礦井安全自動智能視頻系統(tǒng)的應(yīng)用研究

【摘要】針對煤礦當前監(jiān)控系統(tǒng)功能單一，進對監(jiān)控位置的圖像進行傳送和存儲，不能對視頻信息進行有效的分析、處理。將礦井生產(chǎn)的安全性與智能視頻技術(shù)進行有機的結(jié)合，通過聲光等技術(shù)的融合，以行為管理為核心，設(shè)計一種安全智能視頻系統(tǒng)。

【關(guān)鍵詞】視頻系統(tǒng);設(shè)計原則;預(yù)警;智能化

1系統(tǒng)概況

目前，礦井中各個作業(yè)面已完成了光纖通信，該傳輸作業(yè)的實現(xiàn)具有較好的條件及環(huán)境，而為了生產(chǎn)所建立的智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)可以應(yīng)用已有信息系統(tǒng)中的主干傳輸網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)。系統(tǒng)所具有的功能主要包含：堆煤檢測預(yù)警、空頂作業(yè)預(yù)警、超循環(huán)作業(yè)預(yù)警、違規(guī)抓拍、違規(guī)人員及車輛的關(guān)聯(lián)性分析等。

2系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)遵循的原則

2.1安全性。在設(shè)計的過程中必須嚴格遵循這一原則，系統(tǒng)所采取的設(shè)備必須與礦井下的安全要求相吻合，并且通過MA認證。在安全性的基礎(chǔ)上來提升系統(tǒng)所具有的性能。

2.2簡單易用。軟件的操作頁面較為清晰明確，具有較強的簡便性，操作人員只需要進行相應(yīng)的培訓(xùn)就可以實施操作。系統(tǒng)的安裝也極為簡單，安裝及維護都十分方便。所運用的數(shù)據(jù)庫及操作系統(tǒng)具有十分簡單的維護性;應(yīng)用軟件的安裝及使用較為簡便。系統(tǒng)內(nèi)部所安裝的軟件、硬件及相關(guān)設(shè)備都進行了模塊化處理，前端使用了嵌入式設(shè)備，可以以系統(tǒng)的需求來添加及更換板塊，確保系統(tǒng)具備較強的可維護性。具有較多的優(yōu)勢，如較強的可操性、簡單的界面等，促使數(shù)據(jù)的處理更為簡便、迅速。業(yè)務(wù)有著明確的流程，與日常業(yè)務(wù)的處理相符合;系統(tǒng)的數(shù)據(jù)易于維護，可以開展自動化備份，數(shù)據(jù)的恢復(fù)較為迅速。

2.3拓展性。系統(tǒng)所運用的接口為標準TCP/IP，硬件平臺具有較強的拓展性，當產(chǎn)生新業(yè)務(wù)的時候，利用預(yù)先所設(shè)定的標準來拓展業(yè)務(wù)范圍。確保業(yè)務(wù)添加時，不需要對系統(tǒng)的框架進行改良，確保系統(tǒng)可以開展靈活的拓展。對日后的發(fā)展及改良進行綜合考

慮，在產(chǎn)品類型的選擇、管理的容量等各個方面都可以實現(xiàn)換代及擴展。因此，從產(chǎn)品及技術(shù)的角度上講，該系統(tǒng)具備較強的兼容性。

2.4可靠性。該原則要求在設(shè)計的過程中必須盡可能降低風險，增強風險的抵抗能力。在選擇設(shè)備及設(shè)計方案的時候應(yīng)當保證系統(tǒng)可以持續(xù)穩(wěn)定的運行，盡可能降低故障的發(fā)生概率。確保該系統(tǒng)具備持續(xù)運行及容錯的能力。

3系統(tǒng)架構(gòu)

3.1設(shè)備構(gòu)成

智能視頻系統(tǒng)的硬件構(gòu)成主要有井下及機房兩部分。井下所運用的設(shè)備主要包含了：ZB127-Z聲光報警器、無線發(fā)射器、天線等;機房內(nèi)所安裝的設(shè)備主要有：網(wǎng)絡(luò)儲存主機、視頻綜合平臺等;該系統(tǒng)中的所有通信設(shè)備都需要借助于井下環(huán)網(wǎng)。

ZB127-Z聲光報警器的功能在于完成現(xiàn)場的語音提示及燈光提示;KBA127礦用隔爆冷光源網(wǎng)絡(luò)攝像頭主要安裝在空頂作業(yè)、超循環(huán)作業(yè)及堆煤的預(yù)警、抓拍系統(tǒng);KDW660/12B UPS電源所發(fā)揮的作用在于為礦井中的攝影器提供持續(xù)的12V電源，確保系統(tǒng)維持穩(wěn)定的運行。

3.2軟件系統(tǒng)構(gòu)架

軟件系統(tǒng)的構(gòu)成主要包含了后臺服務(wù)軟件、數(shù)據(jù)系統(tǒng)及用戶界面。

（1）對系統(tǒng)而言，服務(wù)軟件是其最關(guān)鍵的部分，所有開展智能化分析的代碼都需要在這個平臺進行集成。軟件中主要涵蓋了6個核心的智能視頻識別單元，分別為空頂作業(yè)識別、抓拍識別等

（2）數(shù)據(jù)庫主要運用了SQL Server 2012企業(yè)級數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，該系統(tǒng)為新型的數(shù)據(jù)平臺產(chǎn)品，不僅可以對現(xiàn)存的數(shù)據(jù)平臺進行有效的拓展，而且可以適用于云技術(shù)及平臺，同時可以迅速制定出有效的處理方案，確保私有云及公有云之間實現(xiàn)數(shù)據(jù)的拓展及應(yīng)用的遷移。該系統(tǒng)可以為企業(yè)的基礎(chǔ)框架提供最大的支持，主要對核心業(yè)務(wù)的各項功能及解決方法提供最好的性能及可行性。該系統(tǒng)不僅可以對各種智能化視頻的實時及歷史數(shù)據(jù)進行儲存，而且可以對相關(guān)數(shù)據(jù)進行挖掘及處理。

（3）界面軟件所運用的系統(tǒng)為B/S，對目前所流行的各個核心瀏覽器都有著支持作用，具有多個功能，如開展實時地監(jiān)控及報警、對報表進行統(tǒng)計等。

4系統(tǒng)的核心功能

4.1帶式輸送機膠帶的堆煤預(yù)警功能

目前，主要運用絆線檢測技術(shù)來檢測帶式輸送機膠帶出現(xiàn)的堆煤問題，該技術(shù)指的是對隨意一個視頻，可以基于實際需求來在圖像中設(shè)置多個絆線，并規(guī)定其不能穿越方向，當有物料超越了這個警戒線的時候，就可以做出報警。在該設(shè)備尾部堆煤的視頻中設(shè)置一個二級報警裝置，使輸送機的尾部及破碎機的周圍可以做出堆煤預(yù)警。根據(jù)堆煤的程度來進行劃分，主要有兩種等級，分別為緊急與提醒，告警閥值可以手動輸入到系統(tǒng)內(nèi)。這兩種等級的告警都應(yīng)當具備聲光報警功能，提醒、緊急告警的顏色分別為黃色與紅色，當發(fā)生緊急告警的時候，可以發(fā)送停機信號。

4.2空頂作業(yè)預(yù)警功能

本次預(yù)警所采取的技術(shù)主要為模型及人體兩種識別技術(shù)，智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)與人員定位、聲光報警等系統(tǒng)相互聯(lián)動，確保人員在進到空頂區(qū)域之時做出報警，與該區(qū)域之間的距離較小時做出預(yù)警。與人員定位系統(tǒng)內(nèi)所形成的各個數(shù)據(jù)形成有效的關(guān)聯(lián)，通過運用定位系統(tǒng)內(nèi)部的數(shù)據(jù)庫來有效辨別出人員的信息，只有支護人員進入到空頂區(qū)域才不會發(fā)生報警，而其他人員一旦進入就會做出報警。在發(fā)生預(yù)警的時候，現(xiàn)場會出現(xiàn)紅色聲光報警，地面監(jiān)控平臺出現(xiàn)報警并進行截圖記錄。

4.3超循環(huán)作業(yè)預(yù)警功能

這類預(yù)警不僅采取了拌線檢測技術(shù)，還采用了環(huán)境智能識別技術(shù)，該技術(shù)指的是通過對背景的轉(zhuǎn)變進行智能化識別，以有效檢測出某個物體運行的軌跡及方向，通過運用智能化的分析方法，依靠一些標定，通過對固定視頻范圍中的各個條件進行檢測，確保兩條直巷及聯(lián)巷形成連通的時候可以實現(xiàn)超循環(huán)作業(yè)預(yù)警。如果超出了規(guī)定的距離，現(xiàn)場就會做出紅色的聲光報警，地面監(jiān)控中心也會呈現(xiàn)出相應(yīng)的畫面，并且對其進行截圖及儲存，在出現(xiàn)預(yù)警的時候可以及時發(fā)送停機信號。在系統(tǒng)之中，循環(huán)進度可以基于作業(yè)章程來進行設(shè)置，超循環(huán)作業(yè)應(yīng)當維持1～30m的識別距離，其偏差應(yīng)當?shù)陀?m。

4.4人員及車輛的抓拍功能

各巷道存在的三岔口及風門部位常常會產(chǎn)生因人員不當?shù)牟僮餍袨槎霈F(xiàn)風門受損、車輛相碰撞等問題，如果破碎機、梭車等設(shè)備沒有停止運行，系統(tǒng)將會作出危險區(qū)域的預(yù)警，并在破碎機周圍進行報警及語音提示。抓拍系統(tǒng)的目的對操作人員出現(xiàn)的違規(guī)操作進行抓拍，并指導(dǎo)人員按照規(guī)定操作。危險區(qū)域預(yù)警還可以分布在巷道三岔口及風門等部位。

4.5查詢、統(tǒng)計、語言提示、數(shù)據(jù)備份機報表打印功能

對于智能視頻系統(tǒng)及其他物聯(lián)網(wǎng)傳感器系統(tǒng)所形成的大數(shù)據(jù)，可以借助智能視頻分析軟件來對其進行有效的學(xué)習(xí)及挖掘，對各種類型的報警信息進行匯總，并形成相關(guān)的分析報告，針對高危區(qū)域，操作人員列出排行榜。系統(tǒng)具有報表查詢及統(tǒng)計的功能。

系統(tǒng)可以與人員定位、其他物聯(lián)網(wǎng)傳感系統(tǒng)內(nèi)的數(shù)據(jù)相連接，嚴格核查違章人員及車輛的信息，形成違章報表的查詢及儲存，針對特定范圍內(nèi)的人員進入做出管理與預(yù)警。用戶可以依據(jù)使用限制狀況來設(shè)置各類預(yù)警及報警的條件，當智能監(jiān)控觸及到該條件的時候，系統(tǒng)可以對大屏幕內(nèi)將預(yù)警畫面進行實時顯示及儲存，并且設(shè)有語音提示功能。當有預(yù)警或報警產(chǎn)生之后，在大屏幕中可以實時顯示告警信息，并彈出現(xiàn)場的畫面。各個子系統(tǒng)所包含的信息，如地址、門禁、報警圖形等都可以儲存在數(shù)據(jù)庫內(nèi)。同時，系統(tǒng)為用戶提供了簡單、有效的方式，有助于他們對以往的數(shù)據(jù)進行更好的檢索及查閱。并且可以對數(shù)據(jù)進行備份及對報表進行打印的功能。可以通過時間、地質(zhì)等各個信息來查詢以往的數(shù)據(jù)。

5系統(tǒng)的應(yīng)用

目前，礦井采用2臺堆煤預(yù)警攝像機、8臺空頂作業(yè)預(yù)警裝置、8臺超循環(huán)作業(yè)預(yù)警裝置、7臺抓拍裝置。

堆煤預(yù)警主要涵蓋了主帶式輸送機頭和主運巷道帶式輸送機的相連部位;超循環(huán)作業(yè)的預(yù)警主要涵蓋回風大巷掘進頭、帶式輸送機運輸大巷及輔運大巷的掘進頭、運輸斜巷的掘進頭?？枕斪鳂I(yè)的預(yù)警主要涵蓋回風大巷的掘進頭、帶式輸送機運輸大巷的掘進頭、輔運大巷的掘進頭、輔助運輸斜巷的掘進頭。抓拍預(yù)警應(yīng)當設(shè)置在礦井中各個需要檢測的區(qū)域，其主要包含了聯(lián)巷風門、回風大巷的機頭等。

6結(jié)語

自從煤礦選用智能視頻系統(tǒng)之后，堆煤事故的停機時間得到了極大降低，操作人員進行空頂作業(yè)的違規(guī)現(xiàn)象也得到極大避免，超循環(huán)作業(yè)的流程得到規(guī)范，同時也極大降低了操作人員的違規(guī)行為，避免了損失。因此，該系統(tǒng)的應(yīng)用不僅可以保證工作人員及礦井的安全，而且可以提高相應(yīng)的經(jīng)濟效益。

參考文獻：

[1]趙來鎖.數(shù)字工業(yè)視頻監(jiān)控系統(tǒng)在煤礦的應(yīng)用與探討[J].內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟，2018（23）：66-68.

[2]孫繼平.煤礦信息化自動化新技術(shù)與發(fā)展[J].煤炭科學(xué)技術(shù)，2016（1）：19-23.

[3]張玉，郭紅丹.傳感器在煤礦監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[J].現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備，2016（1）：25-26.

作者簡介：

田鵬飛（1983-），男，漢族，山西柳林人，本科，工程師，研究方向：煤礦信息化、智能化。