技術(shù)向“新”帶動產(chǎn)業(yè)提“質(zhì)”

——中北大學(xué)大數(shù)據(jù)與視覺計(jì)算研究所推動科研成果從實(shí)驗(yàn)室邁向生產(chǎn)線

潮從創(chuàng)新涌，千帆向“新”行。

弱光環(huán)境下綜采工作面感知、關(guān)鍵設(shè)備狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測、云邊端一體化三維實(shí)景融合……中北大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院大數(shù)據(jù)與視覺計(jì)算研究所堅(jiān)持面向?qū)W術(shù)前沿、面向重大戰(zhàn)略需求、面向區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會需求，以科技創(chuàng)新賦能產(chǎn)業(yè)發(fā)展，以產(chǎn)業(yè)需求牽引技術(shù)突破，積極探索產(chǎn)教融合新路徑，增強(qiáng)科技創(chuàng)新和社會服務(wù)能力，在新質(zhì)生產(chǎn)力賽道上不斷展現(xiàn)新作為。

堅(jiān)持原創(chuàng)性研發(fā)，突破關(guān)鍵技術(shù)瓶頸，智能礦山云平臺形成引領(lǐng)示范

“24小時(shí)對井下綜采面監(jiān)測和告警、運(yùn)輸皮帶智能分析、井下作業(yè)人員違規(guī)行為分析與識別……煤礦安全生產(chǎn)面臨的關(guān)鍵問題，如今在云平臺上刃迎縷解。”7月29日，華晉焦煤有限責(zé)任公司技術(shù)處處長、項(xiàng)目負(fù)責(zé)人姚晉國通過電子顯示屏模擬畫面邊演示邊講解。

姚晉國所說的云平臺是運(yùn)用大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)，對煤機(jī)裝備運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集和分析，從而實(shí)現(xiàn)對設(shè)備狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控和故障預(yù)警的智能礦山云平臺。他解釋，該關(guān)鍵技術(shù)研究項(xiàng)目應(yīng)用后，可達(dá)成遠(yuǎn)程監(jiān)控看得全、遠(yuǎn)程操控看得準(zhǔn)、預(yù)警聯(lián)動看得懂，真正實(shí)現(xiàn)以“智”增安、降本。

煤礦智能化代表著煤炭先進(jìn)生產(chǎn)力的發(fā)展方向，是煤炭工業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的核心技術(shù)支撐。2021年10月，山西省科技廳聚焦國家重大戰(zhàn)略和山西高質(zhì)量發(fā)展需求，凝練形成山西省科技重大專項(xiàng)計(jì)劃“揭榜掛帥”項(xiàng)目，中北大學(xué)牽頭揭榜“智能礦山云平臺關(guān)鍵技術(shù)研究”項(xiàng)目，該校計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院執(zhí)行院長、國家級信創(chuàng)現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)學(xué)院執(zhí)行院長秦品樂成為技術(shù)掛帥人。

“井下綜采工作面存在環(huán)境光線照度低、實(shí)時(shí)感知能力差、關(guān)鍵設(shè)備監(jiān)控手段單一等問題，如果采用國外相應(yīng)解決方案，不僅成本高，還存在數(shù)據(jù)安全隱患。”針對這些行業(yè)堵點(diǎn)、難點(diǎn)，秦品樂帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)軟硬件齊發(fā)力，研發(fā)基于國產(chǎn)成像芯片和圖像處理芯片，研制微光相機(jī)和紅外相機(jī)，實(shí)現(xiàn)環(huán)境三維點(diǎn)云、微光和紅外圖像的融合算法，為基于信創(chuàng)技術(shù)的智能綜采面數(shù)字孿生系統(tǒng)提供有力數(shù)據(jù)支撐。

“立項(xiàng)之后，我們目標(biāo)明確，聚焦關(guān)鍵技術(shù)瓶頸開展科研攻關(guān)。”秦品樂介紹，兩年多來，團(tuán)隊(duì)堅(jiān)持原創(chuàng)性研發(fā)，圍繞生產(chǎn)數(shù)據(jù)“采、傳、存、算”等環(huán)節(jié)，構(gòu)建基于國產(chǎn)設(shè)備和技術(shù)的環(huán)境感知、實(shí)時(shí)互聯(lián)、分布存儲、分析決策、動態(tài)預(yù)測、自主可信的云邊端一體化智能礦山云平臺，研究成果應(yīng)用于華晉焦煤有限責(zé)任公司沙曲二礦，以實(shí)現(xiàn)綜采和掘進(jìn)環(huán)境的實(shí)時(shí)動態(tài)感知及工作設(shè)備的智能監(jiān)測、基于國產(chǎn)實(shí)時(shí)/時(shí)序數(shù)據(jù)庫的生產(chǎn)實(shí)時(shí)監(jiān)測數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)存儲，以及基于智能礦山云平臺數(shù)字底座的綜采裝備智能故障診斷等，為礦山智能開采及產(chǎn)業(yè)集群提供核心技術(shù)支撐，形成完整的國產(chǎn)自主智能礦山云平臺示范體系。

“現(xiàn)在智能礦山云平臺采用微光、紅外攝像頭等多模態(tài)數(shù)據(jù)融合技術(shù)，有效提升了礦井復(fù)雜環(huán)境下的安全作業(yè)能力。”秦品樂告訴記者，關(guān)鍵技術(shù)可在粉塵、水霧彌漫等幾乎沒有光的情況下捕捉到清晰影像，可及時(shí)發(fā)現(xiàn)礦井中潛在危險(xiǎn)，為礦井安全管理工作提供強(qiáng)有力支持。“現(xiàn)已實(shí)現(xiàn)在極低照度，比如光照度僅為10-3lux環(huán)境下，攝像頭依然能清晰成像。可謂‘沒有陽光也燦爛’！”

一屏觀全局，三維實(shí)景呈現(xiàn)，城市“會思考”更智慧

“這么大場景不需要切換，在一面屏上就可以看全景，而且是三維立體實(shí)景呈現(xiàn)？”“對，這是通過多路攝像頭實(shí)現(xiàn)的3D化一屏顯示。”

一問一答之間，鼠標(biāo)輕輕滑動，秦品樂通過大顯示屏將云邊端協(xié)同框架下“AI+視頻”應(yīng)用于智慧城市的應(yīng)用場景一一展示，鼠標(biāo)移動到哪個(gè)區(qū)域，其地理數(shù)據(jù)立刻可視化為三維立體實(shí)景地圖，盡收眼底，還可實(shí)時(shí)查看監(jiān)控視頻及數(shù)據(jù)。

這就是中北大學(xué)全國產(chǎn)化智能視覺云邊端協(xié)同處理解決方案，是利用云計(jì)算、邊緣計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對三維實(shí)景數(shù)據(jù)采集、處理、存儲、分析、展示和管理的一體化平臺。該方案不僅能應(yīng)用于智能礦山，還不斷向縱深發(fā)展，輻射、溢出到其他行業(yè)，為不同場景提供高效、穩(wěn)定、安全的三維實(shí)景服務(wù)，如智慧城市、智慧交通、智慧校園、智慧工廠等。

“利用電子技術(shù)構(gòu)建起虛擬防護(hù)網(wǎng)，通過在特定區(qū)域部署傳感器和監(jiān)控設(shè)備，當(dāng)有人或物體進(jìn)入預(yù)設(shè)警戒區(qū)域時(shí)，系統(tǒng)會立即觸發(fā)報(bào)警，并通過多種方式將警情傳遞給管理人員。”在展示智慧城市三維實(shí)景應(yīng)用時(shí)，秦品樂詳細(xì)介紹了電子圍欄報(bào)警功能。他表示，云邊端協(xié)同處理解決方案還可應(yīng)用于視頻監(jiān)控—投影融合、車流量分析可視化等場景。

如今，很多人開車上班前，習(xí)慣查看手機(jī)避開擁堵路線；坐公交前，先查詢公交車路線、站點(diǎn)距離、實(shí)時(shí)路況等信息。云邊端協(xié)同處理解決方案助力智慧交通，不僅能為群眾提供詳細(xì)出行信息，還能提供流暢的停車體驗(yàn)，緩解“出行焦慮”。

“以前的停車場對網(wǎng)絡(luò)條件依賴較大，一些偏遠(yuǎn)的山區(qū)景區(qū)或地理位置特殊的河岸景區(qū)，客流處于高峰期時(shí)，現(xiàn)場信號就會變差。”山西建投靜態(tài)交通公司數(shù)字事業(yè)部市場部經(jīng)理王亞峰說，公司積極探尋解決方案，中北大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院為其量身打造，形成“端+云+大數(shù)據(jù)”業(yè)務(wù)體系和新管理模式，解決了此類場景下停車難題，同時(shí)為停車行業(yè)未來發(fā)展提供了嶄新思路。

目前，包括太原市學(xué)府智能停車樓、汾河景區(qū)停車場、呂梁市汾陽醫(yī)院停車樓在內(nèi)的全省約280個(gè)停車場已應(yīng)用此項(xiàng)新技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了無人值守自助繳費(fèi)功能。

王亞峰表示，公司將持續(xù)深化與中北大學(xué)“產(chǎn)學(xué)研用”合作，推動前沿創(chuàng)新成果在省內(nèi)落地，聚焦數(shù)字化轉(zhuǎn)型，以新質(zhì)生產(chǎn)力為牽引，搶抓智慧停車及新能源等產(chǎn)業(yè)發(fā)展新機(jī)遇，構(gòu)建全省停車資源“一張網(wǎng)”，為助力全省數(shù)字經(jīng)濟(jì)和產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型作出新貢獻(xiàn)。

產(chǎn)教融合新模式，追趕變領(lǐng)跑，深耕研發(fā)謀“新”求“質(zhì)”

窗明幾凈的辦公室，鍵盤敲擊聲此起彼伏，處處洋溢著創(chuàng)新活力，創(chuàng)業(yè)氛圍撲面而來。今年4月，中北大學(xué)大數(shù)據(jù)與視覺計(jì)算研究所科研團(tuán)隊(duì)入駐“晉創(chuàng)谷·太原”，推動成果加速孵化轉(zhuǎn)化，運(yùn)用新技術(shù)、新方法、新模式孕育新質(zhì)生產(chǎn)力，為科研創(chuàng)新帶來更多研究方向和目標(biāo)，提供更多前沿技術(shù)需求和應(yīng)用場景。

“這里提供了優(yōu)越的資源和環(huán)境，加速了科研成果產(chǎn)出，拉近了科研與企業(yè)需求的距離。”中北大學(xué)復(fù)雜系統(tǒng)建模與仿真專業(yè)博士陳作鈞在課題組參與“智能礦山云平臺關(guān)鍵技術(shù)研究”項(xiàng)目的研發(fā)。同專業(yè)的趙鵬程博士負(fù)責(zé)端側(cè)技術(shù)，亦是市場主體對接負(fù)責(zé)人。在創(chuàng)業(yè)過程中，他們感受頗深：“我們不僅學(xué)會了如何將抽象的科研成果轉(zhuǎn)化為具體的產(chǎn)品或服務(wù)，還在團(tuán)隊(duì)管理和項(xiàng)目推進(jìn)中鍛煉了領(lǐng)導(dǎo)力和項(xiàng)目管理能力，為職業(yè)發(fā)展拓寬了渠道。”

“之前學(xué)校側(cè)重于理論研究，學(xué)生真正參與產(chǎn)品研發(fā)的機(jī)會不多。培養(yǎng)方式的改變，為他們的發(fā)展找準(zhǔn)了‘發(fā)力點(diǎn)’。”入駐“晉創(chuàng)谷·太原”、擔(dān)任深眸遠(yuǎn)見（山西）技術(shù)有限公司總經(jīng)理的中北大學(xué)教師于一介紹，自主研發(fā)的全國產(chǎn)化智能視覺云邊端協(xié)同處理解決方案系統(tǒng)平臺的全線產(chǎn)品，在第九屆上交會、第二十五屆高交會等展會相繼亮相，超微光成像產(chǎn)品和AI邊緣計(jì)算產(chǎn)品的應(yīng)用場景引人關(guān)注。歸來后，項(xiàng)目考察接待、業(yè)務(wù)洽談對接幾乎成了他的“主業(yè)”。

“晉創(chuàng)谷還將為我們提供1000平方米的生產(chǎn)車間，年底投入使用，用于邊、端側(cè)硬件產(chǎn)品組裝。”望著窗外忙碌的施工現(xiàn)場，有過創(chuàng)業(yè)經(jīng)歷的秦品樂說，“全力打通從實(shí)驗(yàn)室到市場‘最后一公里’，讓專業(yè)的人干專業(yè)的事，市場能解決的就用市場解決。此次與深圳一家科技公司合作后，以最迅速的方式形成生產(chǎn)力，極大鼓舞了研發(fā)團(tuán)隊(duì)的信心。”

超微光成像產(chǎn)品和AI邊緣計(jì)算產(chǎn)品進(jìn)入小批量應(yīng)用階段，現(xiàn)已應(yīng)用于某軍工企業(yè)和某煤礦企業(yè)；高靈敏度伺服驅(qū)動器完成核心芯片設(shè)計(jì)及工程樣片，可針對工業(yè)場景試用……近年來，秦品樂帶領(lǐng)企業(yè)（團(tuán)隊(duì)），先后獲得專利28項(xiàng)、軟件著作權(quán)41項(xiàng)，山西省科技進(jìn)步二等獎1項(xiàng)、山西省“五小六化”科技競賽二等獎1項(xiàng)，參加了工信部等單位組織的特種機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈“揭榜”，在“微型伺服驅(qū)動”榜單中獲評優(yōu)秀方案。秦品樂表示，新興領(lǐng)域沒有先例可循，沒有模板參照，必須把握機(jī)遇、敢于作為，不遺余力育“新”提“智”興產(chǎn)業(yè)，贏得發(fā)展主動權(quán)。

記者手記

作為基礎(chǔ)研究主力軍和重大科技突破策源地的高校，在推動傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)升級、新興產(chǎn)業(yè)壯大、未來產(chǎn)業(yè)培育上具有先天優(yōu)勢。

記者深入中北大學(xué)采訪，清晰感知到來自高?？蒲幸痪€師生干事創(chuàng)業(yè)的洶涌激情和澎湃動力。秦品樂作為學(xué)科帶頭人，堅(jiān)持原創(chuàng)性研發(fā)，聚焦重大科學(xué)問題與關(guān)鍵技術(shù)瓶頸，牽頭揭榜我省科技重大專項(xiàng)計(jì)劃項(xiàng)目，勇?lián)夹g(shù)掛帥人，針對關(guān)鍵技術(shù)難題開展聯(lián)合攻關(guān)，不斷向科學(xué)技術(shù)的廣度和深度進(jìn)軍，為新質(zhì)生產(chǎn)力的形成和發(fā)展注入原動力。

如果說科技創(chuàng)新的原始突破是“從0到1”，那么科技成果轉(zhuǎn)化則是“從1到無窮”的躍遷。在科技攻關(guān)和成果轉(zhuǎn)化的路上，秦品樂團(tuán)隊(duì)注重應(yīng)用牽引、突破瓶頸，圍繞超微光成像技術(shù)和AI邊緣計(jì)算技術(shù)等領(lǐng)域，解決行業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展中的重大問題，推動產(chǎn)業(yè)迭代升級。同時(shí)，秦品樂潛心育人，始終踐行師生共研共創(chuàng)，帶領(lǐng)他們在企業(yè)真實(shí)研發(fā)項(xiàng)目中“摸爬滾打”，旨在培養(yǎng)更多高素質(zhì)應(yīng)用型人才，夯實(shí)新質(zhì)生產(chǎn)力人才“底座”。

高校是教育、科技、人才一體推進(jìn)的核心。新征程上，要牢牢把握高質(zhì)量發(fā)展這個(gè)首要任務(wù)，積極培育和發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力，肩負(fù)起新時(shí)代高等教育的重要使命。