山东能源集团李楼煤业有限公司

中国中煤能源集团大海则煤矿

国家能源集团黄玉川煤矿

山东能源集团杨村煤矿

一、场景描述

煤矿主运输系统运输距离长、巷道起伏大，是矿井设备运行安全管理的重点和难点，尤其是存在单条胶带机运输距离长、综放工作面放煤量不稳定等情况，更是增加了主运输系统安全管理难度。煤矿主运AI视频识别监控采用先进的数字化视频技术、AI图像智能识别技术及模糊控制技术，利用视频监控图像，识别人员、设备、环境等安全状态，对危险区域人员入侵、胶带机跑偏、大块异物监测、刮板机拉斜、刮板机变形等进行智能识别，能有效遏制煤矿主运系统安全事故的发生，保证主运系统安全运行。

二、解决方案

1.煤矿主运AI视频识别监控系统总体架构

煤矿主运AI视频识别监控系统利用矿用本安型摄像仪、录像机、AI边缘推理服务器、超融合服务器等组成，总体架构分为数据采集层、支撑服务层和业务应用层，做到视频识别与工业控制相结合，实现对矿井环境及设备状态的识别，对煤流、人员安全等异常工况的报警。

2.场景模型主要功能

煤仓有煤，且给煤机启动情况下，实时分析仓下皮带运行期间的煤量，如皮带煤量异常或无煤的情况持续一定时间，系统发出卡堵或空仓预警。

卡扣式胶带接头监测

实时监测分析皮带卡扣式胶带接头损坏程度，当损坏程度超过设定值时，联动广播告警及皮带停机，并提醒检修人员处理，该功能。

危险区域人员入侵监测

实时监测皮带运行期间机头机尾的里侧区域是否有人员进入，监测到人员后联动广播系统进行告警并上传至系统平台。

皮带异物识别

实时监测分析运行皮带上异物情况，如大块矸石、锚杆等，发现异物时进行记录，按照系统设定的异物类别和尺寸自动形成不同等级的告警提醒，必要时联动皮带停机。

皮带堆煤监测

实时监测分析煤仓上口和皮带机头区域堆煤情况，堆煤量超过阈值联动广播告警并联动停止皮带运行。

煤量分级估计

通过在皮带机头机尾划定监测框，监测框中通过煤量，当监测到多煤、少煤时在平台侧进行提示，提示工作人员注意煤量变化。

违规穿越皮带监测

皮带运行期间，实时监测分析发生人员穿越的违规行为时，联动广播告警。

穿仓监测

实时监测分析皮带上方给煤机运行情况，当出现穿仓现象时，联动广播告警及皮带停机。

水煤监测

实时监测分析运行皮带上水煤情况，发现异常情况时进行记录并统计。

皮带发烟发火监测

实时监测皮带运输系统关键位置是否存在发烟发火现象，当出现发烟发火现象时，联动广播告警及皮带停机。

局部温度区域监测

实时监测皮带局部区域温度是否异常，出现异常超温情况时，进行报警。

多绳摩擦提升系统尾绳运行监测

通过在尾绳检修点安装高速摄像仪，将采集的视频数据在AI推理服务器进行实时分析，检测是否存在尾绳异常情况。当检测到尾绳出现散股、断股、摆动超限等异常情况时，进行报警并通知维修人员现场处置。

立井提升井底堆煤监测场景

在主井井底设置堆煤区域，通过分析区域内堆煤覆盖程度判断当前堆煤严重程度，当堆煤严重程度超过阈值时，进行分级报警，并将报警信息存储至矿端。

防冲卸压施工孔深监管场景

钻机安装高清无线摄像仪，将监控视频上传到人工智能分析平台，实现施工计划管理、施工深度核验、施工数量统计等功能。基于AI大模型，可以准确识别到视频中钻机、钻杆、施工人员取杆动作，对施工过程动态监管、智能核验，孔深不足时及时进行声光数字化报警。

3.基于AI视频识别监控系统的胶带机调速应用

大海则煤矿通过AI视频识别监控系统实现的皮带智能调速，在大巷及上仓胶带机和顺槽胶带机成功应用。系统矿用隔爆型摄像仪采集带式输送机上的煤流量信息，根据实际煤流量进行分析，实现输送机变频多级调速，调速逻辑为：由低速至额定带速，无论处于何种带速运行，胶带单位长度的载煤量都不得超过胶带的额定载煤量，以确保胶带带强的安全系数；胶带输送机连续中速运行15分钟后，如未收到物料加载调速信号，则胶带输送机组自动进入低速状态；系统还可识别出运输胶带当前所运输物料 (如研石、水煤等),并根据分析判断进行相应调速控制；如出现智能控制装置电源故障，电机会自动调为工频状态，同时自动屏蔽智能调速系统，运输胶带恢复到无调速运行状态。

①大巷及上仓胶带机调速系统

南翼大巷皮带机头、南翼上仓皮带机头、北翼大巷皮带机头、北翼上仓皮带机头分别部署4台煤量监测装置主机，分别与4条皮带就地控制箱进行相关煤流信息数据通讯，控制皮带运转速度。在南翼20102工作面运输顺槽皮带机头、南翼20103掘进运输皮带机头、北翼20202工作面运输顺槽皮带机头、北翼掘进20203掘进运输皮带机头分别部署4台煤量监测传感单元，分别检测南北翼两系统的来煤量，并将采集信号汇总给南北翼大巷皮带机头煤量监测主机。

②顺槽胶带机调速系统

南翼20102工作面运输顺槽皮带机头、北翼20202工作面运输顺槽皮带机头安装煤量检测主机各1台，分别与南北翼两条皮带就地控制箱进行相关煤流信息数据通讯，控制皮带运转速度。在两条皮带机尾分别安装煤量检测摄像机，检测两条顺槽皮带的来煤量，并将信号汇总给两条运输顺槽皮带机头煤量检测主机。

三、应用效果

基于AI视频识别监控系统的应用，通过快速部署、实时优化工艺参数、识别故障与异常、审核作业规范，以广播提醒、设备联动等方式实现了自动处置闭环，主运胶带机运行情况由人工定期巡检变为AI实时巡检，检修人员可根据系统报警做出有针对性的检修，提升作业效率，减少接触危险环境的机会，降低了工作的危险性和事故发生的可能性，并帮助矿井主运系统形成了“AI+管理”新模式，切实做到提高生产效率、降低劳动成本，实现煤矿主运系统连续、高速、稳定生产。