视频孪生赋能智慧矿山矿务建设：三维视频融合技术的创新与实践

  随着“双碳”目标与数字化转型的推进，智慧矿山建设已成为矿业高水平发展的核心路径。在这一进程中，凭借其虚实联动、实时感知与智能决策的优势，正推动矿山管理从“经验驱动”向“数据驱动”跨越。

  视频孪生智慧矿山解决方案，旨在通过三维可视化技术、快速建模技术、三维视频融合技术、位置智能技术等，集成矿区视频监控、物联网监测、AI智能识别分析数据及各类运营管理数据等，满足三维数字孪生矿山的管理需求，实现矿山业务智慧化联动闭环、实时实景一体化联动处置，全面助力矿山业务高效化、便捷化、精准化、科学化管理。

  本文将从技术架构、应用场景与典型案例三方面，探讨视频孪生在矿务场景中的革新价值。

  视频孪生是数字孪生技术的进阶形态，通过整合实时的监控视频流及多源感知数据、三维地理信息系统（3DGIS）、物联网（IoT）感知数据和AI（AI），构建物理矿山与数字空间的动态映射。其核心技术包括：

  三维视频融合：将实时监控视频与三维模型纹理匹配，利用拉普拉斯网格形变算法校正畸变，实现视频与空间数据的无缝联动，解决传统监控碎片化问题。

  多源数据集成：融合GIS、BIM、IoT设备数据及环境感知数据，形成统一时空基准的孪生底座，支持“天-空-地-海-管廊”多维感知与历史回溯29。

  智能分析接口：预留AI算法接口（如视频行为识别、语音分析），实现异常事件自动预警与应急响应。

  以智汇云舟的“孪舟引擎”为例，其通过低代码开发平台快速构建矿山三维实景模型，并叠加实时视频流，形成“虚实共生”的矿山全息视图。

  环境安全：实时监测瓦斯浓度、粉尘、水位等数据，结合三维模型定位风险区域，触发声光报警并推送处置预案。例如，图扑软件的瓦斯抽采系统可通过动态调整抽采强度，防止瓦斯积聚。

  人员与设备管控：利用AI识别算法，对主运过程中的人员行为进行安全识别，基于三维场景实现对人员风险行为的三维可视化联动管理，保障人员安全。当识别到人员进入危险区域、人员乘坐皮带、人员异常(危险)行为时，系统及时报警，并联动场景快速定位，弹出现场监控视频画面，帮助管理人员及时有效地发现和精准研判。可联动现场广播与现场通话或调度周边人员，提升处置效率。同时，可提供历史回溯依据，为人员安全保障、人员监督管理等提供智慧化管理手段。

  设备运维：数字孪生平台集成设备正常运行参数（如温度、振动频率），预测故障并生成维护工单。例如，输煤皮带系统可通过孪生模型模拟不同负载下的运作时的状态，优化输送效率。

  开采工艺仿真：通过三维动画模拟无底柱分段崩落法、房柱采矿法等工艺，辅助制定开采计划并培训操作人员。

  突发事件响应：当系统检测到异常（如透水、塌方），自动定位事件位置并关联周边视频、资源与应急预案，支持远程会商与资源调度。例如，辰渝科技为永晖矿企构建的孪生平台，可在10秒内启动应急流程，提升处置效率30%。

  生态修复监测：结合无人机航拍与三维建模，动态监控矿区植被恢复进度。如杭州山亚南方水泥厂通过“边开采边修复”策略，将矿山复绿效果与数字模型比对，确保生态修复达标。

  能耗优化：数字驾驶舱实时展示能耗分布，通过算法调整通风系统参数或设备正常运行模式，降低单位产品能耗（某案例中能耗下降6.8%）

  三维视频融合是视频孪生的关键技术之一，其实现步骤包括相机标定、特征匹配、位姿计算与纹理映射。相比传统三维重建，该技术简化了点云计算与三角网格重构环节，更适用于实时性要求高的矿山场景。

  智汇云舟的智慧矿山系统：通过全景视频拼接技术覆盖综采面，构建“实时实景视频孪生矿山综合态势一张图”，支持多路视频拼接浏览与重点区域“一点即视”，实现集成可视化与综合分析,供矿山生产组织、安全监管与指挥调度人员的日常使用，实现矿山的管控一体化和决策可视化。

  选煤厂可视化：利用WebGL技术将监控视频与三维场景叠加，实时展示洗煤设备正常运行参数（如振动筛频率、磁选机温度），并优化分选密度控制，提升精煤产出率15%

  尽管视频孪生技术已取得很明显的成效，但仍面临数据标准化不足、跨系统兼容性差、算力成本高等挑战。未来发展趋势包括：

  标准化建设：推动矿山数据接口与孪生模型格式的统一，如国家矿山安监局提出的“智能化标准体系”。

  边缘计算与5G融合：通过边缘节点处理实时视频流，降低云端负载，结合5G实现井下高清视频低延迟传输。

  AI自主决策：引入强化学习算法，使系统能基于历史数据自主优化开采方案与应急预案，迈向“无人矿山”目标

  由智汇云舟首倡的视频孪生与三维视频融合技术正重塑矿山管理范式，从安全、效率到可持续发展，其价值已通过多个标杆案例得到验证。随技术迭代与政策支持，智慧矿山将加速迈向“透明化、智能化、绿色化”的新阶段，为全球矿业数字化转型提供中国方案。