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1    項目背景介紹

近年來，煤礦行業(yè)全面貫徹習總書記“四個革命、一個合作”能源安全新戰(zhàn)略理念，深化落實國家八部委《關(guān)于加快煤礦智能化發(fā)展的指導意見》等文件精神，嚴格執(zhí)行兩級集團關(guān)于智能化建設(shè)相關(guān)工作部署，全面密織安全生產(chǎn)防護網(wǎng)。兗礦能源集團股份有限公司下屬的井工煤礦，堅持夯基保安、科技興安、群團筑安，通過人工智能技術(shù)賦能企業(yè)交出安全“答卷”。

2    項目目標與原則

深圳鯤云信息科技有限公司（以下簡稱“鯤云科技”）與兗礦能源在前期方案和立項階段經(jīng)過多次深入調(diào)研、交流，確定在風險防控體系建立的基礎(chǔ)上，借助鯤云AI視頻分析一體化平臺，分步實施，構(gòu)建人機協(xié)同的 AI 視頻分析系統(tǒng)，對礦井全業(yè)務(wù)流程、人員作業(yè)行為、設(shè)備運行狀況、環(huán)境狀態(tài)進行感知，實現(xiàn)對關(guān)鍵風險智能感知、風險快速處置，為礦井布下安全“天網(wǎng)”。該平臺集智能手段和智能系統(tǒng)等新興技術(shù)于一體，助力礦山行業(yè)實現(xiàn)精細化管理，提高安全生產(chǎn)智能化管理水平，保障一線工作人員的生命安全。

3    項目實施與應(yīng)用

3.1項目實施規(guī)劃與應(yīng)用

（1）運用AI視頻分析提高監(jiān)管效率

第一步，實現(xiàn)重要場所攝像頭全覆蓋，同步接入AI 智能管理平臺，形成“AI 視頻識別+人工核查確認”相結(jié)合的安全管理模式。

項目采用AI視覺分析技術(shù)，基于鯤云科技自研可重構(gòu)數(shù)據(jù)流架構(gòu)AI芯片CAISA及其軟硬一體化平臺，在充分利舊的原則考慮下，鯤云科技對井下視頻安監(jiān)系統(tǒng)布局進行優(yōu)化，采用科學的攝像頭點位布建方案，實現(xiàn)對重點區(qū)域和監(jiān)管部位的全覆蓋。根據(jù)安全生產(chǎn)和業(yè)務(wù)管理需要，鯤云科技在平臺上部署了皮帶跑偏識別、皮帶異物識別、堵煤識別、未佩戴安全帽檢測、工作服識別、禁區(qū)人員闖入、煙火識別等算法功能。實現(xiàn)從源頭預防安全生產(chǎn)事故，并且時刻準備應(yīng)對安全事故，同時又不用過多的投入人力，甚至更高效率地達成實時監(jiān)測報警的目標，從多維度提升管理效率。

（2）場景化算法再訓練，提升識別精準度

第二步，針對特定場景提供算法訓練，優(yōu)化 AI 智能管理平臺，打造“場景 AI 視頻識別，人工甄別數(shù)據(jù)”的安全雙確認模式。

由于井下環(huán)境復雜，每座煤礦場景區(qū)別較大，鯤云科技為兗礦能源提供了基于其場景的算法再訓練功能，收集實地場景數(shù)據(jù)進行訓練，不斷提升算法的識別精度，解決了視頻識別終端在安裝位置改變、光照環(huán)境不同等復雜工礦環(huán)境中識別精度不穩(wěn)定的問題，確保交付效果。

經(jīng)過1個月的迭代訓練，該項目在采煤工作面、掘進工作面、主煤流運輸機工作面等場景部署了10余個礦山行業(yè)算法，針對輸送機運行環(huán)境設(shè)計，通過專用圖像采集裝置及AI識別算法監(jiān)測輸送帶撕裂故障，實現(xiàn)第一時間報警，減輕運維壓力，提升巡檢效率，最終以95%以上的算法識別精度完成驗收。

3.2 項目創(chuàng)新性

鯤云科技的創(chuàng)新性是基于可重構(gòu)數(shù)據(jù)流解決方案中的底層算力AI芯片CAISA（數(shù)據(jù)流芯片），是一種全新的架構(gòu)實現(xiàn)方式，不同于傳統(tǒng)指令集的架構(gòu)方式，該架構(gòu)通過數(shù)據(jù)流流動次序來控制計算順序，在芯片利用率上實現(xiàn)了技術(shù)突破，芯片利用率最高能達95.4%。該技術(shù)不依賴國外先進制程實現(xiàn)量產(chǎn)，依托國內(nèi)可量產(chǎn)28nm工藝，在芯片成本為1/3的情況下，可提供最高3倍以上的實測性能，芯片算力性價比大幅領(lǐng)先，為企業(yè)落地節(jié)省30%以上的AI算力部署成本，提高了煤礦場景中的底層數(shù)據(jù)感知與邊緣集成、智能分析與決策優(yōu)化能力。為客戶提供了更具算力性價比的芯片產(chǎn)品選擇。

同時，依托于CAISA架構(gòu)的高性能特性，自主研發(fā)自動編譯工具鏈RainBuilder，實現(xiàn)端到端自動化映射人工智能算法，支持最大化發(fā)揮CAISA架構(gòu)的性能，保證高軟件應(yīng)用性。此外CAISA芯片具有良好的通用性，支持所有常用AI算子，通過數(shù)據(jù)流網(wǎng)絡(luò)中算子的不同配置和組合，可支持ResNet、YOLO、DeepLab等主流CNN算法，在保證相對于同類產(chǎn)品更高性能的基礎(chǔ)上，平臺層能充分發(fā)揮算力和算法聯(lián)合優(yōu)化的技術(shù)優(yōu)勢，提供多層次開放API，方便快速集成，在現(xiàn)有的信息化能力手段上，融合視頻AI智能管控，實現(xiàn)軟硬件相結(jié)合的安全生產(chǎn)解決方案。

在算法應(yīng)用上，通過后端的AI計算加速，該技術(shù)對化工企業(yè)內(nèi)多路視頻數(shù)據(jù)進行視覺智能分析，實現(xiàn)皮帶跑偏、皮帶異物、煤量等多種算法，基于鯤云科技自主研發(fā)的超百種深度學習算法，準確率達99%以上；在平臺層采用人工智能圖像識別推理平臺“鯤云星云AI視頻分析平臺”，軟硬件深度結(jié)合，支持計算及存儲資源自由拓展，且其他平臺功能模塊使用無感知。平臺支持云邊協(xié)同架構(gòu)，支持多計算節(jié)點統(tǒng)一管理。平臺內(nèi)置健康管理服務(wù)，能夠?qū)θ蝿?wù)、服務(wù)狀態(tài)的實時健康狀態(tài)進行監(jiān)控，并對異常狀態(tài)的任務(wù)與服務(wù)進行自動修復，保障任務(wù)正常運行，實現(xiàn)從芯片到操作平臺、用戶最終界面的一體化標準解決方案。

同時，鯤云科技充分利舊降低成本，兼容已有監(jiān)控系統(tǒng)，基于原有攝像頭進行圖像分析，適合批量上線，極大降低部署成本；并提供多層次開放API，方便快速集成，在現(xiàn)有的信息化能力手段上，融合視頻AI智能管控，通過實時分析、報表圖表、反饋、提供決策依據(jù)和管理依據(jù)，讓系統(tǒng)代替部分人工崗位，使管理效率和應(yīng)急處理效率更高，助力企業(yè)實現(xiàn)降本增效。

3.3 重點與難點問題

礦山開采屬于人機密切協(xié)調(diào)、生產(chǎn)環(huán)境復雜的重工業(yè)領(lǐng)域，其安全生產(chǎn)管理對應(yīng)用數(shù)字化、智能化技術(shù)有著切實的需求。鯤云科技搭建智慧礦山安全管理平臺，采用AI視頻分析技術(shù)，對礦山生產(chǎn)環(huán)節(jié)的人機混合作業(yè)、工人違規(guī)違章行為、設(shè)備異常狀態(tài)等風險進行實時分析預警，助力礦山行業(yè)實現(xiàn)精細化管理，提高安全生產(chǎn)智能化管理水平，保障一線工作人員的生命安全。

結(jié)合CAISA芯片提供的算力基礎(chǔ)，該項目在運行過程中，實現(xiàn)視頻分析識別延遲3s以內(nèi)，報警準確率達99%以上，單服務(wù)器Callback向外推送事件的能力可達每秒1000+事件，助力提升兗礦能源安全管理運營效率，降低事故發(fā)生頻率。

4    效益分析

結(jié)合CAISA芯片提供的算力基礎(chǔ)，該項目在運行過程中，實現(xiàn)視頻分析識別延遲3ms以內(nèi)，報警準確率達99%以上，單服務(wù)器Callback向外推送事件的能力可達每秒1000+事件，助力提升施工現(xiàn)場安全管理運營效率，降低事故發(fā)生頻率，提高生產(chǎn)運營質(zhì)量。

鯤云科技提供的AI視頻分析方案解決了兗礦能源值班人員長時間保持警覺容易視覺疲勞， 難以“面面俱到”的問題，改變了傳統(tǒng)人盯人局面，安全隱患大幅下降，提高了安全生產(chǎn)水平，保障工人生命安全同時降低了生產(chǎn)和管理成本。項目同時完成了主煤流工作流程的智能化改造，有效提升噸煤生產(chǎn)效率，降低了煤炭生產(chǎn)成本。

傳送帶跑偏識別

傳送帶異物識別

下料口堵煤識別

異常情況報警查詢界面

在深圳鯤云信息科技有限公司智能視頻分析技術(shù)的助力下，兗礦能源于2023年完成煤礦安全生產(chǎn)管理視頻智能化建設(shè)，實現(xiàn)安全隱患智能預警，進一步提升了煤礦智能化管理水平，保障了煤礦生產(chǎn)安全，為井下高危場所的少人操作、井下固定崗位無人值守與遠程監(jiān)控提供技術(shù)保障，減人提效，保障工人生命安全同時降低了生產(chǎn)和管理成本。