煤礦開采用攝像儀

一、把“看不見”變成“看得見”

對井下礦工而言，黑暗、粉塵、水霧、瓦斯與地質(zhì)應力共同構成“看不見的敵人”。傳統(tǒng)巡檢依賴人眼與經(jīng)驗，信息碎片化、盲區(qū)多、響應慢，稍有疏忽便可能釀成重大事故。煤礦開采用攝像儀的出現(xiàn)，相當于為礦井裝上了全天候、全覆蓋的“數(shù)字眼睛”。它不僅將采掘現(xiàn)場實時投射到地面調(diào)度中心，還通過AI算法對畫面進行結構化解析，實現(xiàn)風險識別、隱患預警和智能決策，成為智慧礦山體系中的關鍵一環(huán)。

二、技術演進：從“看得見”到“看得懂”

1.防爆設計：井下電氣設備必須滿足GB3836系列標準。新一代攝像儀采用隔爆兼本安型復合結構，外殼由高強度不銹鋼一次成型，結合納米鍍膜散熱技術，可在0℃～60℃、0.8MPa噴淋水壓下連續(xù)工作。

2.光學系統(tǒng)：針對煤塵懸浮粒徑0.5～10μm的特點，鏡頭組特別增加了疏油疏水鍍膜與氣動雨刷，配合940nm無紅曝紅外補光，實現(xiàn)30m全黑成像。

3.圖像增強：嵌入式FPGA+GPU異構平臺運行低照度去噪、透霧、HDR融合算法，動態(tài)范圍可達140dB，粉塵濃度30mg/m?時仍可清晰分辨2cm裂隙。

4.AI賦能：通過輕量級YOLOv8-n模型在邊緣端完成30fps實時檢測，可識別煙霧、火焰、皮帶跑偏、大煤塊、人員跌倒等20多類異常，誤報率<3%，單幀推理延遲<18ms。

5.傳輸與供電：采用萬兆以太網(wǎng)冗余環(huán)網(wǎng)+Wi-Fi6Mesh混合組網(wǎng)，丟包率<10??；PoE++供電與超級電容后備，確保斷電后仍可錄像15min并上傳告警。

三、場景落地：從綜采面到主井提升

1.綜采工作面

在液壓支架頂梁、刮板機擋煤板、轉載機機尾布設本安型云臺攝像儀，配合慣性導航與UWB定位，構建“視頻+位置”孿生數(shù)據(jù)流。AI識別煤壁片幫征兆時，自動聯(lián)動支架電磁閥降柱護幫，實現(xiàn)毫秒級響應。

2.掘進迎頭

掘錨一體機搭載三目全景攝像儀與激光雷達，可實時生成掘進輪廓點云，誤差<2cm；當檢測到空頂距超限，立即觸發(fā)語音報警并閉鎖截割電機。

3.主井提升

在箕斗與罐籠內(nèi)部署抗振攝像儀，利用5GSA網(wǎng)絡將4K視頻回傳至井口AI分析服務器。鋼絲繩抖動、箕斗偏移、異物卡罐等異?？稍?s內(nèi)識別并啟動安全制動。

4.通風與瓦斯抽采

攝像儀與激光甲烷傳感器聯(lián)動，當風流影像出現(xiàn)渦流或“白霧”狀異常，系統(tǒng)自動標定疑似瓦斯異常區(qū)域，并引導巡檢機器人前往復核。

四、典型案例：國家能源集團某礦“零死亡”背后的秘密

該礦在2021年完成井下2400路高清攝像儀改造，形成“感知—分析—決策—執(zhí)行”閉環(huán)。運行兩年間：

AI提前預警頂板來壓27次，避免潛在傷亡；

皮帶異物識別使撕裂事故下降92%；

視頻輔助應急指揮，將一次透水事故救援時間縮短37分鐘。

礦長感言：“以前靠人喊、人跑，現(xiàn)在靠數(shù)據(jù)說話，安全底氣足多了?！?/p>

五、未來展望：從“單點智能”到“礦山大腦”

1.邊緣—云協(xié)同：隨著6G與TSN（時間敏感網(wǎng)絡）商用，攝像儀可作為分布式算力節(jié)點，參與全局路徑規(guī)劃與資源調(diào)度，實現(xiàn)“端—邊—云”毫秒級協(xié)同。

2.數(shù)字孿生：融合實時視頻、地質(zhì)模型、設備IoT數(shù)據(jù)，構建1:1動態(tài)孿生體，支持VR遠程干預與培訓，真正做到“無人則安、人少則安”。

3.量子成像：井下能見度極低區(qū)域可引入量子點單光子陣列成像，實現(xiàn)超靈敏度探測，為深部開采提供“透視”能力。

4.綠色低碳：攝像儀整機功耗已降至8W以下，下一步通過鈣鈦礦光伏+溫差取能，實現(xiàn)“零電纜”部署，減少井下電纜火災風險。

六、讓每一束光都照向生命

煤礦開采用攝像儀不僅是一臺設備，更是一道科技構筑的生命防線。它用像素代替血肉去冒險，用算法延伸人類的感知邊界，將“黑暗”轉化為“數(shù)據(jù)”，將“經(jīng)驗”升級為“智能”。當越來越多的礦燈被攝像儀的紅外補光所替代，礦工兄弟得以在更安全的地面調(diào)度室里，守護千米井下的萬家燈火。