智能盒子+硬盤錄像機NVR+AI智能識別系統(tǒng)在煤礦行業(yè)應(yīng)用
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根據(jù)2021年9月17日國家礦山安全監(jiān)察局綜合司關(guān)于《全面開展煤礦“電子封條”推廣建設(shè)的通知》礦安綜〔2021〕55號文件通信，在全國所有在冊煤礦建設(shè)“電子封條”，通過在煤礦關(guān)鍵地點安裝攝像頭、圖像分析終端等設(shè)備，利用智能化視頻識別等技術(shù)，實時監(jiān)測分析礦井出入井人員、人數(shù)變化及煤礦生產(chǎn)作業(yè)狀態(tài)等情況，及時發(fā)現(xiàn)煤礦異常動態(tài)，自動生成、推送報警信息，實現(xiàn)全天候遠程監(jiān)測。
煤礦“電子封條”建設(shè)對象為全國所有在冊煤礦，既包括生產(chǎn)建設(shè)煤礦，也包括停產(chǎn)停建、正在實施關(guān)閉等各類型的煤礦。“電子封條”礦端安裝位置為煤礦主副井口、風(fēng)井口、車輛出入口和調(diào)度室等關(guān)鍵地點。
結(jié)合目前現(xiàn)代化高產(chǎn)高效礦井都安裝了視頻監(jiān)控系統(tǒng)，在地面設(shè)置了調(diào)度指揮中心，采取安全管理值班人員實時盯著各重點位置，及時消除隱患。但井下點多面廣環(huán)節(jié)多，難以長時間保持警覺，調(diào)度人員不可能 24 小時實時監(jiān)控，無法及時獲取相關(guān)隱患信息，所以需要研制一套視頻AI智能識別系統(tǒng)替代監(jiān)控人員，實時發(fā)現(xiàn)各種事故隱患，立即進行預(yù)警和發(fā)出控制信息，避免重大事故的發(fā)生。
通過本項目的實施，將人工智能技術(shù)和計算機視覺技術(shù)有機融入煤礦安全生產(chǎn)各個環(huán)節(jié)，能夠減少井下作業(yè)員工違章行為數(shù)量，及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備和環(huán)境事故隱患，提高煤礦安全生產(chǎn)的智能化管理水平，適應(yīng)國家安監(jiān)總局對提高煤礦自動化應(yīng)用程度的要求和我國煤礦安全高效生產(chǎn)的發(fā)展趨勢。因此視頻AI智能識別系統(tǒng)的應(yīng)用具有重要意義。
二、實現(xiàn)原理與技術(shù)藍圖
1、實現(xiàn)原理
（1）建立煤礦安全隱患危險源數(shù)據(jù)集，任何基于視頻的智能識別分析系統(tǒng)，離不開大量數(shù)據(jù)集的建立，針對每個需要監(jiān)控識別的重要工作場所，采集大量含有安全隱患的視頻和圖像數(shù)據(jù)，進行標(biāo)注，為通用模型建立提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，并能為國內(nèi)外同類研究提供相應(yīng)的支撐；
（2）基于深度學(xué)習(xí)算法，研究適合煤礦安全生產(chǎn)實際的違章行為、設(shè)備故障檢測識別和環(huán)境危險因素識別算法；提出適應(yīng)于煤礦監(jiān)控視頻的安全隱患識別算法，滿足煤礦安全生產(chǎn)實際需求。
?。?）利用煤礦安全隱患危險源數(shù)據(jù)集和煤礦安全違章行為、設(shè)備環(huán)境隱患識別算法，在礦井訓(xùn)練能夠滿足需求的識別模型；
?。?）研制煤礦視頻識別統(tǒng)一平臺設(shè)備，集成煤礦已有海量數(shù)據(jù)，進行識別、報警和設(shè)備聯(lián)動。
2、技術(shù)藍圖
?。?）、對接調(diào)度管理實現(xiàn)方案 可以將智能攝像頭或邊緣網(wǎng)關(guān)上的視頻和數(shù)據(jù)上云(公有云或私有云)，再由云端推送至調(diào)度室可視化大屏、國家礦山安全監(jiān)察局“電子封條”監(jiān)管平臺，實現(xiàn)下列五中心監(jiān)管調(diào)度。
?。?）、對接員工行為方案
三、主要功能和安裝部署方案
1、主要功能
（1）隱患識別 對各種人和物的不安全狀態(tài)、設(shè)備的異常情況進行實時識別，比如可實現(xiàn)皮帶跑偏、堆煤、撕裂、皮帶上的大煤塊、錨桿的識別及報警，必要時緊急停車，可避免由于大塊煤、錨桿造成的設(shè)備損壞、堆煤等事故?？勺R別工作面支架護幫不到位、風(fēng)窗風(fēng)門沒有關(guān)閉、岔道紅綠燈不亮等安全隱患，并進行廣播告警。
（2）人員違章違規(guī)行為識別 實現(xiàn)井下人員各種常見違章違規(guī)行為的視頻自動識別、圖像抓拍、聲音預(yù)警、實時自動統(tǒng)計分析，防止各類人員傷亡事故發(fā)生。比如違章乘坐皮帶、礦車、在軌道上行走、工作期間疲勞操作、打瞌睡、乘車時工具伸出車外，進入危險地點、在危險地點、場所行走、乘車站點擁擠等。
?。?）環(huán)境的不安全因素
2、安設(shè)位置方案
3.2.1副井位置（人員下井出入口）
1) 設(shè)備到通道出入口之間需要無遮擋，要能覆蓋整個井口區(qū)域，能看到人員出入井口情況；
2) 攝像機俯角建議為40-70度，保證前后人頭肩無遮擋的同時頭肩特征完整，攝像頭應(yīng)位于通道出入口斜側(cè)上方；
3) 具備自動和手動電調(diào)整焦距功能，查看人頭肩大小是否滿足要求；
4) 人員站在出入口邊緣前后1米時，攝像機畫面還能完全看到人員頭肩；
5)攝像頭分辨率至少達到1280*720。
副井位置（人員下井出入口）安裝位置示意圖
3.2.2主井位置（運輸設(shè)備）
1) 設(shè)備到皮帶之間無遮擋，能看到物料傳送情況。
2) 攝像機俯角建議為40-70度。
3) 具備自動和手動電調(diào)整焦距功能。
4)攝像頭畫面水平，皮帶處于整個畫面的垂直居中位置且皮帶左右兩側(cè)對稱。
5) 攝像頭分辨率至少達到1280*720。
圖4-2 主井位置（運輸設(shè)備）安裝位置示意圖
3.2.3車輛出入口（貨運車）
1) 貨運車輛出入口到攝像頭之間盡量無遮擋，保證貨運車輛完整圖像信息。
2)視頻監(jiān)控范圍覆蓋貨運車輛出入口，能夠監(jiān)控貨運車輛出入情況。
3) 攝像機俯角建議為40-70度，貨運車輛的圖像畫面占比在[1/128，1/32]范圍內(nèi)。
4) 攝像頭分辨率至少達到1280*720。
圖4-3車輛出入口（貨運車）安裝位置示意圖
3.2.4調(diào)度室（人員空崗）
1) 調(diào)度室工位到攝像頭之間無遮擋，盡量覆蓋整個調(diào)度室區(qū)域，能看到值班人員情況。
2) 具備自動和手動電調(diào)整焦距功能，確保人員形態(tài)清晰；
3) 攝像頭分辨率至少達到1280*720。
圖4-4調(diào)度室（人員離崗）安裝位置示意圖
3.2.5調(diào)度室（可視化調(diào)度通信）
正常生產(chǎn)建設(shè)的煤礦要在調(diào)度室安裝可視化調(diào)度通信系統(tǒng)，實現(xiàn)煤礦統(tǒng)一應(yīng)急會商調(diào)度管理，實現(xiàn)各級煤礦安全監(jiān)管監(jiān)察部門對煤礦進行視頻調(diào)度和指導(dǎo)，加快應(yīng)急處置響應(yīng)，提升煤礦數(shù)字化、智能化安全管理水平和應(yīng)急處置能力。煤礦應(yīng)急處置視頻智能通訊系統(tǒng)終端參數(shù)如下要求：
表4-1視頻智能通訊系統(tǒng)硬件設(shè)備參數(shù)要求
圖4-5視頻通信圖像效果示意圖
3、應(yīng)用場景說明
當(dāng)煤炭皮帶運輸機運送物料時出現(xiàn)錨桿，則立即錨桿檢測預(yù)警
風(fēng)門長時間敞開或關(guān)閉不嚴，立即預(yù)警
警戒區(qū)域有人越位闖入，或有人越位乘車
人數(shù)達到系統(tǒng)設(shè)定人數(shù)，且在較短的時間內(nèi)人數(shù)達到上限立即報警
值班睡崗提醒
值班缺崗，達到一定時間預(yù)警
簡單易用的煤礦電子封條
實施步驟
1、 安裝四個攝像頭到規(guī)定的位置，調(diào)試好攝像位置、鏡頭聚焦（或提前把焦距調(diào)好，再去裝也可以），并將其網(wǎng)絡(luò)輸出信號，連接到網(wǎng)內(nèi)交換機。
2、 將智能盒子（KJU127）通過網(wǎng)線連接到網(wǎng)內(nèi)交換機，將NVR加上需要的硬盤連接到交換機
使用電腦網(wǎng)絡(luò)訪問打開NVR硬盤錄像機監(jiān)控界面將四路頻信號看到，排放到相應(yīng)位置，并設(shè)置保形形式等內(nèi)容；同樣將KJU127通過網(wǎng)絡(luò)訪問形式打開設(shè)置與省上規(guī)定的通訊上傳信息模式，按規(guī)定設(shè)定規(guī)定的內(nèi)容，上傳的圖片和視頻格式是國家規(guī)定好的無需更改調(diào)整。
來源：陜西艾樂爾智控