目前，部分煤矿的综采工作面虽已实现可视化监控，但仍采用传统的监控模式， 只能呈现局部视角的分镜头画面监控，无法对大场景进行全局实时性监测和把握；缺乏对多模式、多数量图像信息的无缝融合与集中展示， 具体问题主要体现在3个方面：

（1） 看不全

无法一次性看全综采工作面全景， 当“三机”启停、移动、收放等工序衔接时，存在液压支架行程是否到位不清楚、刮板输送机堆煤、煤量和速度异常难以发现等问题。

（2） 看不准

上滚筒碰撞护帮板：上滚筒前支架的护帮收放不到位，导致割煤机碰撞事故。

上滚筒碰撞前探梁：上滚筒前支架前探梁回退不到位，导致割煤机碰撞事故。

下滚筒探底不到位：下滚筒摇臂角度不够，导致底板起伏，推移刮板输送机困难。

（3） 无空间感

不同摄像机从不同角度将数据传至远控中心时，由于视频缺乏连续性，无法全方位地观察煤机状态和煤壁情况，导致远控司机缺乏空间感。

井下视频看不全、看不准、无空间感是制约设备远控操作的关键问题。为解决上述问题，陕煤集团神木红柳林矿业有限公司研发出综采工作面全景视频拼接技术，充分考虑了安全性、全局性、实用性和可维护性，全景还原综采工作面现场，实现时空一致性感知、非接触式一体化感知，改变了仅依靠传感器和零散摄像头“盲采式”的“一键采煤” 现状。

创新技术

视频拼接传输主要采用5G 网络进行信号回传，整体由摄像仪、5GpRRU、rHUB和BBU等组成。视频信号由摄像仪发出，5GpRRU接收，经过rHUB和BBU，最后上传到机房核心交换机。

（1） 综采工作面平均分配6个5GpRRU，摄像机自带5G模组，在每个液压支架处部署1个5G模组，采用强磁式安装方式，具有链路清晰、线路少、安装简单的优点。

（2） 通过将液压支架处的多路零散摄像机进行融合，给井上远控人员提供工作面全景的视频画面，使采煤机、刮板输送机、液压支架的运行态势尽收眼底，打破视频离散的现状，实现对采煤机、刮板输送机、液压支架的全景宏观监视、远控。

（3） 结合部署在采煤机机身处的摄像机，捕捉上滚筒碰撞帮板、上滚筒碰撞前探梁等细节。同时与采煤机远控系统对接，获取采煤机速度、姿态等信息。

（4） 综采工作面全景视频拼接技术采用全景拼接的广角摄像仪、特殊点位摄像仪等视频采集设施，通过骨干网络设施，承载视频流的回传，搭建视频服务器、AI服务器，承载视频接入、拼接、AI分析等；利用调度大屏、远程控制台，实现全景拼接后的视频呈现、信息显示、远程操控等功能，具体设备部署方案如图1所示。

图1 设备部署设计方案

功能特性

综采工作面全景视频拼接技术，通过一个全景可视的视频管理平台，实现动态跟机全景视频、全采面视频巡航、刮板输送机/滚筒特写、一点即视、语音对讲、综采仪表盘、视频回放等功能。

（1） 利用全景视频拼接技术，将独立的相机视频变换到同一个坐标系中，通过变形校正、边缘融合处理，得到完整的大范围全景视频。参与拼接的相机自带拾音功能，可根据采煤机位置，调取最近的相机音频，合并至拼接视频中。远控端可通过现场获取整个采煤机的图像和声音，实时掌握生产状态。

（2） 除采煤机的跟机拼接外，全景视频拼接技术支持全部采煤工作面的视频拼接，手动切换拼接画面，可实现整个综采工作面的视频巡航。在对综采工作面进行全景监视时，通过鼠标点击全景视频上的相机图标，即可实现对相应位置相机视频的调用查看，无需记录摄像机的位置、编号、数量及其控制范围，从而减轻操作负担，实现纵览全局和细节把控的有机结合。

（3） 在应用界面上调用部署在特殊点位的相机视频，与全景视频形成互补，精确指导远程操控作业，确保采煤生产的“三平两直”要求。通过与智能采煤系统对接，呈现煤机动态位置、速度、摇臂角度、滚动高度、截割电流等信息。

（4） 综采工作面全景视频拼接技术支持对单路相机视频、动态跟机全景视频、全部采煤工作面拼接视频3类视频进行存储和回放。视频区域发生意外情况或者其他情况需要沟通时，工作人员通过点击全景画面中现场人员附近的对讲按钮，即可与现场人员进行沟通交流。

（5） 全景可视化系统的技术架构（图2）可分为感知层、联接层、边缘平台层和中心平台层。其中，感知层主要涵盖用于全景拼接的广角相机、特殊点位相机等视频采集设施；连接层主要涵盖接入网络（5G）、骨干网络设施，承载前端视频流的回传；边缘平台层主要涵盖视频服务器、AI服务器、第三方应用平台，承载视频接入、拼接、AI 分析等功能以及第三方应用，第三方应用是指全景监控的呈现终端，包括IOC调度大屏、远程控制台，实现全景拼接后的视频呈现、信息显示、远程操控等功能。

 图2 全景可视化系统技术架构

技术优势

支撑综采工作面全景视频拼接技术落地的3类核心技术分别是动态视频拼接算法、高可靠5G切片网络和“三不沾”（不沾灰、不沾煤油、不沾水）摄像头。其中，综采工作面视频拼接核心算法及“三不沾”摄像头属行业内首次创新及落地实践。

相比于现有的井下“九宫格”画面，综采工作面全景视频拼接技术通过视频拼接、AI智能算法等技术，可将综采工作面实际场景形成一幅“长长的画卷”，在井上即可观看，实现了对综采工作面全貌“看的全、看的清、看的懂、有空间感”，进而支撑综采工作面远程操控的落地。

传统的“一键采煤”主要以井下现场操作为主、远程控制为辅，由于不能及时掌握采煤工作面的实时信息，无法实现真正意义上的无人或少人化作业，通过综采工作面全景视频拼接技术的应用，可实现综采工作面工作人员减少至4人以下， 由井下主控转变到井上主控，员工的工作幸福感大幅提升。