解决方案智慧煤矿：加速智能化布局，AI助力煤炭产业转型升级

Posted 2021-08-27 TSINGSEE

一、方案背景

1. 行业背景

1）行业亟待转型升级：互联网、物联网、人工智能等新兴技术高速发展，为传统行业带来颠覆性变革，将高新技术与传统技术装备、管理相融合，实现产业转型升级已经成为煤矿行业发展趋势。

2）多项利好政策引导：国家多部委出台相关政策及文件，对矿山自动化、信息化、数字化、智能化提出了指导要求，为矿山数字化转型指明了发展思路。国家着力推动产业升级，各省助力项目落地。

3）新基建战略布局：借助“新基建”发展战略，推动工业互联网、大数据中心、5G基站等现代化信息技术在煤炭工业领域的建设应用，有助于加速“新基建”在煤炭产业的深度布局。

2. 行业痛点

1）煤矿行业信息化水平低

目前煤矿行业的信息化程度有待进一步提高，生产过程中的各种数据与信息无法互联互通，无法达到有效协调与联控的目的，生产过程控制、安全风险防控、生态环保等尚未实现智能化管控。

2）煤炭行业面临的监管痛点多

煤炭行业本身具有生产流程复杂、故障风险高、设备密集、生产条件多变等特点，因此面临的痛点多，如生产风险高、设备管理难、作业人员“三违”现象难监管、环境污染大等痛点。

3）监管不到位导致安全事故多发

近年来我国煤炭安全虽然已经取得了较大进步，但是由于企业监管手段落后及监管不到位，导致矿井作业工人的安全风险较高，安全事故易发多发，必须加强智能化监管，实现煤矿安全生产。

4）数据不互通，孤岛现象严重

目前国内大多数煤矿的升级和改造仍处于基础网络和通信设施升级、设备升级为主要内容的初级阶段,各系统之间数据无法互联互通，信息不共享、孤岛现象严重，进一步加剧了监管难度。

3. 行业需求

1）新技术的应用需求

互联网、物联网、AI、大数据、云计算、边缘计算、GIS等关键技术的应用是智慧煤矿系统的技术支撑，其应用程度决定着智慧煤矿的信息化水平。

2）政府监管与决策需求

我国煤矿分布较分散，监管监察难度较大，需要借助统一的综合管理平台，实现数据有效融合与共享，为政府应急管理与安全生产决策提供数据支撑。

3）智慧煤矿的发展需求

煤矿智能化既是未来趋势，更是产业发展需求，建设智慧煤矿已经成为煤矿安全生产的必经之路，是推动煤炭行业提质增效和安全生产的有效保障。

4）产业链信息共享需求

煤炭行业上中下游信息共享需求日益明显，通过推动互联网与煤炭产、运、需各平台的智能化融合，实现信息共享互通，可带动上下游企业协调发展。

二、方案介绍

1. 智慧煤矿行业解决方案

将物联网、移动互联网、云计算、大数据、人工智能、GIS等技术与煤炭安全生产的各个环节深度融合，构建企业安全生产、管理的可视化、智能化综合性管控平台，实现对煤炭生产过程中的数据实时精准采集、高可靠传输、资源集成融合、智能化分析与处理等，满足多维感知、实时互联、协同控制、智能预警等需求，覆盖煤矿安全生产的全流程，提升管控能力，助力煤炭企业实现精细化开采、安全化生产、智慧化管理。

2.业务架构

3.发展趋势

融合煤矿行业多场景、多应用，平台向数字化、综合化、智能化方向发展。

三、综合管理平台

1.人员管理

1）人脸检测/识别

融合人脸识别、人脸考勤、人脸门禁、实时定位、移动轨迹查询、人流量统计等功能，对矿区上的每一位员工进行实名制管理，为煤矿管理人员提供人员进出限制、考勤作业、监测监控等多方面的管理信息，有利于矿区实现更加智能高效精准的管理。

实名制管理：对矿区上的每一位员工进行实名制管理，快速实名登记、信息一次采集，管理者可通过系统对劳务人员信息进行查询，实现对员工的精细化管理。

人脸识别门禁：对接人脸闸机，利用人脸识别进出矿区。在炸药存储室、配电室等重要区域设置人脸识别系统，通过获取工单系统的数据，平台可获知当天允许进入该区域的工作人员的人脸信息。

人脸考勤：人脸识别打卡，并实时统计矿区人员流量，对接考勤系统，可查看人员的上岗/离岗时间、工作时长、工作内容是否达标等数据，方便管理人员进行统计，实现智能考勤与工作考核。

实时定位：可对作业人员进行实时跟踪定位，可随时查看实时位置、人员动态、分布热力图等信息，便于管理人员及时掌握相关信息，确保人员安全，同时提高调度效率。

移动轨迹：记录矿区人员的历史活动轨迹，输入人员信息可查看其活动轨迹、进出某区域的时间、在某区域停留时长等数据，便于监督管理，优化工作流程。

2.安全监测

1）AI智能监测

平台可通过矿区现场监控摄像头采集的数据，结合AI智能算法，实现对人、车、物、危险行为等识别，如：是否佩戴安全帽、烟火、矿车脱轨、禁区闯入等，一旦识别出异常，立即触发警报，及时提醒作业人员，并通过平台以及移动端通知相关管理人员。

安全帽检测：通过将安全帽识别和传统闸机结合联动或在通道口部署安全帽识别检测，对煤矿进出人员进行安全监管，防止有未戴安全帽进入生产线现场的情况。

未系安全带检测：监测进入煤矿生产区内工作人员是否穿戴安全带，工人未穿戴安全带将触发系统实时告警并发出语音提示。

睡岗离岗检测：对在岗执勤人员活动进行检测，当有人员离岗超出规定时间或者在相关岗位睡觉时触发告警，并通知相关人员。

烟火识别检测：对监控区域进行实时烟火识别分析，当检测域出现火焰或者烟雾时，主动触发报警，并进行声光提示，通知相关管理人员及时处理。

矿车违规载人检测：对矿洞里运行的矿车实时监测，对搭乘矿车的危险行为实时监测和预警。

异常聚集检测：对区域的异常人员聚集活动进行检测，当有人员异常聚集则触发告警。

矿车脱轨检测：实时检测运行在轨道上的矿车是否发生脱离，一旦有，则立即触发告警。

定期未检修检测：实时监测需要定期维护的设备，当在规定时间内未有人员检修将触发告警。

人员翻越煤矿传输带检测：对煤矿传输带周边人员活动进行检测，人员靠近或试图翻越传输带时，立即出发告警，防止安全事故发生。

违反”行车不行人”规定检测：在斜坡洞口等区域，当有车辆运行时对活动人员进行检测，如有人员在此作业活动，则立即触发告警，并发出告警信号通知其避让。

禁区闯入检测：实时监测煤矿配电房等易发生事故的危险禁区，当有人员闯入时立即触发告警，可联动现场语音设备提醒闯入人员离开。

检修区域人员危险进入：检修区域检修完成前属于危险区域，防止非检修人员误入场地，发生安全事故。检修时间，非检修人员进入本区域将触发警报，提醒非法入侵。

2）智能预警

平台可对矿区监管过程中的异常情况及时智能告警，如设备异常运行、瓦斯及一氧化碳含量异常、人员危险行为等，并进行可视化弹窗提醒与通知，方便管理人员实时查看与处理。预警消息可通过语音、短信、消息通知、微信等方式推送给管理人员。

3.生产管理

1）能源管控

对煤矿的水、电、汽、燃气、供暖等能耗数据进行在线的数据采集、过程监控、统计、分析及处理，识别和监测重要能耗区域，实现对能源物料平衡、调度与优化、能源设备运行与监测等进行精细化管理，促进煤矿节能降耗，推动煤矿逐步向低碳转型。

2）设备监测

实现煤矿设备从启用、建档、维护保养、维修、检定、停用、报废等全生命周期的管理，对设备的运行状态、执行效率、能耗情况等进行实时跟踪与监控、分析与优化，从而提高设备的生产能力和综合效率。

3）环境监测

对煤矿周边空气、水质、土壤及污废排放等在线监测与动态管控，对环境污染及超标排放等情况进行智能报警，做好环境保护与治理，实现煤矿智能化绿色开采。

4）安全应急指挥

融合GPS、GIS、导航定位、电子地图等技术与设备，形成煤矿应急指挥监控中心，对应急救援现场进行实时、直观、综合监控，为指挥调度中心全局掌握救援现场、统一协调指挥提供便利，提高煤矿应急调度管理能力，有效助力煤矿安全生产。

5）车辆检测/识别/统计

在矿区及矿井出入口部署车辆识别及统计系统，可实时统计出入口的车辆、自动识别车型（特种车、人车、料车）等，不仅可以快速完成车辆出入检验、记录等工作，还可以时刻监测车辆数据及状态，轻松管理矿区车辆进出。

4.数据融合管理

平台拥有强大的数据融合、处理及分析能力，综合监测与管理煤矿生产的各个环节，实现煤矿安全生产的可视化、综合化、智慧化数据融合分析、管理与展示。

全面监管：监管覆盖生产的各个流程与环节，如设备运行状态、安全参数动态、关键环节视频、生产进度、井下人员生命安全等全面管控，提升煤炭生产监督与安全保障能力。

多维度统计：自动统计与分析煤矿生产管理的关键数据，如：人员数量、考勤数据、设备数据、能耗、环境等，让管理者一目了然，快速掌握矿区当前运营状况。

移动协同：面向多角色提供满足不同需求的移动端服务。通过平板、手机等移动端实现对项目的全面监管，如工作人员的出勤情况、设备、现场环境、生产运输等。多平台协同，数据互联互通，实现一体化集成及远程监测控制，管理更加便捷、高效。

四、方案优势

通过数据化、可视化、智能化、精细化综合管理，推动煤矿行业数字化、智能化进程，形成煤矿全产业链、全场景的智慧矿山发展体系。

1）AI多维感知与智能分析

高度集成矿区管理功能，并深度融合AI、大数据、云计算等技术，实现煤矿安全应急事件的动态感知、智能分析与辅助决策，提高煤矿应急调度管理能力，有效保障煤矿安全生产。

2）一体化平台解决能力

平台整合多项应用数据，实现对煤矿设计、生产、运营等各个环节的安全、高效、智能化管控，构建全平台一体化运营模式，实现统一调度、精细管理、智能监控、协调联动的能力。

3）助力企业降本增效

覆盖矿区考勤、门禁、储物、车辆识别、出入、采掘、生产、运输、安防管控等多场景，推动煤矿管理运营向智能化转变，实现井下“用人少、效率高”的目标，助力煤矿企业降本增效。

4）平台拓展能力强

平台具有强大的数据接入、处理及分发能力，兼容性强、开放度高，轻松部署，功能可灵活拓展，轻松与第三方集成，满足更高级的业务需求，降低矿井建设投资，实现矿区最优化管控。

5）数据互通，强化监督

打通各矿区与政府监管部门之间的数据互通共享，多方监管，实现安全应急事件的快速感知，提高煤矿应急调度管理能力，对于提升煤矿安全生产水平、保障煤炭稳定供应具有重要意义。