视频孪生智慧矿山解决方案

2021年2月底,国家矿山安监局综合司 发布的《 “十四五”矿山安全生产规划(征求意见稿) 》中再次强调要“实时采集矿山安全监控、人员位置监测、视频监 控等数据,建成一个连接各级用户、各类 角色的矿山安全生产综合信息系统”。 在矿业开采政策的呼吁下,对矿山以破 坏环境的粗放开采形式都将面临淘汰。要实现可持续发展,则需基于数字孪生、5G、物联网、大数据等高新技术手段,将矿山的多类型传输网络、管理、自动化等系统进行高度集成,铸造“矿山安全生产 大脑”。 打造数字化安全生产, 助力产业升级。

建设背景

       在国家“两化 ”深度融合的政策要求下 ,智慧矿山建设趋势既是世界能源科技的发展趋势,也是国家能源结构升级调整的需要。全面建成安全绿色、高效智能矿山技术体系,实现矿山安全绿色、高效智能生产。

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智慧矿山建设现状

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解决思路

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结合AI实现智能化识别管理

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总体建设内容:建设1+1+1+N的全方位智慧管理体系

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数据聚合一体化 - 时空全要素数据融合

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搭建实景三维场景

基于视频孪生时空承载平台构建矿山实景三维场景,搭建可视化承载底座

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业务应用重构一体化 - 业务联动处置闭环

       实现矿山业务智慧化联动闭环、实时实景一体化联动处置,全面实现矿山业务高效化、便捷化、精准化、科学化管理。

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实时实景视频孪生矿山综合态势一张图

      实现实时实景视频孪生,多子系统打通,区域资源整合优化,部门协作联动赋能,常态治理智能辅助应急处置决策支持,治理经验工业经验等知识沉淀积累。

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       依托视频孪生平台,以三维数字化的矿山为空间框架,汇聚承载矿山安全管理端全要素数据,实时传输矿山各类监测、监控数据,将地面、井下,人员、设备、环境、工况等静态与动态信息统一配准于矿山三维集成模型中,实现集成可视化与综合分析,供矿山生产组织、安全监管与指挥调度人员的日常使用,实现矿山的管控一体化和决策可视化。  辅助管理者全面掌控矿山生产运行态势,实现人、事、物统一管理。数据共享、实时联动、全面高效的综合管控与业务处理能力。

智慧矿山场景规划可视化

(1)搭建矿山三维可视化场景

       通过视频孪生平台数据底座,构建三维立体的矿山1:1视频孪生场景,主要包括矿山、设备设施等要素。系统默认采用人工建模方式,完成矿山场景全要素三维模型的构建和全要素数据的三维可视化直观呈现,全方位立体直观展示矿山整体环境,实现场景浏览与控制。


(2)矿山地质保障一张图


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采掘作业阶段管理

(1)综采面全景视频拼接融合

      利用全景视频拼接融合技术,针对综采面进行全景视频覆盖,并进行一张图拼接融合,实现综采面实景视频的连贯浏览,多路视频拼接浏览,重点区域一点即视,生产数据一体化掌控,异常情况及时发现与研判,全面提高安全生产和工作效率。

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(2)设备状态三维可视化呈现及告警及时处置

       针对矿山设备进行三维建模,在矿山三维场景中直观展示设备分布和外观,设备位置直观掌控,矿山设备高询、设备属性便捷查看,联动设

备监测数据,场景中直观展示设备运行状态,设备异常及时发现并精准定位, 联动现场视频实景浏览,联动设备资料科学研判,帮助管理者

便捷、高效开展设备运维。

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传送、检测阶段管理

(1)生产态势管理

       基于视频孪生引擎,在煤矿三维场景中对整个主运环境进行实景三维构建,直观还原主运矿坑结构、设备分布等。利用AI识别算法,  实现对主运过程中煤量、煤流速度、胶带运输机空载等进行自动识别,并基于三维场景实现对主运生产态势的三维可视化联动管理。一张图直观展示输 煤态势,皮带机空载及时报警,煤流杂物智能提醒,基于场景精准定位,辅助实现主运过程的降本增效管理。

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(2)安全识别管理

       基于视频孪生引擎,在煤矿三维场景中对整个主运环境进行实景三维构建,直观还原主运矿坑结构、设备分布等。利用AI识别算法,  实现对主运的整体过程进行安全识别, 基于三维场景实现对安全事件的三维可视化联动管理。发生安全预警事件时,系统及时提醒,场景中直观标注,并联动场景定位,联动打开现场视频,显示周边工作人员位置, 一键进行广播喊话等,实现安全事件的及时发现、快速定位、精准研判和高效处置。

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(3)人员行为管理

       利用AI识别算法,对主运过程中的人员行为进行安全识别, 基于三维场景实现对人员风险行为的三维可视化联动管理,保障人员安全。 当识别到人员进入危险区域、人员乘坐皮带、人员异常(危险)行为时, 系统及时报警,并联动场景快速定位,弹出现场监控视频画面,帮助管理人员及时发现和精准研判。可联动现场广播与现场通话或调度周边人员,提升处置效率。同时,可提供历史回溯依据, 为人员安全保障、人员监督管理等提供智慧化管理手段。

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(4)皮带声纹监测报警可视化定位与处置

      系统接入音频检测系统数据,通过声纹传感器不断监听托辊状态和皮带运行过程, 并对异常情况进行及时报警,可以联动三维场景进行快速定位异常部位,点检员派遣机器狗前往处置。系统接入机器狗数据,在场景中直观展示机器狗实时位置,动态掌控机器狗巡检过程,便捷查看机  器狗回传视频图像和识别结果, 实现皮带异常的及时发现、精准研判和高效处置,提升对皮带的运维能力。4.png

(5)沉浸式实景可视化巡检

      针对皮带通廊场景,通过安装摄像机,实现通廊内部的实景视频监控,并利用视频融合技术,实现视频与通廊场景的一体化融合, 可在场景中规划巡检路径,实现通廊内部的自动化巡检,巡检过程中联动视频同步浏览。结合通廊内部AI识别数据、设备监测数据、异常报警数据等,实现通廊内部整体态势的高效掌控,提升巡检效率,降低巡检成本。

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加工阶段管理

重点区域车间视频融合

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      通过视频孪生平台,接入视频监控数据, 并利用三维视频融合技术,可实现多路视频画面与车间、堆场、井上和井下等三维场景的深 度融合浏览。根据摄像机真实覆盖区域,对摄像机画面进行矫正、拼接,然后将视频画面与三维场景融合为一,实现融合区域三维全景实 时动态掌控。

       视频融合应用,颠覆传统监控浏览方式, 解决传统监控视频位置分布不明确、画面分散不直观等问题。融合视频与场景一体化浏览,  可随场景进行360旋转、缩放等操作,支持手动、自动等多种触发播放模式,帮助矿山工作人员便捷、直观、高效掌控矿山实景态势。


运输阶段管理

矿山车辆调度管理

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人员三维可视化定位

       融合人员定位数据,三维空间场景中实时展示工作人员健康状态与工作位置, 基于视频分析,对人员越界等危险行为进行告警提示,并与三维空间联动,直观掌控工作人员状态,对工作人员健康情况、工作情况监测监督, 提升工作效率,保障人员安全。

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相关案例

某化工园区视频孪生平台

       实景数字孪生场景中整合各业务系统信息资源,对电厂内各物联网数据、业务数据进行三维可视化展现,实现企业、人员、车辆、重点项目、危险源、应急事件、应急资源的全面监控,构建数字孪生应急指挥一张图,为用户提供全域通联、 全时智识、全员协同、全态把握、全局指挥的应急管理体系,辅助应急部门综合掌控大范围区域安全态势。

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