5G視頻監(jiān)控無人押車在原料檢驗中的應用

湯國翔，張紅標

（江西銅業(yè)集團有限公司 貴溪冶煉廠，江西 貴溪 335424）

1 引言

銅精礦、廢雜銅是銅冶煉的主要原料，貴冶原料部作為入廠原料檢驗的管理部門，肩負著采樣、制樣、加工、檢驗和原料汽車運輸管理的職能［1］。其中，銅原料汽車運輸管理的重點工作主要有：一是交通安全管理。大部分駕駛員都是外地人，對工廠路線不熟悉，對廠區(qū)汽車管理規(guī)定也不清楚，容易出現(xiàn)違規(guī)駕駛行為，發(fā)生交通事故。二是原料安全管控。防止不法經(jīng)營者在載貨車水箱中裝滿水，在駕駛室內(nèi)或車頂上放置石塊、鋼錠等重物。其在計重后，會將水放掉、重物拋掉，卸貨后計皮重［2］，從中謀利。因此，原料部需安排專人押車，負責汽車從進廠到卸貨的運輸全過程監(jiān)督，實時掌握運輸過程的動態(tài)，確保車輛行駛安全及原料安全。

由于原料運輸車輛多，貨場路途遠，檢驗人員騎自行車押送原料運輸汽車，需要多人次往返押送，作業(yè)勞動強度大，人力資源耗費過量；同時，員工押運多輛汽車，無法實時掌握每一輛汽車的行駛狀況，以及司機違反規(guī)定拋撒非銅物料,在車皮重量上、原料重量及品位上實施做假的行為［3］。隨著5G通信技術(shù)的發(fā)展，貴冶以建設智能工廠為契機，將5G通信技術(shù)應用在汽車運輸管理上，使用高效、強大的智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)來解決人工押車難題，實現(xiàn)了高質(zhì)量的押車管理［4］。

2 技術(shù)方案

采用基于5G通信技術(shù)的無線視頻監(jiān)控技術(shù)對車輛行駛狀況進行智能視頻監(jiān)控，主要是利用5G低延遲、高速度和大容量的特點，結(jié)合交通一體化槍球機系統(tǒng)智能算法、圖像識別、大數(shù)據(jù)分析等技術(shù)，實現(xiàn)對外來運輸車輛基本信息、車速狀況、行車軌跡的掌控，能對流動吸煙、違規(guī)拋撒非銅物料、超速等違規(guī)行為全程抓拍。交通一體化槍球機采用深度學習的智能算法，去除了原算法層面的人工目標挑選過程，由前端攝像機進行目標自主挑選，摒除人工挑選對識別模式的限制，利用計算機精細化的運算、幾何圖形、幾何比例特殊處理等方式，達到精細化識別的目的，實現(xiàn)對各類違規(guī)事件的抓拍及報警。

通過在廠區(qū)現(xiàn)場道路加裝高清智能攝像機，利用5G網(wǎng)絡傳輸視頻數(shù)據(jù)，搭建集后臺處理和大屏顯示為一體的監(jiān)控中心等技術(shù)手段，建設智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)對廠區(qū)內(nèi)運輸車輛的實時智能監(jiān)控。一旦發(fā)現(xiàn)違規(guī)行為，監(jiān)控中心就能自動判斷和發(fā)送預警，監(jiān)控人員通過天翼對講喊話功能，與司機取得聯(lián)系，及時干預和處置。

2.1 交通一體化槍球典型系統(tǒng)

交通一體化槍球典型系統(tǒng)如圖1所示，主要包括：前端槍球、存儲終端和監(jiān)控中心平臺，通過前端設備實現(xiàn)交通事件的抓拍取證，將數(shù)據(jù)存儲到終端設備，最終在監(jiān)控中心平臺將數(shù)據(jù)進行匯聚使用。其主要功能如下：

圖1 交通一體化槍球典型系統(tǒng)圖

（1）違章取證。球機通道支持違停、逆行、壓線、變道、機占非、掉頭六種違章事件檢測；槍機通道支持逆行、壓線、變道、機占非、掉頭五種違章事件檢測。

（2）交通事件檢測。槍球機通道支持拋撒物檢測、行人檢測、路障檢測、施工檢測、交通事故檢測。

（3）車輛檢測。支持抓拍、識牌，并能對車輛進行結(jié)構(gòu)化分析。球機通道自帶白光燈，支持針對車牌進行白光補光，提升產(chǎn)品適應范圍。支持自動標定，內(nèi)嵌多套槍機視場角參數(shù)和畸變參數(shù)，使槍機在任意角度、任意焦距位置，均可以進行自動標定。

2.2 智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)

傳統(tǒng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)以人工監(jiān)控為主，一類是安排監(jiān)控人員專職監(jiān)控視頻，發(fā)現(xiàn)違規(guī)事件立即手動抓拍，但容易出現(xiàn)遺漏的情形。另一類是現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)違規(guī)事件，反饋到監(jiān)控中心，再去調(diào)看視頻，此類屬于事后查證，視頻監(jiān)控沒有發(fā)揮及時、有效的作用。本文提出的5G智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)具有目標自主挑選、實時事件監(jiān)控功能。首先，將所有違規(guī)行為按照事件等級高低形成事件列表，其中超速、打電話、吸煙為高等級，不系安全帶為低等級。一旦違規(guī)事件發(fā)生，系統(tǒng)將自動抓拍形成事件詳情，并以彈圖形式展示在事件聯(lián)動界面上，同時伴有聲音提示。事件詳情包括事件的觸發(fā)時間、事件內(nèi)容、事件等級、抓拍圖片或?qū)崟r視頻等。檢驗人員接到提示信息后，可立即處置，實現(xiàn)了準確、高效、全方位的監(jiān)控管理。

2.2.1 車輛測速系統(tǒng)

貴冶對廠區(qū)車輛行駛速度做了明確的限制，要求小車限速30km/h，大車限速20km/h。原料運輸車輛在廠內(nèi)行駛?cè)菀装l(fā)生超速行為。在關鍵卡口安裝攝像機，實時對限速區(qū)域進行車輛測速。汽車超速后,將報警信息傳送到監(jiān)控中心，進行彈圖和聲音提示，并自動記錄在案，如圖2所示。同時該系統(tǒng)可設置黑名單車輛，當廠區(qū)卡口設備識別黑名單車輛時，監(jiān)控中心會接收到報警信息并進行聲音提示。

圖2 超速

2.2.2 道路安全監(jiān)控系統(tǒng)

道路安全監(jiān)控系統(tǒng)通過槍球一體機進行道路車輛異常行為分析，基于目標識別與跟蹤技術(shù)來分析采集的視頻數(shù)據(jù)，過濾掉圖像中的無用信息或干擾信息，抽取視頻源中的關鍵信息，判斷有無異常［6］。車輛有違規(guī)行為時，系統(tǒng)會給平臺發(fā)送報警信號，監(jiān)控中心人員可以通過平臺實時監(jiān)測車輛運行情況，實現(xiàn)遠程監(jiān)管。槍球一體機可以覆蓋三車道，縱深長度100m。

（1）針對駕駛員接打手機、吸煙、不系安全帶等違法駕駛行為，系統(tǒng)采用卡口檢測技術(shù)，實現(xiàn)對前排駕駛?cè)私哟螂娫挼葼顟B(tài)的檢測，識別提示潛在的安全風險，督促駕駛員規(guī)范操作［7］，做到安全文明駕駛。系統(tǒng)對違規(guī)行為進行自動抓拍時，前期容易將司機摸后腦勺、掏耳朵等行為誤報為打電話。通過采用人臉識別服務器，利用摸耳朵過程比較短暫，打電話手部比較穩(wěn)定等行為上的差異，進行深度機器學習，通過大量的打電話和摸耳朵差異化的圖片樣本去做機器學習和算法訓練，采集多幀圖片持續(xù)跟蹤動作，已解決此類誤報事件，提升了系統(tǒng)檢測準確度。接打手機行為見圖3。

圖3 接打手機行為

（2）智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)的顯著優(yōu)點是能夠?qū)崟r報告準確的交通狀況信息［8］，對監(jiān)控區(qū)域內(nèi)發(fā)生的違章停車事件進行自動檢測并報警。通過平臺設置規(guī)則，當車輛在卸貨區(qū)正常停車時不報警。如果施工車輛違規(guī)停車進行占道作業(yè)（如圖4所示），或者原料運輸車輛在其他非卸貨區(qū)域停車，發(fā)生司機將水放掉、拋撒非銅物料等違規(guī)行為，平臺就會自動報警，并通知現(xiàn)場檢驗人員前往處置。

圖4 機動車違停檢測圖

（3）若發(fā)生原料運輸車輛行駛途中不停車直接拋撒非銅物料現(xiàn)象（如圖5所示），系統(tǒng)將自動抓拍取證并在監(jiān)控中心彈出報警信息。檢驗人員第一時間去現(xiàn)場處置，對非銅物料進行計量并做扣量處理。檢測拋撒物的區(qū)域、停留時間、布防時間可自定義設置。該功能能有效解決相關信息發(fā)現(xiàn)不及時、記錄不直觀、傳遞效率低等問題［9］。

圖5 拋灑物檢測圖

2.3 傳輸網(wǎng)絡系統(tǒng)設計

傳輸網(wǎng)絡系統(tǒng)主要作用是接入各類監(jiān)控資源，為中心管理平臺的各項應用提供基礎保障，能夠更好地服務于終端用戶。隨著網(wǎng)絡管理技術(shù)的進步和發(fā)展，網(wǎng)絡設計向扁平化方向發(fā)展，采用核心、接入層設計。網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)如圖6所示。

圖6 傳輸網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)圖

2.3.1 核心層

核心層主要設備是核心交換機。作為整個網(wǎng)絡的大腦，核心交換機需具備高可靠性及高穩(wěn)定性的要求，一般均采用模塊化框式交換機，在可靠性配置上需具備雙電源、雙引擎的要求，在穩(wěn)定性配置上需選擇合適的背板帶寬及處理能力較高的板卡，對特殊行業(yè)還可采用雙核心交換機部署方式。

2.3.2 接入層

（1）前端視頻資源接入

前端網(wǎng)絡采用獨立的IP地址網(wǎng)段，完成對前端多只監(jiān)控設備的互聯(lián)。前端視頻資源通過IP傳輸網(wǎng)絡接入數(shù)據(jù)中心或者數(shù)據(jù)機房進行匯聚。

（2）用戶接入

對于用戶端接入交換機部分，需要增加相應的用戶接入交換機，提供用戶上網(wǎng)服務。數(shù)據(jù)中心部署接入交換機，通過千兆光纖鏈路接入到傳輸網(wǎng)絡，保證設備及客戶端的正常使用。

2.4 監(jiān)控中心系統(tǒng)設計

監(jiān)控中心系統(tǒng)主要由存儲系統(tǒng)、解碼系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、顯示系統(tǒng)等組成。通過采用CVR集中存儲的存儲系統(tǒng)，可實現(xiàn)對監(jiān)控數(shù)據(jù)的直接下載、檢索、瀏覽和回放等，可獲得極高的錄像導入、導出速度，提供更流暢的錄像回放質(zhì)量。解碼系統(tǒng)便于用戶用鼠標直接拖拽樹形資源上的監(jiān)控點到解碼窗口中，完成該監(jiān)控點實時視頻、回放視頻的解碼上墻處理?？刂葡到y(tǒng)可以通過網(wǎng)絡，實現(xiàn)對視頻綜合平臺輸出的視頻進行矩陣切換控制，可以實現(xiàn)對前端通道的云鏡控制。顯示系統(tǒng)則通過高清大屏，對高清視頻進行高分辨率地展現(xiàn)［10］，如圖7所示。

圖7 監(jiān)控中心電視墻

2.5 天翼對講

天翼對講機即GPS定位智能喊話器，車輛進廠時分發(fā)給司機，離廠時收回。天翼對講機具有定位功能和報警喊話功能。在車輛行駛過程中出現(xiàn)違規(guī)行為后，會通過視頻智能分析并傳輸信號到監(jiān)控中心，此時系統(tǒng)會發(fā)出報警信息，監(jiān)控中心人員可以使用天翼對講直接對原料運輸車輛司機進行指揮、調(diào)度，也可以通知現(xiàn)場檢驗人員就近處置，實現(xiàn)監(jiān)控中心人員遠程集中調(diào)度管理，確保車輛在運輸過程中的實時監(jiān)控和管理。

3 方案實施

選取廠區(qū)120噸磅房到一系統(tǒng)銅精礦庫路段和貨車返程單向路段兩條線路進行項目實施,在原料運輸路線沿途安裝34臺高清智能攝像機（其中球機17臺，槍機17臺），將監(jiān)控視頻畫面通過5G網(wǎng)絡傳送至監(jiān)控中心大屏，對來廠車輛實時監(jiān)控。

（1）點位設置：根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境，約100米設置一個監(jiān)控點位，采用5G+光纖有線分開傳輸?shù)哪Ｊ剑宰罴训男詢r比保證系統(tǒng)功能實現(xiàn)。

（2）安裝方式：新增立桿，或者利用現(xiàn)有的管網(wǎng)龍門架安裝設備。安裝方式如圖8、圖9所示。

圖8 利用現(xiàn)有管網(wǎng)龍門架

圖9 新增立桿

（3）節(jié)約投資：通信光纜盡量沿廠區(qū)內(nèi)架空管網(wǎng)布放，減少路面開挖，設備電源就近取電，避免資源浪費。

4 實施效果

（1）5G智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)通過實時事件監(jiān)控功能，自動抓拍違規(guī)行為并彈圖提示檢驗人員及時處置，實現(xiàn)了準確、高效、全方位的視頻監(jiān)控。

（2）通過視頻監(jiān)控，可以發(fā)現(xiàn)司機和制止司機開車打電話、抽煙、違規(guī)超車等違規(guī)駕駛行為，確保車輛行駛安全。同時，克服了人工押車視線受阻、長距離車隊很難監(jiān)控到位的弊端，有效打擊了司機拋撒非銅物料，行駛途中放水等作假行為。

（3）利用視頻監(jiān)控來替代人工現(xiàn)場監(jiān)督，實行無人押車。作業(yè)人員由原來4人騎自行車押車，縮減成1人在監(jiān)控中心值守，將押車人員從重復、低效的勞動中解放出來，降低了勞動強度，改善了員工作業(yè)環(huán)境。

5 結(jié)束語

通過采用基于5G無線視頻監(jiān)控技術(shù)對車輛行駛狀況進行智能監(jiān)控，實行無人押車、遠程集中監(jiān)控，有效解決了以往汽車運輸管理工作的難題，保障了道路交通安全，遏制了拋撒非銅物料、行駛途中放水等作假行為，切實維護了工廠經(jīng)濟利益。同時，該項目通過智能化的視頻系統(tǒng)代替人工監(jiān)控，在降低勞動強度和用工數(shù)量的同時，進一步提升了企業(yè)管理的數(shù)字化水平，對于大型工廠廠區(qū)內(nèi)原料運輸監(jiān)管和交通安全管控有一定借鑒意義。