徐矿俄霍布拉克煤矿工作面智能监控系统

采煤工作面生产过程中存在的安全风险较高，为提高现场人员的安全系数， 有效的解决操作人员安全管控方面存在自主判断及安全预警不足等问题。建立智 能 AI 行为分析监控系统（以下简称 AI 系统），对现场设备运行状态、人员位置 信息等安全生产管控重点进行有效整合。为现场环境、设备运行提供有效直观的 预警、联动、分析、控制等功能。 

现场通过 5G 无线通信、AI 系统平台、视频监控及现场设备的集成，利用 AI 系统提前预判危险行为，及时联动采煤机、刮板机运行状态。采煤机、刮板机具 有 RJ45 硬件接口，可接入井下环网交换机，同时支持 Modbus TCP 通讯协议、 信号写入等功能。本次案例中属于紧急联动，通过联动提高处置效率、流程化处 置、避免人为处置错误。在工作面采煤过程中对人员位置实时监测，当人员处在 危险区域时，AI 系统自动对采煤机、刮板运输机进行闭锁控制，实现井下采煤 工作面现场人员的安全作业。 

（一）设备安装原理 

采用 4K 超高清视频与 5G 融合通信技术相结合，实现超高清视频监控、远 程现场实时展示、监控、预警等功能。 

1.前端设备 

工作面巷道支护板架下方平均 30 米安装 1 台带有 5G 模组的 4K 超高清摄 像仪（具备 AI 识别功能）、5G 无线基站，井下集控室部署视频监控工作站。 

通过现场 5G 无线信号实现 4K 超高清视频监控无线回传。将视频画面整合 到工作站显示器上，通过显示器内的传输接口将画面实时经过环网传输至地面调 度指挥中心。地面中心机房部署 AI 系统后台识别服务器及视频监控系统服务器， 通过两台服务器分别与核心交换机连接相互的以太网通讯，实现危险情况的预警分析。 

2.网络构架 

4K 视频传输速率至少为 12-40Mbps、48-160 Mbps，4G 网络己无法完全满 足其网络流量、存储空间和回传时延等技术指标要求。因此选择 5G 融合通信技 术作为支撑。在地面工广部署 5G 基站，实现地面工广 5G 信号全覆盖，并能够 与井下 5G 手机互通使用。在井下部署 FlexE 切片技术的 50GE 的高速有线光纤 环网，工作面建设 5G 融合通信系统，实现 5G 网络信号全覆盖，为井下设备提 供高速、多连、低延时的信号接入功能，上行实时速率超过 700Mbps。 

3.平台应用 

AI 系统平台不仅实现对现场人员不安全行为分析监控功能外，而且集成了 远程监控工作面现场采煤机、破碎机、转载机、喷雾泵、乳化泵的等设备的工作 状态、主要运行参数。当设备在出现故障时，能够进行状态报警提示及报警推图 等功能。搭建成为一张全面感知网络、建设高速数据传输通道，形成了多系统融 合平台。

（一）技术特点 

系统适用于矿井各类场景应用。沉淀行业特色的模型库，有效提升业务复用 能力。一次建模，多处复用。具备强大的数据采集、协议解析能力，可扩展性强：平台统一实现弹屏、预警、管理、统计等功能。支持多系统联动：行为监控支持 与广播、红外、开关量信号等多系统联动功能。 

（二）技术创新点 

1.5G+AI 系统联动 

通过 5G 专网，AI 系统报警事件触发，工作面的摄像仪，部署 AI 系统后台 识别服务器，实现危险情况的预警分析；包括实现报警联动控制、自动推图提醒 等功能。有效提升调度效率。 

2.AI 系统平台 

以矿井各类安全子系统数据为基础，通过采集各类安全、环境类子系统数据，实现综合安全信息可视化，实现集中监测。将安全管理由事先预防向事先预控发 展，在 AI 系统上可以进行井下重大危险源预测预警，全面提升矿井管控和防治 水平。 

3.5G+4K 高清视频监控回传 

4K 视频监控全部采用 5G 传输方式完成通信，构建了全 5G 形态的视频监控 系统。采用 4K 超高清摄像仪、内置 5G 模组，实现 800 万像素的超高清视频回 传满足信号超低时延，超高速率信号传输。 

（三）技术先进性 

解决矿井设备运行状态的多源异构信息融合与挖掘难题，突破了动态可视化 关键技术，实现了设备复杂海量监测数据的可视化动态发布。攻克了传统设备安 全监控系统存在的数据格式不统一、可靠性低、监控死角和信息孤岛等问题。提 高了设备运行状态参数智能感知和可视化监控，能及时发现设备运行过程中出现 的风险源，解决了因人员投入多、移动线路长、分布范围广、巡检难度大而导致 安全管理难的问题，为矿井安全高效生产提供了技术保障。

改善矿井人员的工作环境，利用远程视频监控，相关人员能够非常准确地实 时监测采煤机工作状况，实时采集煤矿井现场设备运转信息，实时预警不规范行 为然后进行显示，加强了彼此之间的交流与互动，提高了安全生产规范，解决了 长期以来矿井生产最前端上报延迟的问题。所采用的多项技术均在煤炭精准智能 开采行业处于国内外领先水平，给采矿业由传统的经验型、定型决策为主，向精 准型、定量智能决策转变提供了可靠的网络平台与技术保障，进一步提升矿井无 人化开采在防灾、减灾和救灾中安全检测系统自动化装备的智能水平，为增强安 全预警与报警的可靠性和高效性奠定基础，有效促进行业整体竞争力，推动煤炭 工业由劳动密集型向技术密集型方向转型，对井下环境安全监测的自动化装备的 智能提升和安全生产具有长期持续的经济效益。