礦智能化生產(chǎn)水平，保障了煤礦生產(chǎn)安全，降低了煤炭開采成本的同時(shí)極大提升了開采效率。

自平臺(tái)運(yùn)行以來，已處理 35 070 條報(bào)警信息，其中 32 615條有效報(bào)警精準(zhǔn)聚焦人員巡檢、輸送帶運(yùn)行、人員入侵等關(guān)鍵風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，已經(jīng)成為金橋煤礦安全保障的核心力量。平臺(tái)算法持續(xù)迭代升級(jí)，互幫支護(hù)防碰撞檢測、電子圍欄、超寬車輛識(shí)別、人員跌倒監(jiān)測等前沿算法相繼上線，預(yù)警能力呈幾何級(jí)數(shù)提升。

在報(bào)警處理環(huán)節(jié)，平臺(tái)工作人員借助集控室大屏巡查界面，如同掌控安全管理的“中樞神經(jīng)”，實(shí)時(shí)分析研判，快速響應(yīng)處理。一般報(bào)警詳細(xì)記錄，生成精確的日匯報(bào)表，并通知責(zé)任工區(qū)立刻整改；對(duì)典型問題報(bào)警形成災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)防控平臺(tái)典型問題曝光單，在井口大屏滾動(dòng)警示，形成強(qiáng)大的威懾力。金橋煤礦“三違”現(xiàn)象顯著減少，不安全與不標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)行為月均降幅達(dá) 5.1%，隱患數(shù)量月均下降 10.3%，實(shí)現(xiàn)了從“人防”到“技防”的轉(zhuǎn)型。

2.2 社會(huì)效益

金橋煤礦重大災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)防控平臺(tái)的建設(shè)與應(yīng)用，以加強(qiáng)煤礦事故預(yù)警和風(fēng)險(xiǎn)防控為第一要?jiǎng)?wù)，從根本上建立煤礦企業(yè)的安全管理方式，在隱患發(fā)生的第一時(shí)間通過視覺分析、邊緣計(jì)算和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等前沿技術(shù)與AI智能識(shí)別監(jiān)控終端等高端智能裝備的深度融合，迅速通知管理人員果斷采取措施，以防患于未然。

（1）提升智能化水平

平臺(tái)通過構(gòu)建了安全隱患云-邊-端智能視頻感知與分析預(yù)警模型，在井下關(guān)鍵區(qū)域?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)識(shí)別和分析多種安全隱患。通過視頻識(shí)別應(yīng)用體系，實(shí)現(xiàn)采掘、運(yùn)輸、通風(fēng)等生產(chǎn)環(huán)節(jié)的全過程智能化監(jiān)管，提高了安全監(jiān)控的準(zhǔn)確性和及時(shí)性。

（2）推動(dòng)安全生產(chǎn)

平臺(tái)針對(duì)金橋煤礦復(fù)雜的井下環(huán)境，開發(fā)了適應(yīng)性強(qiáng)的圖像增強(qiáng)算法，克服了粉塵、光照不足等干擾因素。建立了包括人員行為識(shí)別、設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測、環(huán)境參數(shù)分析等30多種專用算法，具有良好的自適應(yīng)能力。技術(shù)人員可通過開放式訓(xùn)練接口，根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)需求優(yōu)化識(shí)別模型，確保系統(tǒng)在復(fù)雜環(huán)境中的可靠運(yùn)行。

（3）推動(dòng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展

金橋煤礦作為成果示范應(yīng)用單位，通過解決安全生產(chǎn)技術(shù)瓶頸，提高了礦井本質(zhì)安全水平。自主研發(fā)的智能監(jiān)控技術(shù)達(dá)到國際領(lǐng)先水平，推動(dòng)了礦井向智能化、信息化方向發(fā)展。建立完善的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和服務(wù)支撐體系，帶動(dòng)了傳感器制造、軟件開發(fā)、系統(tǒng)集成等相關(guān)產(chǎn)業(yè)協(xié)同發(fā)展。

2.3 推廣應(yīng)用

金橋煤礦重大災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)防控平臺(tái)應(yīng)用成果，經(jīng)專家組現(xiàn)場會(huì)議鑒定達(dá)到國際先進(jìn)水平，在金橋煤礦應(yīng)用成果顯著，建立了成果示范應(yīng)用礦井，并先后在汶上義橋煤礦有限責(zé)任公司、山東金源礦業(yè)有限責(zé)任公司、山東濟(jì)寧運(yùn)河煤礦有限責(zé)任公司等多座礦井的掘進(jìn)工作面、智能主煤流運(yùn)輸、智能通風(fēng)、智能供電與排水、智能輔助運(yùn)輸、智能提升、“三違”管理、選煤廠、電子封條等場景推廣應(yīng)用，云-邊-端協(xié)同的煤礦AI視頻識(shí)別技術(shù)與裝備，促進(jìn)了新一代信息技術(shù)與煤炭開發(fā)利用的深度融合，項(xiàng)目成果榮獲2024年度中國煤炭工業(yè)協(xié)會(huì)科學(xué)技術(shù)一等獎(jiǎng)。

煤礦重大災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)防控平臺(tái)建設(shè)及運(yùn)營情況受到國家礦山安全監(jiān)察局山東局、地方政府的關(guān)注和認(rèn)可。2023年12月26日，濟(jì)寧市煤礦重大災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)防控建設(shè)現(xiàn)場推進(jìn)會(huì)在金橋煤礦召開；2024年5月28日，山東省重大災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)防控建設(shè)情況現(xiàn)場會(huì)在金橋煤礦召開，平臺(tái)應(yīng)用效果得到參會(huì)人員的認(rèn)可；2024年8月22日金橋煤礦作為濟(jì)寧市國有煤炭企業(yè)代表，在山東省煤礦智能化建設(shè)推進(jìn)會(huì)上作了題為《智能引領(lǐng)，綠色前行：金橋煤礦的智能化標(biāo)桿之路》的典型報(bào)告，贏得了廣泛贊譽(yù)。成果及應(yīng)用情況也得到中國煤炭網(wǎng)、大眾日?qǐng)?bào)、齊魯晚報(bào)、中國經(jīng)濟(jì)導(dǎo)報(bào)等多家媒體關(guān)注，其中齊魯晚報(bào)以“濟(jì)寧能源金橋煤礦投入運(yùn)行重大災(zāi)害防控平臺(tái)，筑起安全生產(chǎn)智防安全墻”為題進(jìn)行了重點(diǎn)報(bào)道。

結(jié) 語

金橋煤礦重大災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)防控平臺(tái)通過預(yù)警預(yù)防機(jī)制，有效降低了煤礦事故損失和安全投入成本，避免重大事故造成的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失，提升了金橋煤礦生產(chǎn)效率，優(yōu)化人力資源配置，給企業(yè)帶來顯著效益。煤礦重大災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)防控平臺(tái)的應(yīng)用在保障礦工生命安全、推動(dòng)行業(yè)技術(shù)創(chuàng)新、改善工作環(huán)境等方面發(fā)揮重要作用，促進(jìn)金橋煤礦的行業(yè)整體競爭力，也為提高行業(yè)內(nèi)安全生產(chǎn)和管理的整體水平作出了重要貢獻(xiàn)和積極示范。

編輯丨李莎

審核丨趙瑞

煤炭科學(xué)研究總院期刊出版公司擁有科技期刊21種。其中，SCI收錄1種，Ei收錄5種、CSCD收錄6種、Scopus收錄8種、中文核心期刊9種、中國科技核心期刊11種、中國科技期刊卓越行動(dòng)計(jì)劃入選期刊4種，是煤炭行業(yè)最重要的科技窗口與學(xué)術(shù)交流陣地，也是行業(yè)最大最權(quán)威的期刊集群。

期刊簡介

《智能礦山》（月刊，CN 10-1709/TN，ISSN 2096-9139）是由中國煤炭科工集團(tuán)有限公司主管、煤炭科學(xué)研究總院有限公司主辦的聚焦礦山智能化領(lǐng)域產(chǎn)學(xué)研用新進(jìn)展的綜合性技術(shù)刊物。

主編：王國法院士

刊載欄目：企業(yè)/團(tuán)隊(duì)/人物專訪政策解讀視角·觀點(diǎn)智能示范礦井對(duì)話革新·改造學(xué)術(shù)園地、專題報(bào)道等。

投稿網(wǎng)址：www.chinamai.org.cn（期刊中心-作者投稿）

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期刊成果：創(chuàng)刊5年來，策劃出版了“中國煤科煤礦智能化成果”“陜煤集團(tuán)智能化建設(shè)成果”“聚焦煤炭工業(yè)‘十四五’高質(zhì)量發(fā)展”等特刊/專題30多期。主辦“煤礦智能化重大進(jìn)展發(fā)布會(huì)”“煤炭清潔高效利用先進(jìn)成果發(fā)布會(huì)”“《智能礦山》理事、特約編輯年會(huì)暨智能化建設(shè)論壇”“智能礦山零距離”“礦山智能化建設(shè)運(yùn)維與技術(shù)創(chuàng)新高新研修班”等活動(dòng)20余次。組建了理事會(huì)、特約編輯團(tuán)隊(duì)、卓越人物等千余人產(chǎn)學(xué)研用高端協(xié)同辦刊團(tuán)隊(duì)，打造了“刊-網(wǎng)-號(hào)-群-庫”全覆蓋的1+N全媒體傳播平臺(tái)，全方位發(fā)布礦山智能化領(lǐng)域新技術(shù)、新產(chǎn)品、新經(jīng)驗(yàn)。

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