感知矿山

摘要： 随着大型露天煤矿开采深度下探,坡度大、弯道多的现象逐渐增多,矿车驾驶难度高且存在安全隐患.提出了一种露天煤矿卡车无人驾驶系统设计方案,该无人驾驶系统包含车载自动驾驶子系统、车地无线通信子系统、地面管理子系统,可实现矿用卡车"装、运、卸"作业过程的完全无人自主运行.为满足露天煤矿非结构化环境感知需求,提出了面向露天煤矿非结构化环境的多源异构传感器融合感知算法;针对矿用卡车在不同载质量与不同坡度中的行驶需求,提出了考虑质量与坡度的纵向自适应控制算法,以适应不同载质量下坡停、坡起、定点停车与车铲配合停车等工况下的纵向速度控制与距离控制要求;针对矿区大曲率转向、倒退等行驶需求,提出了基于变参数自适应的前进横向控制方法与后退横向控制方法,以达到矿区全部复杂路面横向精确控制要求.该无人驾驶系统在哈尔乌素露天煤矿进行了泥泞路面、夜间环境等不同环境的测试,结果表明,该无人驾驶系统具备矿区作业能力,能够准确循迹并自主避障与执行任务;地面控制系统能够控制无人矿用卡车的启动与关闭,在必要情况可远程控制与驾驶矿用卡车,系统各项功能平稳可靠.指出了矿山无人驾驶系统的发展趋势:①对于车载系统,需首先构建系统化与产品化思维,以产品形式选择相应硬件,提升硬件的矿区适应性;感知系统应着重提升复杂重尘环境下的目标识别能力,提高检测冗余度;控制系统应着重提高线控执行器响应速度,提高载质量获取准确性;决策系统应从导向安全出发,进一步考虑导向高效,提高系统作业效率.②对于地面系统,应充分融合前一阶段数字化矿山的既有成果,兼容当前矿区调度管理系统;应着重开发混跑与多车协同管理系统,具备多车调度中的效率与节能控制指标;应大力发展"云控"技术,利用V2X(车辆与外界的信息交换)等先进手段,提升无人驾驶系统协同安全.

摘要： 煤矿井下人员行为检测是感知矿山建设关注的重点,而现有的基于电磁波、基于可穿戴设备、基于计算机视觉等人员行为检测方法无法综合时间、地点、行为、环境等多方面因素评判矿山人员行为是否安全.提出了 一种矿山人员行为视觉语义方法,通过特征提取、语义检测、特征重构、解码等生成描述视频中人员行为的语句.分别采用InceptionV4网络、I3D网络提取视频图像静态、动态特征,在InceptionV4网络中引入基于空间位置注意力模型和通道注意力模型的并行双重注意力机制,提高了网络的特征提取能力.针对视频内容与视觉语义易出现不一致的问题,引入语义检测网络对视频特征添加高级语义标签生成嵌入特征,将其与视频特征、语义特征共同输入解码器,并在解码过程中引入特征重构模块,通过获取解码器隐藏层状态重建视频特征,增强了视频特征与描述语句之间的关联关系,提高了视觉语义生成的准确性.采用MSVD,MSR-VTT公共数据集及自制矿山视频数据集进行实验,结果表明该方法具有较好的语义一致性,能准确获取视频中关键语义,更好地反映视频真实含义.

摘要： 从煤矿信息化的定义出发,回顾了煤矿信息化建设经历的单机(系统)自动化、综合自动化、矿山物联网、智能矿山、感知矿山等阶段的特征、典型问题及具有代表性的解决方案,指出:单机(系统)自动化矿山仅能够对单一设备或单一系统进行简单控制,属于煤矿信息化建设的初级阶段;综合自动化矿山实现了多系统间的自动化控制,解决了信息孤岛问题,属于煤矿信息化建设的中级阶段;物联网矿山、智能矿山分别实现了人与人、人与物和物与物相联及深度相联,感知矿山实现了矿山信息与状态的认知与知识集成,属于煤矿信息化建设的高级阶段.梳理了煤矿信息化、数字化、虚拟化和智慧化之间的关系,指出:煤矿信息化包括矿山数字化、虚拟化和智慧化的所有内容;物理矿山、数字矿山、虚拟矿山通过物的集成、数据集成和语义集成形成一个完整的闭合体,智慧矿山是该闭合体的核心.分析了目前煤矿信息化建设在感知层、网络层、平台层、应用层存在的主要问题,探讨了煤矿信息化技术的发展趋势:自治设备大量涌现;煤矿透明化与精准控制;边缘计算与云平台协同;智能APP大量涌现.

摘要： 以李村煤矿为对象,采用三维可视化技术、数据库和网络技术,设计了具有真三维、实时特点的煤矿安全生产管理三维可视化动态系统.该系统的应用有助于矿区规划、资源管理、安全生产及辅助决策等,同时也是感知矿山系统建设的主要部分,为煤矿安全生产管理提供参考示范.

摘要： 指出矿山物联网云计算与平台技术在矿山物联网系统中起核心支撑作用;介绍了矿山物联网云计算平台的技术目标和主要功能;论述了建设矿山物联网云计算平台的关键技术,包括以云交互数据管道为核心的平台架构、资源智能管控模型及负载均衡算法、任务调度及资源分配策略、矿山实时异构数据交换、控制命令快速编码及批量发送、数据快速提取及批量打包、面向矿山应用的推送等,给出了各技术的研究方法和技术路线,为搭建一个完整、先进、具有普适性的矿山物联网云计算平台奠定了技术基础.%It was pointed out that cloud computation and platform technology was core of system of mine Internet of things.Technical objectives and main functions of the cloud computation platform of mine Internet of things were introduced.Key technologies of the cloud computation platform of mine Internet of things were expounded including platform architecture based on cloud interaction data pipeline,intelligent resource management and control model and load balancing algorithm,task scheduling and resource dispatching scheme,real-time and heterogeneous data exchange of mine,quick coding and sending in the batch of control command,quick data extraction and packing in the batch,and mine application oriented pushing.Research method and technical route of each technology were given.The paper lays a technical foundation for building a complete,advanced and universal cloud computation platform of mine Internet of things.

摘要： 为了加深对《智慧矿山信息系统通用技术规范》发布背景及其关键技术的了解,简要回顾了矿井自动化、数字化矿山、感知矿山的发展历程,讨论了三者的关系及其研究成果对智慧矿山理论体系的贡献。对《智慧矿山信息系统通用技术规范》的定义、架构和内涵进行了解读,提炼出建设智慧矿山的4项关键技术:泛在网络、智能感知、基于SOA架构DDS规范的数据仓库、实时数据流的大数据流式计算,并对4项关键技术的研究方向和实现途径进行了详细讨论,为智慧矿山的理论研究和建设实践提供参考。

摘要： 针对煤矿安全事故频发、现有煤矿安全监控系统不足的现状,进行了基于互联网+的感知矿山安全监控系统研究,分析了当前煤矿安全监控系统存在的问题;建立了互联网+感知矿山模型的安全监控系统架构,该架构具有3层结构,分别是感知层、信息集成与数据库层和决策应用层.指出煤矿安全监控系统的重点在于感知层,分析了感知层实现数据采集与数据传输所用到的关键技术.最后讨论了当前制约煤矿互联网+发展的关键技术.将互联网+技术应用在煤矿安全监控系统上,可减少重大灾害安全事故的发生,降低人员事故伤亡,提高灾后救援能力.%According to the mine safety accidents occurred frequently and the shortage status of the present mine safety monitoring and control system a study on the perception mine safety monitoring and control system was conducted based on the internet +.The paper analyzed the problems existed in the present mine safety monitoring and control system.A safety monitoring and control system framework of the internet + perception mine model was established.Thc framework composited had three layer structures and they were a perception layer,a information integration and databank layer and a decision application layer.The paper pointed out that the key of the mine safety monitoring and control system was the perception layer.The paper analyzed the major technologies of the perception layer applied to realize the data collection and data transmission.Finally the paper discussed the present major technologies to restrict the mine internet + development.The internet + technology applied to the mine safety monitoring and control system could reduce the major disaster safety accidents to be occurred,could reduce the personnel accident and casualties and could improve the rescue capacity after the disaster occurred.

摘要： 介绍了矿山物联网技术发展现状和产业发展模式,指出矿山物联网顶层设计的目的是从国家安全生产监管的全局进行感知矿山总体设计,实现矿山物联网物与物相联,并明确矿山物联网的服务本质.探讨了矿山物联网的发展趋势:关键技术不断突破,服务承载模式逐步显现,政府与企业共促发展.阐述了矿山物联网发展重点领域:核心关键技术突破,包括微型化智能装置及能量捕获技术,矿山覆盖网络、通信与灾后重建技术,云计算、大数据及安全生产管理技术,矿山语义与虚拟化技术,安全、隐私与可信网络技术;5S应用,即感知人员、感知灾害、感知设备、感知矿区、感知管理;云服务体系构建;标准化建设.提出了矿山物联网保障措施及建设路线.%Current status of mine Internet of things technology and its industrial development pattern were introduced.It was pointed out that top-down design of mine Internet of things was for designing perception mine from the state safe production supervision,realizing objects connection of mine Internet of things,and confirming service essence of mine Internet of things.Development trend of mine Internet of things was discussed,namely key technologies would be broken through continuously,service carrying pattern would appear gradually,and the government and enterprises would promote development of mine Internet of things jointly.Following development fields of mine Internet of things were focused on:breakthrough of core and key technologies including intelligent equipments with micromation and energy capturing technology,mine network,communication and post-disaster reconstruction technology,cloud computing,big data and safe production management technology,mine semanteme and virtualization technology,and safety,privacy and credible network technology;five sensing application including sensing miner,sensing disaster,sensing equipment,sensing mine area and sensing management;construction of cloud service hierarchy;standardization construction.Safeguard measures and construction route of mine Internet of things were proposed.

摘要： 随着全球信息化的发展,信息化建设在煤矿安全领域中的作用也越来越受到重视.本文简述了我国煤矿企业信息化的发展和现状,结合煤矿安全生产现状,解释煤矿信息化内涵,分析了安全生产管理中存在的问题和煤矿管理信息化的重要性,介绍了信息化在煤矿安全生产中的积极作用,并总结提出了进一步加强煤矿信息化建设的具体措施.

摘要： 感知矿山物联网是通过各种感知、信息传输与处理技术,实现对真实矿山整体及相关现象的可视化、数字化及智慧化.通过感知矿山的结构模型和结构设计,集成平台、软件平台、网络平台建设,形成一个完善的无线感知平台,构成矿山中人与人、人与物、物与物相联的网络,动态详尽地描述并控制矿山安全生产与运营的全过程.

摘要： 介绍物联网的基本概念，指出目前物联网应用中存在的问题，这些问题提醒我们，在感知矿山物联网建设中不能照搬地面应用模式，否则我们将会面临新的信息孤岛和子系统问题孤岛。在此基础上讨论了感知矿山物联网平台的作用与意义，M2M平台的构成。

摘要： 依据物联网的理念,从感知矿山物联网的基本概念、主要特征、应用模型、网络架构、关键技术、核心内容和建设目标等七个方面来具体论述感知矿山物联网建设中的主要问题,力图在矿山物联网建设伊始就建立一个关于感知矿山的整体概念,以便按照统筹规划、总体设计、分步实施的原则进行矿山物联网的建设,避免出现类似矿山自动化、矿山信息化建设过程中出现过的概念含混、重复投资、自动化孤岛和信息孤岛等现象.

摘要： 本发明涉及了一种高海拔矿山井下运输环境感知装置及方法，该装置主要由NI‑SB RIO开发板、传感器模块、振弦式传感器读数模块、PCB板、WiFi模块、16路电信号面板、RJ45接口、电源模块、机箱、上位机软件组成。将该装置按一定的间距布置在巷道中，利用多类型传感技术，实现对井下巷道内温湿度、各类气体粉尘含量、风速风压、巷道围岩变形等高海拔矿山井下运输环境的实时感知和数据的存储传输，为保障井下无轨运输车辆安全提供基础数据。

摘要： 本发明公开了一种露天矿山的路端多源传感器融合目标感知方法和系统，具体包括：进行数据采集，从传感器设备读取数据，对数据进行格式转换；对图像进行实例分割以及深度估计；对点云数据进行融合，对前景点云数据进行聚类处理，对点云簇构建三维检测框；进行异构信息融合，将融合检测结果与轨迹关联，对目标观测值进行最优估计，输出未来的运动轨迹。本发明对车路协同感知环境做了适配，通过多相机、多激光雷达感知结果的融合实现场景范围感知的全覆盖，并提升了感知算法在恶劣天气下的鲁棒性，通过结合高精度地图信息实现目标未来轨迹的精确预测，表现出功耗低、效果好、鲁棒性高的特点，很适合大规模商业落地与推广。

摘要： 本发明提出了一种基于微波感知的矿山变形监测预警方法及系统，利用基于微波感知技术的微波雷达获取矿山不同部位的连续波微波信号，利用干涉相位调制信息对信号进行反演获得矿山不同部位绝对位移量，从而为后续分析提供数据支撑。经过一段时间数据采集建立动态标准矿山形变量数据库，并用已有数据训练WGAN模型学习模型。此后使用WGAN模型预测结果数据，根据预测数据的统计特征和正态分布的数学特性(σ代表标准差)，当其超出±3σ时，加大所预测时间对应的监测频率，当监测结果也超出±3σ便进行预警，从而能够及时治理潜在的险情，保障矿山安全生产，也为矿山形变动态监测预警提供了一种新方法。

摘要： 本发明公开了一种获取矿山复杂天气下感知系统可检测区域的方法，属于无人矿山和计算机仿真技术领域，包括：获取并分析特定天气的噪点特性，构建天气环境仿真模型；构建仿真场景，进行仿真实验；确定特定天气的感知最优参数和有效检测范围，并将最优参数及检测范围添加至数据库；通过在无人矿卡上安装传感器，采集到矿区出现的各种特定天气，同队传感器的原始数据进行分析，构建噪点函数模型并由此建立了多种天气环境仿真模型，再进一步构建仿真场景，通过加载矿山道路场景，并从数据库中调取不同的特定天气数据，使得测试更加贴近实际，并由此得到与不同的特定天气数据相对应的最优参数和有效检测范围，提高了测试精度及效率。

摘要： 本发明涉及一种基于视觉感知的矿山人员安全检测方法，包括：获取视频帧图像；从视频帧图像中获取目标物的分类信息、检测框信息，筛选目标人体；跟踪目标人体，得到目标人体的跟踪框信息和位置信息；为同一目标人体分配相同的ID；根据位置信息将目标人体从视频帧图像中截取出来；对目标人体的骨骼关键点进行检测并示出其位置；计算骨骼关键点的相对位置关系值，判断目标人体是否处于预警姿势及维持预警姿势的时长是否满足报警预设，若满足则发出报警信号。本发明针对矿山场景下的人员安全监控为设计了一种基于视觉感知的监测方法，以视觉感知技术为手段，应用目标检测、行为分析、异常分析预警等技术，极大的保障了矿下从业人员的生命安全。

摘要： 本发明涉及一种基于视觉感知的矿山人员倒地检测方法，包括：获取视频帧图像；从视频帧图像中获取目标物的分类信息、检测框信息，筛选目标人体；跟踪目标人体，得到目标人体的跟踪框信息和位置信息；为同一目标人体分配相同的ID；根据位置信息将目标人体从视频帧图像中截取出来；对目标人体的骨骼关键点进行检测并示出其位置；计算骨骼关键点的相对位置关系值，判断目标人体是否处于倒地姿势及维持倒地姿势的时长是否满足报警预设，若满足则发出报警信号。本发明针对矿山场景下的人员安全监控为设计了一种基于视觉感知的监测方法，以视觉感知技术为手段，应用目标检测、行为分析、异常分析预警等技术，极大的保障了矿下从业人员的生命安全。

摘要： 本发明公开了一种适用于矿山深部地下采场的环境感知装置，包括采场空间环境感知部分和采场物理环境感知部分；采场空间环境感知部分包括三维扫描仪和标靶，标靶布置于采场空间环境内，采场物理环境感知部分包括传感器和数据监测处理系统，传感器布置于采场围岩中，传感器与数据监测处理系统连接。本发明实现对深部采场空间环境与采场围岩物理环境进行实时准确的监测，提高安全性与生产效率。

摘要： 本发明公开了一种基于群智感知的矿山机电设备故障诊断支援系统，其特征在于，所述诊断支援系统包括故障请求处理模块、故障初步诊断模块、专家诊断模块和检修调度模块。本发明能够规范并标准化煤矿企业机电设备的故障库及故障处理流程，通过沉淀下来的设备故障知识库指导、培训检修人员，标准化检修现场，真正做到现场5S管理；将煤矿企业现有ERP中的“机电设备及设备故障库”同生产的PLC数据/生产调度数据进行充分整合，此次研究是当前已经建设完成数据的融合和数据更加深化的应用，而非信息化的重复建设。

摘要： 本发明涉及了一种高海拔矿山井下运输环境感知装置及方法，该装置主要由NI‑SB RIO开发板、传感器模块、振弦式传感器读数模块、PCB板、WiFi模块、16路电信号面板、RJ45接口、电源模块、机箱、上位机软件组成。将该装置按一定的间距布置在巷道中，利用多类型传感技术，实现对井下巷道内温湿度、各类气体粉尘含量、风速风压、巷道围岩变形等高海拔矿山井下运输环境的实时感知和数据的存储传输，为保障井下无轨运输车辆安全提供基础数据。

摘要： 本发明公开了一种智能感知矿山安全生产预警与防控监管信息化大数据系统，包括：现场端，服务端和应用端。现场端包括：第一通信模块、第一处理器、安全数据存储模块、数据接入模块、传感器、现场检查模块、预警指示模块、预警与防控处理模块。服务端包括第二通信模块、第二处理器、数据存储模块、安全标准管理模块以及智能预测模块；本发明还对利用机器学习算法根据数据存储模块中的现场安全大数据，训练系统预测模型的处理过程做了详细说明。本发明实现了复杂安全监管体系下的智能预测，指导管理人员更好地开展矿山生产安全的预警与防控工作，极大降低了安全监管对于人员及素质的高度依赖，可更好地保障矿山生产安全。