智能視頻監(jiān)控技術(shù)在煤礦生產(chǎn)中的應(yīng)用

李曉明?安夢(mèng)洋

摘 要：隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，圖像視頻技術(shù)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，智能視頻監(jiān)控技術(shù)也在煤礦生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用。煤礦井下環(huán)境復(fù)雜，生產(chǎn)條件惡劣，應(yīng)用智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)具有重要意義，其不僅能夠提高井下生產(chǎn)的信息化管理水平，而且能夠減少安全生產(chǎn)事故的發(fā)生，真正實(shí)現(xiàn)了通過(guò)現(xiàn)代化的科技手段來(lái)消除煤炭開(kāi)采過(guò)程中的各類問(wèn)題。本文簡(jiǎn)要介紹了智能視頻監(jiān)控技術(shù)在煤礦生產(chǎn)中的作用和意義，重點(diǎn)分析了煤礦智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)以及應(yīng)用方法，以期能為有關(guān)方面需要提供借鑒和參考。

關(guān)鍵詞：智能控制;視頻監(jiān)控技術(shù);煤礦生產(chǎn)

智能視頻監(jiān)控技術(shù)能夠通過(guò)對(duì)安全監(jiān)控系統(tǒng)、工業(yè)視頻系統(tǒng)、通訊聯(lián)絡(luò)系統(tǒng)等信息的整合，使生產(chǎn)調(diào)度工作人員和值班干部及時(shí)了解礦井安全及生產(chǎn)情況，實(shí)現(xiàn)了從生產(chǎn)一線到生產(chǎn)調(diào)度管理的可視信息化管理。

1 智能視頻監(jiān)控技術(shù)在煤礦生產(chǎn)中的作用和意義

智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)在井下生產(chǎn)中發(fā)揮著非常重要的作用。智能視頻監(jiān)控技術(shù)通常應(yīng)用于一通三防，從地理位置來(lái)看分為井下部分和地面部分兩個(gè)區(qū)域。將智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用于煤礦井下工作中的主要任務(wù)是采集信號(hào)和監(jiān)控信息。由于煤礦井下存在著復(fù)雜且惡劣的工作環(huán)境，因此需要通過(guò)更高的技術(shù)手段來(lái)保障井下生產(chǎn)環(huán)境安全，保證生產(chǎn)設(shè)備狀態(tài)良好，保障井下工作人員安全。在井下生產(chǎn)過(guò)程中，利用智能視頻監(jiān)控技術(shù)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控風(fēng)機(jī)的風(fēng)速、環(huán)境的溫度以及設(shè)備的狀態(tài)，還可以準(zhǔn)確掌握瓦斯的濃度、粉塵的濃度以及一氧化碳的含量等各種參數(shù)，一旦發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)有任何異常，智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)能夠自動(dòng)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，使調(diào)度人員和領(lǐng)導(dǎo)干部能夠第一時(shí)間采取有效措施進(jìn)行應(yīng)對(duì)和處理;將智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用于地面的主要任務(wù)是通過(guò)先進(jìn)的電子設(shè)備采集、分析和處理各種信息，然后將獲取的數(shù)據(jù)和信息通過(guò)傳輸系統(tǒng)傳送到監(jiān)控指揮中心，由技術(shù)人員對(duì)這些數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行比對(duì)和分析，再根據(jù)分析報(bào)告結(jié)果對(duì)煤礦井下的各種監(jiān)測(cè)監(jiān)控設(shè)備進(jìn)行準(zhǔn)確的操作和控制。

預(yù)警功能作為智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)的重要組成部分，一旦發(fā)現(xiàn)異常信息或信號(hào)能夠及時(shí)報(bào)警并反饋給生產(chǎn)調(diào)度指揮中心，使工作人員能夠根據(jù)預(yù)警情況果斷地發(fā)出控制信號(hào)和指令，最大限度的縮小安全事故的影響范圍。由于井下空氣中懸浮著大量的粉塵顆粒，使得監(jiān)控系統(tǒng)中監(jiān)測(cè)到的視頻圖像能見(jiàn)度較低，現(xiàn)場(chǎng)工作畫(huà)面的辨識(shí)度較差，在一定程度上影響了管理人員的判斷。因此很多煤礦企業(yè)開(kāi)始引進(jìn)高清晰度的紅外線攝像機(jī)等智能化設(shè)備，使用嵌入式系統(tǒng)、光纖通信等先進(jìn)技術(shù)，通過(guò)對(duì)井下各種參數(shù)的監(jiān)測(cè)監(jiān)控，更好應(yīng)對(duì)潛在發(fā)生的故障現(xiàn)象，為安全生產(chǎn)提供了有力的技術(shù)保障。

2 煤礦智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

1）塵霧圖像清晰化技術(shù)。在煤礦井下生產(chǎn)中，大量的粉塵顆粒在煤炭開(kāi)采和運(yùn)輸過(guò)程中產(chǎn)生，為了營(yíng)造良好的作業(yè)環(huán)境，減少粉塵顆粒的負(fù)面影響，技術(shù)人員會(huì)將噴霧降塵裝置安裝在采掘工作面和運(yùn)輸巷道內(nèi)，這些噴霧降塵裝置會(huì)產(chǎn)生較大的霧氣和水滴，使監(jiān)控設(shè)備在光線傳播的過(guò)程中遭到散射或者吸收，從而大幅降低監(jiān)控成像的能見(jiàn)度?？諝庵械乃F還會(huì)影響視頻圖像的轉(zhuǎn)載過(guò)程，造成傳播信號(hào)的波動(dòng)，降低了現(xiàn)場(chǎng)圖像成像質(zhì)量，使生產(chǎn)調(diào)度人員無(wú)法準(zhǔn)確掌握現(xiàn)場(chǎng)情況。因此，為了最大化的提升監(jiān)控圖像質(zhì)量，需要采用單幅圖像去霧的方法，實(shí)現(xiàn)圖像復(fù)原效果，使霧氣對(duì)圖像造成的負(fù)面影響得到有效降低，使監(jiān)控圖像原有的清晰度得到還原。塵霧圖像清晰化技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)態(tài)圖像的高清監(jiān)控、識(shí)別及其跟蹤，是整個(gè)煤礦安全生產(chǎn)數(shù)字監(jiān)控工作中的關(guān)鍵性技術(shù)，為地面監(jiān)控人員的決策提供了精確有效依據(jù)。

2）運(yùn)動(dòng)目標(biāo)監(jiān)測(cè)技術(shù)。當(dāng)前一個(gè)時(shí)期，大部分煤礦企業(yè)將固定式的攝影機(jī)應(yīng)用于視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，此針對(duì)動(dòng)態(tài)目標(biāo)監(jiān)測(cè)而言是一項(xiàng)僅采用背景加減法就可以達(dá)到的簡(jiǎn)單工作。但是，由于煤礦工作環(huán)境惡劣，人員流動(dòng)復(fù)雜，智能監(jiān)控系統(tǒng)在監(jiān)控圖像生成過(guò)程中受限于自然光照或人工照明的影響，除了運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的記錄以外還會(huì)生成陰影區(qū)域，這些陰影區(qū)域直接影響著視頻監(jiān)控效果。另外，陰影區(qū)域與監(jiān)測(cè)目標(biāo)屬于動(dòng)態(tài)鏈接狀態(tài)，高度重合的運(yùn)動(dòng)軌跡和運(yùn)動(dòng)規(guī)律使運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的圖形互相黏連，造成目標(biāo)丟失、虛假目標(biāo)的情況出現(xiàn)。基于此，在檢測(cè)動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)時(shí)，有效控制和去除陰影的變化成了關(guān)鍵性問(wèn)題。技術(shù)部門要根據(jù)礦井應(yīng)用需求以及人工操作可能出現(xiàn)的問(wèn)題與不足，一方面做到實(shí)施考察，減少背景可能出現(xiàn)的錯(cuò)誤和遺漏，另一方面做出自動(dòng)化的修正與調(diào)整，最大程度上提升正確率。

3）單目標(biāo)跟蹤技術(shù)。單目標(biāo)跟蹤作為煤礦智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)中一個(gè)重要的技術(shù)，能夠有針對(duì)性的查看和分析特定目標(biāo)，掌握特定目標(biāo)行為舉止和行動(dòng)路徑。在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，單個(gè)目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)情況相對(duì)較為復(fù)雜，同時(shí)在光照系統(tǒng)上也會(huì)產(chǎn)生不同的負(fù)面影響，例如特定目標(biāo)被物體阻擋，從而影響精確定位，不利于緊急情況的處理。煤礦技術(shù)人員要建設(shè)自己的單獨(dú)跟蹤模式，實(shí)現(xiàn)最佳的單獨(dú)跟蹤效果，為全面提升煤礦安全生產(chǎn)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

3 智能視頻監(jiān)控技術(shù)在煤礦生產(chǎn)中的應(yīng)用

1）皮帶機(jī)尾堆煤檢測(cè)。在運(yùn)輸系統(tǒng)中，在皮帶搭接點(diǎn)上方安裝一臺(tái)檢測(cè)攝像機(jī)，并在皮帶走廊煤壁上安裝上報(bào)警裝置，通過(guò)分級(jí)設(shè)置堆煤“紅線”位置，當(dāng)出現(xiàn)堆煤事故后，一旦超出“紅線”就能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)報(bào)警，并根據(jù)堆煤高度自動(dòng)調(diào)整報(bào)警等級(jí)。堆煤事故的及時(shí)處理能夠?yàn)榫鹿?jié)約大量的生產(chǎn)時(shí)間。在安裝好以后，要組織人員進(jìn)行人為堆煤事故的模擬，確保堆煤檢測(cè)預(yù)警達(dá)到100%，為井下正常順利生產(chǎn)提供保障。

2）人員進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)域檢測(cè)。針對(duì)綜采工作面，要在機(jī)頭入口區(qū)域安裝區(qū)域攝像機(jī)，利用智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)不僅能夠掌握工作面設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，而且能夠了解工作面的作業(yè)人員。在生產(chǎn)過(guò)程中，嚴(yán)禁作業(yè)人員在采煤機(jī)往返運(yùn)行或液壓支架不斷動(dòng)作時(shí)進(jìn)入作業(yè)區(qū)域進(jìn)行逗留或行走;針對(duì)掘進(jìn)工作面，要在破碎機(jī)處安設(shè)攝像機(jī)，一旦發(fā)現(xiàn)人員在破碎機(jī)前方走動(dòng)就自動(dòng)觸發(fā)預(yù)警機(jī)制。在滿足攝像光照條件的情況，對(duì)監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)進(jìn)行人工實(shí)驗(yàn)，要確保人員進(jìn)出安全出口的預(yù)警率可達(dá)100%，避免各類安全事故的發(fā)生。

3）連掘超循環(huán)與空頂作業(yè)檢測(cè)。這種識(shí)別方法對(duì)攝像機(jī)有著較高的安裝要求，所用設(shè)備必須是帶有強(qiáng)光抑制功能的井下防爆攝像機(jī)，信號(hào)的傳輸通過(guò)井下以太網(wǎng)完成，在距離空頂1m左右架設(shè)攝像頭，架設(shè)方位保持30°，將反光錨桿架設(shè)在攝像頭的正前方，將發(fā)光信號(hào)燈安裝在煤機(jī)尾部，距離車頭若干米，作業(yè)過(guò)程中保持此燈常開(kāi)狀態(tài)。另外，在掘進(jìn)巷道棚頂正中位置安裝1臺(tái)攝像機(jī)，以便于超循環(huán)距離和識(shí)別空頂區(qū)域。在側(cè)幫距離地面3m左右安裝另1臺(tái)攝像機(jī)，用于檢測(cè)人員進(jìn)入空頂區(qū)域和靠近掘進(jìn)設(shè)備。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，將智能視頻監(jiān)控技術(shù)應(yīng)用于煤礦生產(chǎn)是可行的，其對(duì)于安全管理、高效生產(chǎn)和信息化建設(shè)具有積極意義。智能視頻監(jiān)控技術(shù)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控井下環(huán)境條件、設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)、人員行動(dòng)軌跡等內(nèi)容，為煤礦企業(yè)的安全生產(chǎn)提供了非常有力的保障。煤礦企業(yè)要不斷優(yōu)化智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)，提高監(jiān)控識(shí)別、判斷的準(zhǔn)確度，排查潛在的危險(xiǎn)，從而解決煤礦生產(chǎn)管理中存在的薄弱環(huán)節(jié)，實(shí)效礦井安全高效發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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