“神瞳”，就在徐州！
來源： 徐州發(fā)布
2025-06-12 16:20:00
在煤礦井下特殊光照與防爆環(huán)境下
圖像識別難怎么辦？
在徐州
有一雙“神瞳”
它能夠突破“視覺極限”
成為守護礦工安全的“天眼”
走，大徐帶你去現(xiàn)場看看
在中國礦業(yè)大學(xué)的一間實驗室里，濟寧能源災(zāi)害風(fēng)險智能AI識別平臺正實時傳輸著井下實況：采煤機在煤層中穩(wěn)健運作，巷道里礦工安全帽的晃動、皮帶上煤流的起伏，都被精準捕捉。
“這是我們研發(fā)的‘慧眼神瞳’平臺?！敝袊V業(yè)大學(xué)信息與控制工程學(xué)院黨委書記、教授程德強對記者說，依托AI視頻輕量化識別方法，搭載邊緣計算智能分析裝置，破解了煤礦井下特殊光照與防爆環(huán)境下圖像識別難題。
如何在井下弱光照、高粉塵等特殊成像環(huán)境下，突破“視覺極限”，讓“慧眼神瞳”成為守護礦工安全的“天眼”？帶著這樣的問題，程德強團隊在2019年便開始了科研攻關(guān)。經(jīng)過不懈努力，中國礦業(yè)大學(xué)程德強團隊研發(fā)的煤礦安全隱患AI視頻智能輔助監(jiān)管監(jiān)察技術(shù)取得重大突破，實現(xiàn)了煤礦重大災(zāi)害全域感知與智能防控。該技術(shù)成果榮獲2024年煤礦智能化建設(shè)重大進展成果、2024年度中國煤炭工業(yè)科學(xué)技術(shù)一等獎。
這項技術(shù)的突破并非一蹴而就。擺在團隊面前的第一個難題便是數(shù)據(jù)。
“沒有數(shù)據(jù)，AI就像沒長眼睛。我們與幾家煤礦合作，人工獲取數(shù)據(jù)，再進行分析。當(dāng)時大部分圖像因光照不足、干擾嚴重，連人工標注都成難題?！被貞浧鹌鸪醯钠D辛，程德強仍記憶猶新。
如何讓數(shù)據(jù)從“量”的積累實現(xiàn)“質(zhì)”的飛躍？
團隊帶著設(shè)備扎進礦井，在轟鳴的巷道里一待就是十幾個小時。他們用防爆相機捕捉每一個作業(yè)瞬間，在皮帶機旁架設(shè)數(shù)十臺攝像機從不同角度記錄煤流形態(tài)，甚至在設(shè)備上粘貼標記點，只為精準捕捉皮帶位移變化的視覺特征。
從煤礦巷道到工作面，他們一點點拍、一張張篩。整整六年多，圖像從7千多張攢到50萬余張，每一張都凝聚著科研人員無數(shù)個日夜付出的心血。
“2023年，我們發(fā)布了國內(nèi)外首個井下視頻AI分析數(shù)據(jù)集，覆蓋118種井下場景，為煤礦安全智能監(jiān)控領(lǐng)域提供技術(shù)支撐?！背痰聫娫捳Z中帶著自豪，“現(xiàn)在很多國內(nèi)外學(xué)者都在用我們的數(shù)據(jù)，就像打開了一個‘公共窗口’。”
有了數(shù)據(jù)，更大的挑戰(zhàn)接踵而至：如何讓AI在井下“看得清、算得快、聯(lián)得通”？程德強團隊迎難而上，在這個“鐵三角”中打開了突破口。
在圖像增強與智能識別方面，程德強團隊為圖像加了“增強濾鏡”——基于深度學(xué)習(xí)的自適應(yīng)圖像增強算法，構(gòu)建多尺度圖像增強網(wǎng)絡(luò)，引入對比度自適應(yīng)調(diào)節(jié)模塊，讓圖像細節(jié)識別準確率提升了30%。
程德強為記者調(diào)出了一組對比畫面：左側(cè)是傳統(tǒng)監(jiān)控下模糊的井下影像，右側(cè)是AI處理后的清晰場景，連螺栓銹跡都清楚可見。
圖像看清了，新的挑戰(zhàn)又接踵而至：井下網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定，如何快速反應(yīng)？海量數(shù)據(jù)該如何快速處理？
面對這些難題，團隊想了個辦法——給模型“減肥”。
“我們研制了煤礦關(guān)鍵場景安全風(fēng)險AI視頻識別的輕量化垂直模型，提出時空特征融合的目標檢測框架，采用輕量化神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計，在邊緣端實現(xiàn)毫秒級響應(yīng)，目標檢測準確率大于95%，可跟蹤多個動態(tài)目標?！背痰聫娊忉屨f。
針對邊緣計算資源受限難題，團隊開發(fā)出模型壓縮與優(yōu)化算法，通過知識蒸餾和結(jié)構(gòu)裁剪，將模型壓縮80%，推理速度提升200%，識別精度損失小于5%。邊緣感知、邊緣優(yōu)化的協(xié)同計算框架，讓計算效率提升50%，系統(tǒng)響應(yīng)時延降低60%。
如今，煤礦安全隱患AI視頻智能平臺實現(xiàn)了“人—機—環(huán)”聯(lián)通。利用通用數(shù)字攝像儀、AI智能攝像儀等組成智能化、多功能、全天候的動態(tài)視頻智能識別系統(tǒng)，通過跨系統(tǒng)的信息交互與協(xié)同分析，形成一體化的智能安全管理解決方案。
在濟寧能源發(fā)展集團有限公司金橋煤礦，“慧眼神瞳”已處理3.5萬條報警信息，隱患數(shù)量月均下降10.3%，實現(xiàn)了從“人防”到“技防”的轉(zhuǎn)型。
“我們的技術(shù)已在60余座礦井實現(xiàn)示范應(yīng)用，保障了煤礦生產(chǎn)安全，提升了煤礦企業(yè)智能化生產(chǎn)水平，實現(xiàn)降本增效。我們將參加2025世界智慧礦山大會，把這個成果推廣到更多礦井?！背痰聫娬f。
文字 | 梁夢雨
圖片 | 劉冰