一种智慧矿山安全行为管理系统技术方案

本发明专利技术公开了一种智慧矿山安全行为管理系统，涉及矿山安全技术领域，包括AI运算层、现场控制层、感测层架构，AI运算层包括AI算法、云计算平台、云存储平台、AI中台和系统操作平台；现场控制层由现场控制模块、通讯模块和声光报警模块构成；感测层由环境预警模块和行为监测模块构成，环境预警模块包括主动吸入式的环境监测装置；本发明专利技术通过对人、物、环三种因素的综合化智能管理，从终端的员工操作面的人的不安全行为识别、检测、提醒，物的不安全状态识别和提醒，环境的气体超限预警、温度异常预警，到对应的安全设备的检测和联动，到末端的系统操作平台的远程控制和远程监控，提供了全链条的智慧矿山安全行为管理系统和方法。慧矿山安全行为管理系统和方法。慧矿山安全行为管理系统和方法。

【技术实现步骤摘要】
一种智慧矿山安全行为管理系统


[0001]本专利技术涉及矿山安全生产系统
，具体是一种智慧矿山安全行为管理系统。

技术介绍

[0002]通过分析在煤矿及非煤矿山发生的历史事故案例，高于90％的事故发生于班组，超过80％的事故是违章指挥、违章作业和设备设施隐患未能及时察觉或未及时扼杀导致，可以得出80％
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90％以上的事故，都是由人为因素直接导致的，人的不安全因素在事故诱发条件、事故安全隐患、事故致因等方面占比很高。调查证明，每当工作场所发生一次安全事故，实际上在事故爆发前，已发生过数十次、百次的不安全行为，不安全行为直接加大了安全事故的爆发率。
[0003]因此，如何预防并消除职工的不安全行为、降低职工不安全行为带来的后果以及完成行为“零失误”的目标，是煤矿行业急需解决的热点问题。“不安全行为”能影射出职工个体本身的不正确行为及操作失误，研究解析“不安全行为”发现，大部分伤害事故均因职工间接或直接的“不安全行为”诱导，做好安全行为管理，是煤矿企业保障安全生产的重要措施。
[0004]因此，人的不安全因素在矿山和非煤矿山事故的诱发条件、事故安全隐患、事故致因等方面占比很高。解决人的不安全因素，预防并消除职工的不安全行为，是矿山行业急需解决的热点问题。基于煤矿的特性以及井下复杂的工作环境，在传统煤矿监控设备布置不到位、存在监控管理死角的工作面，以及一些新建/扩建工作面的生产、勘测工作中，原有的设备种类和操作方式不够先进，集成度不够，功能无法满足实际工作需求，没办法很好的实现安全保障和行为管理，存在一些没有被满足的企业痛点和实际需求，这也给一种智慧矿山安全行为管理系统提供了应用场景和前景市场。
[0005]针对上述问题，我们提供了一种智慧矿山安全行为管理系统，以解决上述所提到的问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种智慧矿山安全行为管理系统，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0008]一种智慧矿山安全行为管理系统，其是基于物联网技术、AI云计算技术、PLC自动控制技术和传感器技术研发，系统分为AI运算层、现场控制层、感测层三层架构。其核心功能是通过安全行为监测和环境预警，来实现降低不安全行为发生率的目标，从而进一步保障矿山的安全生产，有效降低事故发生率。感测层通过现场传感设备和智能人员行为捕捉摄像头，进行员工工作现场环境和员工行为的状态获取，能够进行高精度、快速的各类井下有毒有害气体检测，并实时对员工的操作行为和施工区域进行画面捕捉和动态数据获取；
现场控制层是通过集成在现场控制箱的PLC等自动控制器和声光报警模块等硬件设备，完成对员工施工现场的各类生产设备、通风设备和安全保障设备的现场控制和自动化响应，并且通过通讯模块，实现对现场传感数据和设备数据的获取和上传；AI运算层主要通过专业行为识别算法、AI算法、云计算平台、云存储平台、AI中台、系统操作平台等，对现场控制层上传的数据进行AI计算和处理，通过自学习算法、图形分析和模型库对比，进行控制逻辑的判断后下发给现场控制层相应的指令，从而通过设备控制完成自动化响应及现场报警提醒，保证矿山的安全生产。
[0009]作为本专利技术进一步的方案：感测层由环境预警模块和行为监测模块构成，环境预警模块是一种主动吸入式的环境监测装置，该装置通过流风机主动吸入环境空气进行空气成分监测，模块内部设有气体检测风道，风道内侧集成了硫化氢、一氧化碳、二氧化氮、二氧化硫、氨气、氢气、氧气、甲烷等矿井有害气体检测传感器，当空气经过风道时，模块对空气成分进行检测，能够做到实时快速、高精度、高可靠性。行为监测模块主要是由AI智能摄像头和热成像测温摄像机搭配组成的监测模块，模块设有图像相机数据存储和发送功能，提供了一种在矿山内部便于安装的底座，可以对员工在各类工作场景下的行为进行特定的快速捕捉，并且对现场物品和防护设施的状态图像获取，并同时对温度敏感因素进行快速获取。
[0010]作为本专利技术再进一步的方案：所属的现场控制层由现场控制模块、通讯模块和声光报警模块构成，现场控制模块是由DDC、PLC等自动化控制器为主控设备，通过预先进行程序设定，现场控制模块不仅可以联动感测实现气体、温度超限报警，还可以实现对现场大型机电设备、通风设备、安全设备、消防设备、照明设备等的智能管控，对设备的运行状态、故障内容、启停控制、手自动切换、变频调节、频率反馈等进行自动控制，同时通过通讯模块，由AI中台下发运算结果和指令，也可以实现与工作人员行为的联动控制，也能自己完成某些预先设定的简单运算任务。通讯模块主要是由自动化服务器、通讯网关、串口Wi
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Fi模块、无线通讯模块构成，其主要功能是通过有线或无线传输的模式，使不同通讯技术的设备，能够彼此通讯，并且把现场获取到的感测数据、图像数据、设备数据等上传至AI运算层并接收上层下发的指令，并且能够提供与BACnet、Modbus、TCP/IP、CAN总线、ModBus、OPC、DALI、WiFi、ZigBee、RFID、蓝牙等通讯协议的连接。声光报警模块主要由声光报警器和语音输出模块组成，可以根据异常情况进行声光报警和语音输出协同提醒，根据情况对应输出不同的语音片段，提醒现场工作人员进行行为纠正和正确应对。
[0011]作为本专利技术再进一步的方案：AI运算层，主要是由AI算法、云计算平台、云存储平台、AI中台、系统操作平台构成，能够完成云数据运算、图形分析、模型库对比、中台等功能。AI运算层可以分为基础层、组件层、生态层三层构成。基础层主要是基础程序编程开发、编译优化以及AI训练开发，组件层则是由并行优化组件、科学计算组件、安全可信组件和工具优化组件构成，生态层则是构建智慧矿山的智慧生态，通过建立模型库、GNN强化学习、AI云计算+科学计算搭建。在AI运算层中，核心是在于AI算法逻辑的编译、控制模型的行为监测算法设计和AI中台的功能架构开发。同时AI平台还可以提供与智慧矿山系统接口，实现小系统和大系统的无障碍互通，做到矿山的智慧化提升，同时系统操作平台还支持远程控制、自动报警、自动生成事件报表，事件统计，全过程记录等功能。
[0012]基于上述系统，这里针对矿山安全对象人、物和环境设置了对应的安全管理方法：
[0013]整体上，一种上述的矿山人员安全行为管理的智慧矿山管理方法，具体是系统操作平台或工作站设置在矿山消控室、控制中心、智慧中心，通过光纤或网线和数据中心机房连接，由系统操作平台实现远程的管理介入和状态查询、资产管理、设备管理等功能，由数据中心实现AI中台、云计算平台、存储、运算等功能；现场控制层和感测层集成在一起，作为系统终端，通过矿山的工业网络和数据中心机房连接，由现场控制层实现终端数据信息的上传和平台指令的接收响应，从而构成完成的安全行为管理系统的链路和架构。
[0014]具体的，一种矿山人的不安全行为的管理方法如下：由感测层的行为监测模块，实现对现场人员行为状态的动态捕捉和画面获取，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种智慧矿山安全行为管理系统，包括AI运算层、现场控制层、感测层架构，其特征在于：所述AI运算层包括AI算法、云计算平台、云存储平台、AI中台和系统操作平台；所述现场控制层由现场控制模块、通讯模块和声光报警模块构成，所述现场控制模块包括主控设备，所述主控设备的输入端通过通讯模块与所述AI运算层通讯连接；所述主控设备的输出端与所述声光报警模块电气相连，所述声光报警模块包括声光报警器和语音输出模块；所述感测层由环境预警模块和行为监测模块构成，所述环境预警模块包括主动吸入式的环境监测装置。2.根据权利要求1所述的一种智慧矿山安全行为管理系统，其特征在于，所述环境监测装置通过流风机主动吸入环境空气进行空气成分监测，实时环境监测装置内部设有气体检测风道，气体检测风道内侧安装有害气体检测传感器。3.根据权利要求1所述的一种智慧矿山安全行为管理系统，其特征在于，所述行为监测模块由AI智能摄像头和热成像测温摄像机搭配组成，行为监测模块设有图像数据存储和发送功能，所述行为监测模块配备安装有用于摄像拍照运动的安装底座。4.根据权利要求2所述的一种智慧矿山安全行为管理系统，其特征在于，所述主控设备包括DD...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭红娟，郭小红，杨虹霞，李英芹，张俊文，
申请(专利权)人：兰州资源环境职业技术大学，
类型：发明
国别省市：