依托黎阳之光核心技术矿山开采三维透明化智能安全防控整体方案

 一、方案前言

1.建设背景

矿山开采井下巷道错综复杂、采掘工作面地质隐蔽，顶板、透水、瓦斯、边坡失稳、三违作业、设备故障为高发安全风险。传统二维监控、分散监测系统存在场景碎片化、地质不可视、风险研判滞后、多系统数据孤岛等短板，安全管控依靠事后处置。

依托黎阳之光实景视频镜像孪生、动态三维实体重构、雷视融合全域感知、时空AI拓扑研判、全域无感定位、云边端协同六大自研核心技术，打造矿山全域三维透明可视、风险前置智能预警、安全业务闭环管控体系，实现矿山开采全过程看得见、管得严、防得住，落实矿山安全治本攻坚建设要求，推进井下少人化本质安全开采。

2.黎阳之光适配矿山核心技术释义

1.实景视频镜像孪生（三维透明核心）

摒弃传统人工静态BIM建模，依托矿山全域视频流毫秒级自动1:1重构矿山三维实景，完整还原地表露天采场、尾矿库、井下全巷道、采掘工作面、管网、设备设施，物理场景与数字空间实时动态同步；可三维剖切、地层透视，直观展示地下矿体、断层、含水层、采空区，实现矿山地质空间全方位透明化，模型随采掘推进自动迭代更新，无需人工维护。

 

 2.雷视融合全域空间感知

 整合矿用防爆摄像、毫米波雷达、红外热成像、各类环境传感设备，解决井下粉尘、暗光可视难题，实现井下超视距全天候目标、环境状态持续感知，像素绑定三维空间坐标。

3.多源异构时空数据融合底座

统一矿山通风、排水、供电、采掘、人员定位、地质监测、设备运维全部业务数据时空基准，各类参数与三维实景点位一一绑定，彻底打破数据孤岛，一屏全域联动呈现。

4.时空AI拓扑智能耦合研判

针对矿山人、机、环、管多维数据关联分析，区别单一传感器报警，实现地质灾害、设备隐患、人员违章复合预判，降低误报漏报。

5.非配合式无感空间定位

井下人员、矿车、采掘设备无需额外佩戴标识终端，在三维场景实时精准轨迹追踪，区域滞留、扎堆、越界行为智能捕捉识别。

6.云边端三级协同架构

井下边缘端完成风险秒级预警与现场联动管控，云端全局统筹态势分析，保障矿山高危场景响应时效性。

3.方案总体建设目标

1.三维透明化：矿山地表+井下全域实景三维可视化，隐蔽地质致灾因素穿透可视，采掘动态全过程直观呈现；

2.风险前置化：由事故事后处置转变隐患超前预警，实现瓦斯、顶板、水害、边坡、三违、设备故障主动识别；

3.管理智能化：人员、设备、环境、安全业务AI自主研判，预警、派单、整改、销号线上闭环；

4.开采安全化：压缩井下高危岗位人员数量，大幅降低矿山各类安全生产事故发生率。

二、矿山安全核心痛点与技术落地路径

1.井下地质环境不可见，灾害预判难

采用黎阳之光三维镜像孪生融合微震、应力、水文、随钻勘探监测数据，动态生成透明地质体，三维直观标注瓦斯富集区、含水层、破碎岩层、老空采空区，采掘作业时超前推演前方地质风险，预警透水、冲击地压、瓦斯突出隐患。

2.井下监控画面零散，无法全局监管

多路分散监控视频经三维重构融合为一体化全景实景，调度人员360°自由漫游查看任意巷道、采掘面，点位穿透调取实景画面，消除监管盲区。

3.人员违章管控薄弱，高危区域管控难

无感定位搭配AI视觉识别，在三维场景实时标注人员位置，越界禁采区、脱安全帽、单人作业、违规检修等三违行为实时预警抓拍。

4.采掘设备运行隐患发现滞后

三维实景绑定设备运行参数，AI视觉识别皮带跑偏、设备异响、渗漏、卡滞，结合设备电流、油温数据综合诊断预警。

5.露天边坡、尾矿库监管手段单一

空天地雷视感知+无人机定期三维扫描更新边坡三维形态，动态监测边坡裂缝、位移、违规开挖，防范滑坡溃坝风险。

6.多系统独立运行，调度协同低效

依托黎阳之光时空数据中台，全部矿山系统接入三维一体化平台，采掘、通风、排水、安防统一协同调度。

三、四维安全智能防控体系（三维场景落地应用）

（一）人员安全三维智能管控

1.全域人员三维态势管控

矿山三维总览页面实时标注井下所有在岗人员、车辆空间位置，形成区域人员热力分布图；划定采掘危险区、通风盲区、爆破警戒区，人员闯入三维场景红色高亮告警，平台弹窗、移动端同步推送预警信息。

2.AI三违行为智能识别管控

井下各工作面实景画面接入AI算法，识别违章操作、酒后上岗、扎堆作业、爆破警戒缺失等行为，三维点位锁定事发位置，留存视频证据推送安全员现场处置。

3.应急疏散三维指挥

险情发生后，三维场景一键标注全部人员动态位置，系统自动生成多条最优避灾路线，调度中心直观引导人员撤离，实现科学化应急指挥。

（二）采掘设备三维透明化管控

1.综采掘进工作面实景监控

三维实景完整还原采煤机、掘进机、液压支架、刮板运输机整套采掘设备，设备运行转速、压力、温度、电流参数弹窗联动展示，设备异常三维点位高亮标注。

2.井下运输系统全程管控

皮带、绞车、电机车全链路三维可视，AI识别皮带撕裂、堆煤、机车超速、人车混行等风险，预警后联动设备减速停机。

3.设备故障预判管理

平台汇总设备全时段运行数据，AI分析部件磨损、老化隐患，自动生成检修工单，在三维场景标注检修点位，杜绝设备带病开采。

 

 

（三）地质环境灾害三维智能预警（方案核心板块）

1.地下矿井灾害防控

（1）瓦斯及有害气体预警

瓦斯监测点位三维实景标注，浓度数据实时联动场景，结合采掘推进进度预判瓦斯涌出趋势，异常时联动局部通风设备增风管控。

（2）顶板、冲击地压防控

围岩应力、微震监测数据融入三维地质模型，直观展示岩体应力集中区域，采掘作业前预警顶板破碎区域，提醒支护加固。

（3）井下透水风险防控

三维透明化展示含水层、老空水体位置，超前探水作业全过程三维可视化监督，涌水量异常即刻预警停工撤人。

（4）通风排水系统管控

井下通风巷道三维实景透视展示，风量风压异常、通风盲区AI识别预警；排水泵房远程三维可视，涌水暴涨联动水泵集群自动启停。

2.露天矿山边坡、尾矿库防控

三维模型动态更新边坡整体形态，边坡台阶开挖超标、裂缝扩张、浮石堆积AI识别预警；尾矿库坝体浸润线、位移数据三维标注，汛期开展溃坝风险动态推演。

（四）安全管理业务三维闭环管控

1.双重预防机制数字化落地

平台依托三维场景每日AI自动辨识采掘区域动态风险点，隐患分为一般、较大、重大三级，三维点位标注隐患位置；自动派发责任人限时整改，整改前后实景视频比对核验销号，全过程三维场景留痕。

2.采掘作业全流程三维监管

班前交底、爆破、支护、交接班关键工序三维实景留存，管理人员可任意调取时段场景回放，监督规范开采，杜绝违规采掘。

3.安全管理数据分析决策

按月汇总三维场景内三违记录、隐患台账、灾害预警信息，自动生成矿山安全风险趋势报告，定位薄弱采掘区域，优化开采安全管控方案。

四、黎阳之光三维智能安全管控平台整体架构

整体四层架构，全栈国产化技术搭建。

1.前端全域感知采集层

1.井下设备：矿用防爆摄像头、毫米波雷达、红外热成像；瓦斯、CO、应力、水文、粉尘等环境传感器；采掘设备PLC终端、井下通信基站。

2.露天设备：边坡雷达监测站点、高空球机、无人机巡检设备、尾矿库监测终端。

3.原有系统对接：矿山采掘调度、通风、排水、供电、人员定位、设备运维系统。

2.黎阳之光核心技术底座层（平台技术内核）

1.实景视频三维镜像孪生引擎：完成矿山全域实景三维动态重构、地层透视剖切，持续迭代更新采掘场景。

2.多源时空数据融合中台：统一全部矿山业务数据空间坐标，实现数据与三维场景深度绑定联动。

3.云边端协同AI算力引擎：部署矿山专属灾害、违章、设备隐患AI研判模型。

4.全域无感定位服务模块：完成矿山人员、车辆、设备空间追踪解析。

 3.平台核心三维应用功能层

 （1）矿山全域三维态势总览（首页大屏）

 1.矿山地表+井下一体化三维实景一张图展示，支持巷道逐层下钻查看；

2.一屏汇总在岗人员、设备在线状态、环境关键指标、实时风险隐患数量、采掘进度；

3.风险隐患三维点位高亮标注，点击直达现场实景画面及对应监测数据。

 （2）人员安全管控模块

 人员轨迹查询、区域人员热力分析、三违预警取证、应急疏散指挥。

 （3）采掘工作面三维管控模块

 采掘进度动态更新、设备实景联动监测、采掘工序线上监督。

 （4）地质灾害智能预警模块

 瓦斯、顶板、水害、冲击地压、边坡溃坝多维度AI耦合预警，分级联动管控设备。

 （5）隐患闭环管控模块

 隐患三维点位建档、分级派单整改、实景核验销号、隐患统计分析。

 （6）三维应急指挥调度模块

 突发事件全景调取、智能规划救援避灾路线、多方协同调度、事故场景回溯复盘。

 （7）安全管理决策分析模块

 月度安全态势分析、风险区域研判，支撑开采方案优化。

 4.终端使用层

 1.调度指挥中心：三维一体化大屏管控终端；

2.矿山管理层：PC端三维平台全局查看矿山安全开采态势；

3.安全区队人员：PC端+移动端APP接收预警、处置上报隐患；

4.上级监管端口：开放三维态势远程监管权限。

 五、平台标准化安全处置业务流程

 1.全域实时感知：前端设备不间断采集矿山人员、设备、环境多维度数据；

2.三维实景融合：黎阳之光孪生引擎将全部数据映射至矿山三维实景，完成全域透明可视呈现；

3.AI时空智能研判：多维数据耦合分析甄别各类安全风险；

4.分级预警推送：一般预警平台弹窗提醒；较大预警推送管理人员移动端；重大风险三维场景声光报警，联动井下设备停机、应急广播。

5.闭环整改处置：管理人员现场处置，上传整改实景影像，平台AI核验完成销号。

6.归档复盘：全部风险事件三维场景完整留存，定期分析优化安全管控策略。

 六、项目分步实施计划

 1.一期：完善井下采掘面、关键巷道、露天边坡前端感知设备，完成矿山原有各系统标准化接口对接。

2.二期：部署黎阳之光三维镜像孪生数据底座、云边端AI算力，完成矿山全域三维实景搭建上线。

3.三期：优先上线三维采掘管控、地质灾害预警、人员三违管控、隐患闭环四大核心模块，试运行调试AI算法。

4.四期：全功能模块上线，人员岗位培训，形成矿山常态化三维透明智能化安全管理运营机制。

 七、方案应用价值

 1.安全价值：实现矿山隐蔽地质致灾因素三维透明预判，安全风险前置预警，从源头遏制重特大矿山安全事故，满足国家矿山智能化安全建设政策要求。

2.管理价值：打破矿山系统信息孤岛，矿山开采全过程三维可追溯，安全管理由粗放人防转变三维可视化智能技防，管理效率大幅提升。

3.生产价值：依托三维远程可视化监管，推动井下采掘工作面少人值守作业，降低井下人员高危作业风险，合理提升开采作业效率。

4.技术价值：整套系统依托黎阳之光全栈自研技术搭建，国产化自主可控，平台可长期迭代适配矿山开采生产动态变化。