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摘要：随着无人驾驶、工业互联网以及自动化生产在智慧矿山的探索应用，对智慧矿山的基础资源提出了新的需求。传统基于云平台+IP工业互联网模型已无法适应新形势的发展。本文在分析智慧矿山新业务的基础上，以视频感知平台为切入点，旨在构建分布式的、统一安全可靠、弹性可扩展的新型基础资源，通过V2V工业互联网技术、云边协同以及灵活弹性的基础设施，建立了基于V2V工业互联网智慧矿山视频感知平台，实现了智慧矿山视频资源的统一与分级调度，对智慧矿山的新兴业务的发展提供了保障，降本增效。

关键字：智慧矿山、V2V工业互联网、灵活弹性的基础设施、云边协同

1、绪论

近几年5G、大数据、人工智能等的快速发展为智慧矿山提供了技术支持，华为、中兴及华三等企业积极赋能煤矿智能化建设，联合发布智慧矿山解决方案。目前智慧矿山已经在感知层面、平台层面以及网络传输层面取得了较大进展，新型技术的发展，对智慧矿山基础资源提出了新的需求，主要表现在边缘+中心的分布式云架构部署，安全可控的网络传输技术以及弹性可扩展的基础设施的能力提供，传统的智慧矿山平台基于IP工业互联网组网，无法适应未来智慧矿山新的需求，使得数据之间进一步融合存在阻碍，信息孤岛现象仍然存在 [1]。本文在分析智慧矿山新需求的基础上，以视频一张网建设为切入点，采用基于边缘+中心的云平台架构，为解决智慧矿山视频、图像以及监控信息等数据之前不流通问题，结合视频一张网在智慧城市建设、运营商视联网等成熟应用[2]，研究了基于智慧矿山的视频感知平台的建设方案，分析了智慧矿山发展安全、低碳以及多级需求的基础上，构建基于智慧矿山的视频一张网，从灵活弹性的基础设施、云边协同的视频存储架构技术以及视联网技术三个方面进行了探讨，旨在通过视频感知平台的建设，推进了视频一张网在智慧矿山的应用，为智慧矿山的生产、监测以及无人驾驶等应用提供基础的数据保障。

2、基于V2V工业互联网智慧矿山视频感知平台关键技术分析

基于智慧矿山视频感知平台是矿山内的公共视频基础支撑平台，是视频统一采集、存储、设备管理、数据治理的应用平台[3]。除应用视频技术、物联网技术以及视频智能分析等相关技术外，需构建弹性可扩展、边缘智能及安全可控的统一视频平台[4]。

（1）灵活弹性的基础设施

数据中心是支撑视频感知平台的重要基础设施，是聚合感知层的重要载体，是赋能智慧矿山发展的战略基础资源。为适应矿山网络、算力以及未来智算业务发展，传统的以统一功率建设的数据中心已不再适用，基于适配机柜宽幅功率需求的绿色数据中心成为未来的建设模式。主要采取供电资源弹性适配、制冷技术弹性兼容、气流组织全面优化实现基础资源能源池化、服务能力提供模块化。机房内宜采用小母线，实现弹性供电。弹性方舱解决机房内弹性制冷，在建设初期，推出一体化设备实现机房弹性制冷，融合列间空调等设备，在机房内预留管道及接口，减少后期因单机柜功率提升带来的拆改工作量。

（2）V2V工业互联网技术分析

V2V工业互联网实现了多种视频应用业务的融合，其核心是自主创新、具备QoS服务质量保障特点、深度融合国密算法、可实现网络资源的自主可控新型网络通信协议-V2V协议。V2V工业互联网协议通过“去中心化”技术，提供更灵活的视频会议体验，可以在任何时间、地点、使用任意联网设备召开会议[5]。在应急指挥场景下，V2V工业互联网能快速部署临时指挥中心，实现前沿指挥和移动化指挥。相比传统IP工业互联网系统，V2V工业互联网协议价格合理、组网简单、覆盖能力强，并确保信息及网络安全，具有更高的灵活性和适用性，能更好地满足矿山需求。

（3）云边协同的视频存储架构技术

云边协同的视频存储架构技术是为满足智慧矿山海量数据提出的，结合云计算和边缘计算的视频存储和处理技术，实现视频数据的分布式存储和处理，以提高视频边缘节点处理效率，提高响应的时间。通过云边协同实现资源协同、算法协同以及数据协同。资源协同可实现资源池化、按需定义，全局共享、分时复用。算法协同通过端边云智能，分成计算，多算法仓架构，实现算法超市，算法统一按需调度。数据协同通过数据整合，并交集运算、碰撞对比以及关联数实现。

3、V2V工业互联网智慧矿山视频感知平台建设方案

3.1需求分析

矿山视频业务基本需求主要体现在视频监控，安全生产以及山生产设备状态监控、重要区域以及人员的监控智能识别。

随着无人驾驶、工业互联网以及自动化生产的需求的逐步深入，对智慧矿山的视频感知平台提出了更广的需求，主要表现在云边协同的云资源的部署与调度，高安全可靠的统一视频的承载以及可弹性扩展的基础设施资源，传统的基础架构无法适应新业务的发展，

3.2智慧矿山视频感知平台解决方案

1、智慧矿山视频感知平台总体架构

智慧矿山视频感知平台总体架构包括前端感知、视频边缘节点及视频中心节点三部分。在前端感知层部署高清摄像头，实现矿区的全面覆盖。在生产管理系统部署生产管理视频及传感器设备，为矿山安全监测及生产提供基础数据保障。同时此平台将地质信息统一纳入，通过与地质信息系统对接，实现矿山环境的监测与预警的联动。

建设边缘节点及可扩展的中心节点基础设施，为采集的视频数据提供存储、分析和处理的基础资源环境。尤其是中心节点数据中心的建设，采用智能小母线、弹性制冷的方式实现数据中心宽幅功率的要求，缩短数据中心扩展的周期。

2、V2V工业互联网承载

考虑到视频传输安全性需求，采用基于V2V工业互联网技术，实现视频数据统一安全可靠的传输。适用于智慧矿山高清视频会议、生产安全以及监管监测视频信息的可靠传输。尤其是在矿山安全应用方面，当遇到突发时间，V2V去中心化的组网方式能够实现快速部署临时指挥中心，实现前沿指挥和移动化指挥。与传统IP工业网互联网对比，V2V工业互联网更适应在智慧矿山中应用。

4、结论

基于V2V工业互联网的智慧矿山视频感知平台是智慧矿山建设的重要组成部分，本文分析对比了传统IP工业网互联网的不足，通过V2V工业互联网技术对矿山视频网络进行了优化，实现了矿山视频监控平台统一的接入，协议自主可控，安全性高。通过可实现智慧矿山云边协同的弹性基础设施的建设，实现了智慧矿山数据中心资源弹性可扩展，既节省了数据中心初期的投资又实现了数据中心基础资源的可扩展性，满足了智慧矿山新兴业务的发展需求。通过云边协同存储架构的应用，实现了边缘节点与中心节点视频资源的分布式存储与应用，既满足了智慧矿山边缘算力的需求又满足了智慧矿山全域的视频资源的共享与统一调度。基于V2V工业互联网智慧矿山感知平台可通过实时监测矿山的生产情况、设备状态、人员活动等信息，为智慧矿山无人驾驶、环境监测、安全生产、应急救援提供全面、准确的数据支持。

5、参考文献

[1]尤文顺，丁震，曹正远． 国家能源集团煤矿智能化建设探索与实践［J］．工矿自动化，2021，47（S1）： 4－7．

[2]王国法，任怀伟，庞义辉，等．煤矿智能化（初级阶段）技术体系研究与工程进展[J].煤炭科学技术，2020，48（7）：1－27．

[3]张华，李靖锋，魏红磊，等． 基于智能视频识别技术的智能化煤矿安全管理研究与应用［J］．工矿自动化，2021，47（S1）： 10－13．

[4]杨景峰．基于AI视频识别技术的井下规范操作监控系统设计［J］．陕西煤炭，2021，40（1）：4－8．

[5] 基于视联网技术的工业互联网技术白皮书 V1.0，2020