一、项目背景
1、2020年2月25日国家安监局强调矿山智能化是冶金工业高质量发展的核心技术支撑，将人工智能、机器人、智能装备等与现代矿山开发利用深度融合，推动智能化技术与矿山产业融合发展，提升矿山智能化水平。
2、国家安全生产监督管理总局 安监总科技〔2015〕63号：关于开展“机械化换人、自动化减人”科技强安专项行动的通知 内容重点：是以机械化生产替换人工作业、以自动化控制减少人为操作，大力提高企业安全生产科技保障能力。
二、井底堆料原因
矿山主井底情况比较复杂，既有提升装备运行，同时井底维护工作非常危险，环境恶劣，停产检修时间短，人工参与度低，但主井底的工作不能有任何忽略，涉及到矿井提升安全问题，必须将主井底的实时状态进行远程监控，并安装井底堆料保护。
主井底堆料的原因：其一、箕斗在卸载的过程中遇到大块渣石卡堵，上井口料仓满仓的情况下，箕斗内原料倾洒至井筒，造成主井底堆料；其二、箕斗在装载的过程中，溜槽与箕斗结合处，分料器移动过程中都容易造成洒料；其三、主井底原料仓遇有水料的情况下，料仓出口设备、箕斗装载设备无法控制，造成水料堆积井底。
井底堆料的危险性极大，容易造成井底装备无法正常运行，如果长期没有发现，堆积量大能够造成箕斗到位误判，给提升安全造成重大隐患，轻则停产检修，耽误提升效率，重则造成井筒装备损坏，箕斗重装，提升系统无法正常运行。
中矿恒扬公司研发的井底雷达堆料保护装置，专门用于井底复杂情况下，实现主井底堆料保护。
雷达堆料保护装置通过天线发射极窄且能量很低的微波脉冲信号，这个脉冲信号以光速在空间传输，遇到被测介质发生反射，反射信号被仪表接受，发射脉冲信号与接收脉冲信号的时间间隔与基准面到被测介质表面的距离成正比，通过测量发射与接受的时间间隔，来实现天线至介质表面距离的测量，当距离测量达到仓位超限距离时，满仓保护装置发出声光报警信号，断开绞车安全回路，闭锁开车。
三、雷达堆料保护优势
相控阵雷达之所以具有强大的生命力，因为它优胜于一般机械扫描雷达。它具有以下特点：
1、能对付多目标。相控阵雷达利用电子扫描的灵活性、快速性和按时分割原理或多波束，可实现边搜索边跟踪工作方式，与电子计算机相配合，能同时搜索、探测和跟踪不同方向和不同高度的多批目标，因此，适用于多目标、多方向环境。
2、功能多，机动性强。相控阵雷达能够同时形成多个独立控制的波束，分别用以执行探测、识别等多种功能，一部相控阵雷达能起到多部专用雷达的作用，因此，可大大减少系统的设备，从而提高系统的机动能力。
3、反应时间短、数据率高。相控阵雷达可不需要天线驱动系统，波束指向灵活，能实现无惯性快速扫描，从而缩短了对目标信号检测、录取、信息传递等所需的时间，具有较高的数据率。相控阵天线通常采用数字化工作方式，使雷达与数字计算机结合起来，能大大提高自动化程度，简化了雷达操作，缩短了目标搜索、跟踪，便于快速、准确地实施雷达程序和数据处理。
4、抗干扰能力强。相控阵雷达可以利用分布在天线孔径上的多个辐射单元综合成非常高的功率，并能合理地管理能量和控制主瓣增益，可以根据不同方向上的需要分配不同的发射能量，易于实现自适应旁瓣抑制和自适应抗各种干扰。
5、可靠性高。相控阵雷达的阵列组较多，且并联使用，即使有少量组件失效，仍能正常工作，突然完全失效的可能性最小。 此外，随着固态器件的发展，相控阵雷达的固态器件越来越多，甚至已生产出全固态相控阵雷达，如美国的“爱国者”雷达，其天线的平均故障间隔时间高达 15 万小时，即使有 10% 单元损坏也不会影响雷达的正常工作。
6、直观实用。本装置带有矿用隔爆兼本安型控制箱以及矿用本安型显示箱，对于操作人员来说，直接可以观察到料仓仓位，并可以根据紧急情况，通过控制箱对料仓上部皮带进行控制，确保不出现满仓的情况。
三、矿山设备发展阶段
矿山设备经历了机械化、自动化、信息化的三个阶段的发展，为矿山生产的安全、效率做出了巨大贡献。当下矿山就业出现青黄不接的局面，年轻人以及年轻人的父母都不愿意从事井下劳动，加之好多矿井采料深度增大，矿压及高温的挑战，都非常不适宜人类劳动。
在矿山经历前三个阶段发展的基础上，国家八部委2020年初及时发布关于矿山智能化发展的指导意见，既有替代人工的紧迫性，同时也是建立在各种技术的基础上展开的，时机完全成熟，矿山现场具备向智能化发展的基础。
三、何谓人工智能
人工智能：就是会学习的计算机程序，人工智能的典型应用大多都拥有深度学习的技术基础，是计算机从大量数据资料中通过自我学习掌握经验模型的结果。
矿山智能化是矿山冶金工业高质量发展的核心技术支撑，只有推动智能化技术与冶金产业融合发展，提升矿山智能化水平，才能促进我国矿山工业高质量发展。
人工智能是人类科学技术进步的结果，是机器进化的结果。
四、图像识别监控概念
图像识别：是指利用计算机对图像进行处理、分析和理解，以识别各种不同模式的目标和对象的技术，是应用深度学习算法的一种实践应用。通俗地说就是用摄像机模拟人的眼睛，用计算机模拟人的大脑，从而分析、识别、看到特定事物。它作为一个工具来帮助我们人类与外部世界进行交互。
图像识别技术：是人工智能的一个重要领域。它是指对图像进行对象识别，以识别各种不同模式的目标和对像的技术，识别过程包括图像预处理、图像分割、特征提取和判断匹配。
图像识别技术：是以图像的主要特征为基础的，对复杂图像的识别往往要通过不同层次的信息加工才能实现。
作为智能机器人的重要感觉器官，机器视觉主要进行3D图像的理解和识别，该技术也是研究的热门课题之一。
五、应用场景
1、图像识别技术，在现实生活中，最为普及的：人脸识别、身份证识别、车牌照识别等等。为生活减少了很多麻烦，省去了众多的人力物力。
2、图像识别技术还可以用到医学上，人工读片具备主观性高、重复性低、定量及信息利用度不足、耗时及劳动强度和知识经验的传承困难等难题。而通过图像识别进行读片，效率就会大大提高，准确率也会提高。
3、在工业应用中最广：视频监控。传统监控需要有人在电视墙前时刻保持高度警惕，然后再通过自己对视频的判断来得出结论，但这往往会因为人的疲劳、视觉局限和注意力分散等原因影响监控效果。但有了成熟的图像识别技术之后，再加以人工智能的支持，计算机就可以自行对视频进行分析和判断，发现异常情况直接报警，带来了更高的效率和准确度。
4、机器视觉之于人工智能的意义就是视觉之于人类的意义，而决定着机器视觉的就是图像识别技术。在机器臂终端安装视觉硬件，通过图像识别技术，可以指挥机器人按照特定目的去替代人工从事各种活动。
5、在矿山领域，通过图像识别技术我们可以发现料石与渣石的不同特征，并发出指令信号给机器人去分拣料石与渣石，通过人工智能技术去替代操作工；通过图像识别智能控制装置还可以对重点设备运行、重点岗位人员操作进行监控，确保重点设备、重要岗位的安全可靠运行；图像识别技术可以应在采料面、掘进面领域，替代人工操作。由于井下大都是高危行业，通过图像识别智能控制装置能够大量减少人为操作，因此在矿山领域图像识别技术应用将极为广泛！具体应用场景部分如下：
<1>对料石与渣石的识别；
<2>对皮带机上水料的识别；
<3>对皮带机上大石、长木条、编织袋的识别；
<4>对重点岗位的事前监督：如绞车司机；
<5>对特定地点的监控：如行车巷道人员出入、水泵房运行状况；
<6>重点设备运行监控装置：如罐笼、箕斗、绞车、掘进机、采煤机、压缩机、通风机、梭车，装车系统等；
<6>对主井底设备进行图像视频监控，远程报警。
六、团队概况
1、中矿智能装备团队由大学教授、高级工程师等核心人员组成，既对矿山现场非常熟悉，同时开展多项基础性技术研究，对图像识别软件编程、大数据算法、软件深度自学习功能架构都驾驭轻熟。由基础研究到产品延伸非常有针对性的研发，赢得矿山用户的众多好评。
2、中矿智能装备团队所涉猎的专业非常齐全，在国内矿山智能领域绝对是佼佼者，具体专业包含：机械、电气、电子、软件、编程、液压、气控、称重等等。
3、中矿智能装备团队所有研发项目都是以解决冶金矿山现场难题为抓手，具有极强的针对性，研发难度大，投入资金多，研发周期偏长。
4、中矿智能装备团队最为擅长：开展各种非标准产品的研究与应用，根据矿山现场实际尺寸及空间，因地制宜，研发出能够满足现场使用的智能化装备，通过图像识别技术与现代冶金矿山开发利用深度融合，推动智能化技术与冶金产业融合发展，提升矿山智能化水平。
七、产品优点
中矿恒扬科技有限公司研发的图像识别智能控制装置具有显著的自身特征：
其一是：综合性，根据矿山现场实际情况，综合治理，标本兼治，形成一套完整的产品体系。
其二是：主动性，从问题的来源入手，主动去发现问题，并及时报警，打破问题出现之后再解决的被动局面。
其三是：智能性，在矿山现场实景中置入图像智能识别技术，通过软件建立数据库，使系统具有深度自学习能力，替代人工监测。
当前矿山在解决现场实际问题上有以下两个弊端，急需改进！
所有解决问题的方法都有两个共性：
一是：局部性，现场各个单位根据自身遇到的问题，采取临时的局部应急措施。在某种程度上解决了现场临时的问题，但对于整个行业来说，并没有形成一套完整的解决方案。
二是：被动性，事故处理的所有方法，大都是因形成既有事故后开展实施的，没有前瞻性和预见性，属于应付措施。
中矿恒扬科技有限公司研发团队通过现场大量的调研总结，就是要在行业内形成一套解决现场难题的智能化产品体系，从根本上解决所遇到的种种难题，而不是拘泥于某一个局部的问题，更不是亡羊补牢，而是主动作为，将事故控制在萌芽状态。
八、重大意义
1、开展基础性研究，对应用领域具有颠覆式的价值，填补国际、国内技术空白，技术原创，达到国际领先水平。
2、切身保护员工身心健康，远离高浓度粉尘、噪音大空间。
3、加快推进矿山智能化发展步伐，提升矿山智能化水平。
4、机械化换人、自动化减人，智能化无人，减员增效。
5、打破行业内顽疾，促进冶金矿山工业科技进步。
6、为冶金行业树立新的标杆及标准。
1、2020年2月25日国家安监局强调矿山智能化是冶金工业高质量发展的核心技术支撑，将人工智能、机器人、智能装备等与现代矿山开发利用深度融合，推动智能化技术与矿山产业融合发展，提升矿山智能化水平。
2、国家安全生产监督管理总局 安监总科技〔2015〕63号：关于开展“机械化换人、自动化减人”科技强安专项行动的通知 内容重点：是以机械化生产替换人工作业、以自动化控制减少人为操作，大力提高企业安全生产科技保障能力。
二、井底堆料原因
矿山主井底情况比较复杂，既有提升装备运行，同时井底维护工作非常危险，环境恶劣，停产检修时间短，人工参与度低，但主井底的工作不能有任何忽略，涉及到矿井提升安全问题，必须将主井底的实时状态进行远程监控，并安装井底堆料保护。
主井底堆料的原因：其一、箕斗在卸载的过程中遇到大块渣石卡堵，上井口料仓满仓的情况下，箕斗内原料倾洒至井筒，造成主井底堆料；其二、箕斗在装载的过程中，溜槽与箕斗结合处，分料器移动过程中都容易造成洒料；其三、主井底原料仓遇有水料的情况下，料仓出口设备、箕斗装载设备无法控制，造成水料堆积井底。
井底堆料的危险性极大，容易造成井底装备无法正常运行，如果长期没有发现，堆积量大能够造成箕斗到位误判，给提升安全造成重大隐患，轻则停产检修，耽误提升效率，重则造成井筒装备损坏，箕斗重装，提升系统无法正常运行。
中矿恒扬公司研发的井底雷达堆料保护装置，专门用于井底复杂情况下，实现主井底堆料保护。
雷达堆料保护装置通过天线发射极窄且能量很低的微波脉冲信号，这个脉冲信号以光速在空间传输，遇到被测介质发生反射，反射信号被仪表接受，发射脉冲信号与接收脉冲信号的时间间隔与基准面到被测介质表面的距离成正比，通过测量发射与接受的时间间隔，来实现天线至介质表面距离的测量，当距离测量达到仓位超限距离时，满仓保护装置发出声光报警信号，断开绞车安全回路，闭锁开车。
三、雷达堆料保护优势
相控阵雷达之所以具有强大的生命力，因为它优胜于一般机械扫描雷达。它具有以下特点：
1、能对付多目标。相控阵雷达利用电子扫描的灵活性、快速性和按时分割原理或多波束，可实现边搜索边跟踪工作方式，与电子计算机相配合，能同时搜索、探测和跟踪不同方向和不同高度的多批目标，因此，适用于多目标、多方向环境。
2、功能多，机动性强。相控阵雷达能够同时形成多个独立控制的波束，分别用以执行探测、识别等多种功能，一部相控阵雷达能起到多部专用雷达的作用，因此，可大大减少系统的设备，从而提高系统的机动能力。
3、反应时间短、数据率高。相控阵雷达可不需要天线驱动系统，波束指向灵活，能实现无惯性快速扫描，从而缩短了对目标信号检测、录取、信息传递等所需的时间，具有较高的数据率。相控阵天线通常采用数字化工作方式，使雷达与数字计算机结合起来，能大大提高自动化程度，简化了雷达操作，缩短了目标搜索、跟踪，便于快速、准确地实施雷达程序和数据处理。
4、抗干扰能力强。相控阵雷达可以利用分布在天线孔径上的多个辐射单元综合成非常高的功率，并能合理地管理能量和控制主瓣增益，可以根据不同方向上的需要分配不同的发射能量，易于实现自适应旁瓣抑制和自适应抗各种干扰。
5、可靠性高。相控阵雷达的阵列组较多，且并联使用，即使有少量组件失效，仍能正常工作，突然完全失效的可能性最小。 此外，随着固态器件的发展，相控阵雷达的固态器件越来越多，甚至已生产出全固态相控阵雷达，如美国的“爱国者”雷达，其天线的平均故障间隔时间高达 15 万小时，即使有 10% 单元损坏也不会影响雷达的正常工作。
6、直观实用。本装置带有矿用隔爆兼本安型控制箱以及矿用本安型显示箱，对于操作人员来说，直接可以观察到料仓仓位，并可以根据紧急情况，通过控制箱对料仓上部皮带进行控制，确保不出现满仓的情况。
三、矿山设备发展阶段
矿山设备经历了机械化、自动化、信息化的三个阶段的发展，为矿山生产的安全、效率做出了巨大贡献。当下矿山就业出现青黄不接的局面，年轻人以及年轻人的父母都不愿意从事井下劳动，加之好多矿井采料深度增大，矿压及高温的挑战，都非常不适宜人类劳动。
在矿山经历前三个阶段发展的基础上，国家八部委2020年初及时发布关于矿山智能化发展的指导意见，既有替代人工的紧迫性，同时也是建立在各种技术的基础上展开的，时机完全成熟，矿山现场具备向智能化发展的基础。
三、何谓人工智能
人工智能：就是会学习的计算机程序，人工智能的典型应用大多都拥有深度学习的技术基础，是计算机从大量数据资料中通过自我学习掌握经验模型的结果。
矿山智能化是矿山冶金工业高质量发展的核心技术支撑，只有推动智能化技术与冶金产业融合发展，提升矿山智能化水平，才能促进我国矿山工业高质量发展。
人工智能是人类科学技术进步的结果，是机器进化的结果。
四、图像识别监控概念
图像识别：是指利用计算机对图像进行处理、分析和理解，以识别各种不同模式的目标和对象的技术，是应用深度学习算法的一种实践应用。通俗地说就是用摄像机模拟人的眼睛，用计算机模拟人的大脑，从而分析、识别、看到特定事物。它作为一个工具来帮助我们人类与外部世界进行交互。
图像识别技术：是人工智能的一个重要领域。它是指对图像进行对象识别，以识别各种不同模式的目标和对像的技术，识别过程包括图像预处理、图像分割、特征提取和判断匹配。
图像识别技术：是以图像的主要特征为基础的，对复杂图像的识别往往要通过不同层次的信息加工才能实现。
作为智能机器人的重要感觉器官，机器视觉主要进行3D图像的理解和识别，该技术也是研究的热门课题之一。
五、应用场景
1、图像识别技术，在现实生活中，最为普及的：人脸识别、身份证识别、车牌照识别等等。为生活减少了很多麻烦，省去了众多的人力物力。
2、图像识别技术还可以用到医学上，人工读片具备主观性高、重复性低、定量及信息利用度不足、耗时及劳动强度和知识经验的传承困难等难题。而通过图像识别进行读片，效率就会大大提高，准确率也会提高。
3、在工业应用中最广：视频监控。传统监控需要有人在电视墙前时刻保持高度警惕，然后再通过自己对视频的判断来得出结论，但这往往会因为人的疲劳、视觉局限和注意力分散等原因影响监控效果。但有了成熟的图像识别技术之后，再加以人工智能的支持，计算机就可以自行对视频进行分析和判断，发现异常情况直接报警，带来了更高的效率和准确度。
4、机器视觉之于人工智能的意义就是视觉之于人类的意义，而决定着机器视觉的就是图像识别技术。在机器臂终端安装视觉硬件，通过图像识别技术，可以指挥机器人按照特定目的去替代人工从事各种活动。
5、在矿山领域，通过图像识别技术我们可以发现料石与渣石的不同特征，并发出指令信号给机器人去分拣料石与渣石，通过人工智能技术去替代操作工；通过图像识别智能控制装置还可以对重点设备运行、重点岗位人员操作进行监控，确保重点设备、重要岗位的安全可靠运行；图像识别技术可以应在采料面、掘进面领域，替代人工操作。由于井下大都是高危行业，通过图像识别智能控制装置能够大量减少人为操作，因此在矿山领域图像识别技术应用将极为广泛！具体应用场景部分如下：
<1>对料石与渣石的识别；
<2>对皮带机上水料的识别；
<3>对皮带机上大石、长木条、编织袋的识别；
<4>对重点岗位的事前监督：如绞车司机；
<5>对特定地点的监控：如行车巷道人员出入、水泵房运行状况；
<6>重点设备运行监控装置：如罐笼、箕斗、绞车、掘进机、采煤机、压缩机、通风机、梭车，装车系统等；
<6>对主井底设备进行图像视频监控，远程报警。
六、团队概况
1、中矿智能装备团队由大学教授、高级工程师等核心人员组成，既对矿山现场非常熟悉，同时开展多项基础性技术研究，对图像识别软件编程、大数据算法、软件深度自学习功能架构都驾驭轻熟。由基础研究到产品延伸非常有针对性的研发，赢得矿山用户的众多好评。
2、中矿智能装备团队所涉猎的专业非常齐全，在国内矿山智能领域绝对是佼佼者，具体专业包含：机械、电气、电子、软件、编程、液压、气控、称重等等。
3、中矿智能装备团队所有研发项目都是以解决冶金矿山现场难题为抓手，具有极强的针对性，研发难度大，投入资金多，研发周期偏长。
4、中矿智能装备团队最为擅长：开展各种非标准产品的研究与应用，根据矿山现场实际尺寸及空间，因地制宜，研发出能够满足现场使用的智能化装备，通过图像识别技术与现代冶金矿山开发利用深度融合，推动智能化技术与冶金产业融合发展，提升矿山智能化水平。
七、产品优点
中矿恒扬科技有限公司研发的图像识别智能控制装置具有显著的自身特征：
其一是：综合性，根据矿山现场实际情况，综合治理，标本兼治，形成一套完整的产品体系。
其二是：主动性，从问题的来源入手，主动去发现问题，并及时报警，打破问题出现之后再解决的被动局面。
其三是：智能性，在矿山现场实景中置入图像智能识别技术，通过软件建立数据库，使系统具有深度自学习能力，替代人工监测。
当前矿山在解决现场实际问题上有以下两个弊端，急需改进！
所有解决问题的方法都有两个共性：
一是：局部性，现场各个单位根据自身遇到的问题，采取临时的局部应急措施。在某种程度上解决了现场临时的问题，但对于整个行业来说，并没有形成一套完整的解决方案。
二是：被动性，事故处理的所有方法，大都是因形成既有事故后开展实施的，没有前瞻性和预见性，属于应付措施。
中矿恒扬科技有限公司研发团队通过现场大量的调研总结，就是要在行业内形成一套解决现场难题的智能化产品体系，从根本上解决所遇到的种种难题，而不是拘泥于某一个局部的问题，更不是亡羊补牢，而是主动作为，将事故控制在萌芽状态。
八、重大意义
1、开展基础性研究，对应用领域具有颠覆式的价值，填补国际、国内技术空白，技术原创，达到国际领先水平。
2、切身保护员工身心健康，远离高浓度粉尘、噪音大空间。
3、加快推进矿山智能化发展步伐，提升矿山智能化水平。
4、机械化换人、自动化减人，智能化无人，减员增效。
5、打破行业内顽疾，促进冶金矿山工业科技进步。
6、为冶金行业树立新的标杆及标准。
