智能化監(jiān)控系統(tǒng)在礦山企業(yè)安全生產(chǎn)中的應(yīng)用與研究

摘要：礦山企業(yè)在實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)的過(guò)程之中，智能化監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)成為一個(gè)重要組成部分。智能化監(jiān)控系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用標(biāo)志著我國(guó)礦山企業(yè)在實(shí)際落實(shí)安全監(jiān)管工作中真正從以往的人防逐漸向著技防轉(zhuǎn)化。智能化監(jiān)控系統(tǒng)與礦山企業(yè)安全生產(chǎn)有機(jī)地結(jié)合到一起，對(duì)于減少礦山企業(yè)生產(chǎn)事故，保證生產(chǎn)安全具有重要意義。

關(guān)鍵詞：智能化監(jiān)控系統(tǒng)；礦山企業(yè)；安全生產(chǎn)；應(yīng)用

中圖法分類(lèi)號(hào)：TD76 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

１ 智能化監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)成部分

礦山企業(yè)安全生產(chǎn)管理相關(guān)工作中，所使用的智能化監(jiān)控系統(tǒng)主要包含３ 個(gè)組成部分，即傳輸部分、前端部分、終端部分。前端部分主要是由通道處長(zhǎng)焦槍式攝像機(jī)、室內(nèi)半球廣角網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)以及室外球式網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)３ 個(gè)部分構(gòu)成［１］ 。傳輸部分主要包含路由器以及在遠(yuǎn)端傳輸過(guò)程中需要使用到的專(zhuān)線、對(duì)各個(gè)生產(chǎn)區(qū)域進(jìn)行連接的傳輸光纜和無(wú)線中繼器、分布在采區(qū)的無(wú)線信號(hào)傳輸基站、光電轉(zhuǎn)換器等。終端部分主要包含存儲(chǔ)設(shè)備、監(jiān)控控制中心以及其他終端設(shè)備等［２］ 。

２ 在礦山企業(yè)安全生產(chǎn)中應(yīng)用智能化監(jiān)控系統(tǒng)涉及的主要技術(shù)

２．１ 車(chē)牌以及車(chē)輛識(shí)別的主要技術(shù)

在對(duì)礦山企業(yè)進(jìn)行安全生產(chǎn)管理過(guò)程中，要在辦公區(qū)域、進(jìn)出廠區(qū)大門(mén)區(qū)域、采礦區(qū)卡口的位置以及生產(chǎn)間的隔離區(qū)進(jìn)行高清卡口門(mén)禁電子管理系統(tǒng)的安裝，這一系統(tǒng)的觸發(fā)方式不僅包括雷達(dá)、視頻，同時(shí)包括線圈［３］ 。借助一體化高清攝像機(jī)達(dá)到對(duì)機(jī)動(dòng)車(chē)進(jìn)行抓拍的目的，同時(shí)能有效識(shí)別車(chē)輛的號(hào)牌、采集車(chē)輛的特征數(shù)據(jù)，尤其是對(duì)于廠區(qū)內(nèi)部車(chē)輛超速行駛等方面要做好自動(dòng)抓拍的相關(guān)工作，針對(duì)作案嫌疑車(chē)輛、違法黑名單涉及的車(chē)輛、盜搶車(chē)輛、肇事逃逸車(chē)輛進(jìn)行報(bào)警聯(lián)動(dòng)，將所獲得的信息直接向監(jiān)控中心上傳［４］ 。從系統(tǒng)的角度分析，不僅能對(duì)車(chē)身的顏色、號(hào)牌、車(chē)輛品牌、車(chē)標(biāo)、車(chē)型等相關(guān)的信息進(jìn)行識(shí)別，對(duì)于車(chē)輛在廠區(qū)行駛過(guò)程中打開(kāi)遮陽(yáng)板、未系安全帶、接打電話等相應(yīng)的不良駕駛行為也能實(shí)現(xiàn)有效地識(shí)別。

２．２ 入侵檢測(cè)的相關(guān)技術(shù)

在對(duì)運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備、炸藥庫(kù)以及皮帶等危險(xiǎn)區(qū)域進(jìn)行安全管理的過(guò)程中，所使用的攝像機(jī)應(yīng)為高分辨率智能攝像機(jī)，需要在布防區(qū)域內(nèi)部進(jìn)行照射區(qū)域的設(shè)置，系統(tǒng)要對(duì)運(yùn)動(dòng)像素進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別，依托一系列其他方面的參數(shù)，確認(rèn)是否存在入侵的事件。如果出現(xiàn)此類(lèi)事件，則需要及時(shí)彈出紅色提示框，并發(fā)出警報(bào)信息［５］ 。日間階段，由于燈光的干擾相對(duì)較少，通常情況下使用的為混合高斯背景建模方法，通過(guò)這樣的方式進(jìn)行入侵檢測(cè)能夠獲得較好的效果。而在實(shí)際建模的過(guò)程中，借助混合高斯背景建模的手段，則能使入侵檢測(cè)的效果得到進(jìn)一步優(yōu)化。在夜間時(shí)間段，由于照明燈光的密集散射，會(huì)在一定程度上給入侵事件的檢測(cè)帶來(lái)干擾，為了使檢測(cè)指標(biāo)的要求能真正得到有效的滿足，則需要充分發(fā)揮混合高斯背景建模方式的積極作用，在進(jìn)行入侵檢測(cè)的過(guò)程中，需要切換攝像機(jī)的模式，將其轉(zhuǎn)化成動(dòng)態(tài)紋理的建模方法。從這一方法自身的角度來(lái)進(jìn)行分析，其不容易受到整幅圖像灰度線性變化所帶來(lái)的負(fù)面影響，即在圖像灰度均勻發(fā)生變化的前提之下，其紋理特征不會(huì)同步發(fā)生變化。而在光照變化較為頻繁的前提之下，模型則能在較大程度上進(jìn)行輪廓以及前進(jìn)位置的定位，在進(jìn)行入侵檢測(cè)的過(guò)程中，準(zhǔn)確率超過(guò)９９％。

２．３ 行人檢測(cè)的相關(guān)技術(shù)

在安防管控的區(qū)域、人員密集的區(qū)域以及廠區(qū)內(nèi)部的交通要道，要進(jìn)行具備行人檢測(cè)智能識(shí)別技術(shù)的攝像機(jī)的應(yīng)用。借助支持向量機(jī)以及方向梯度直方圖相結(jié)合的方式，達(dá)到對(duì)行人進(jìn)行識(shí)別的目的。對(duì)于輸入系統(tǒng)的視頻幀需要統(tǒng)一進(jìn)行歸因以及校正的預(yù)處理，針對(duì)背景噪聲所帶來(lái)的干擾進(jìn)行有效的處理，之后，借助梯度直方圖的手段進(jìn)行圖像特征的提取，利用支持向量機(jī)對(duì)輸入的圖像的特征模式做好分類(lèi)，達(dá)到對(duì)背景物體以及行人進(jìn)行有效區(qū)分的目的，精準(zhǔn)化地識(shí)別行人的各種行為。一旦在區(qū)域內(nèi)部出現(xiàn)重點(diǎn)目標(biāo)或是行人較多的情況之下，監(jiān)視攝像機(jī)則需要結(jié)合行為識(shí)別參數(shù)的設(shè)定情況以及內(nèi)置設(shè)定的特征發(fā)布警告信息，并且跟蹤重點(diǎn)目標(biāo)，之后向調(diào)度監(jiān)控中心上傳所獲取的相關(guān)信息。

２．４ 設(shè)備形位變化的主要技術(shù)

對(duì)于與安全生產(chǎn)之間存在重要關(guān)聯(lián)的設(shè)施以及設(shè)備，尤其是一些在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中會(huì)快速震動(dòng)的設(shè)備，包括濃密機(jī)、球磨機(jī)、浮選機(jī)、皮帶驅(qū)動(dòng)器等，以往在使用ＰＬＣ 系統(tǒng)進(jìn)行控制時(shí)，只能對(duì)設(shè)備在實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的轉(zhuǎn)速、電流、壓力以及溫度等有關(guān)的參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)。但是，若要保證這些設(shè)施以及設(shè)備在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中的安全，則需要實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)設(shè)施以及設(shè)備的形位，做好預(yù)警的相關(guān)工作。因此，需要在可靠以及牢固的位置進(jìn)行專(zhuān)門(mén)攝像機(jī)的安裝，實(shí)時(shí)采集設(shè)施以及設(shè)備的圖像，利用針對(duì)設(shè)施設(shè)備形位變化進(jìn)行檢測(cè)的相關(guān)模塊，一旦設(shè)備的位置或是形態(tài)發(fā)生了變化，則能做到第一時(shí)間進(jìn)行識(shí)別，并且通過(guò)系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警信息。

３ 信息數(shù)字化傳輸過(guò)程中使用的智能化技術(shù)

３．１ 網(wǎng)絡(luò)體系

從系統(tǒng)的角度來(lái)進(jìn)行分析，監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)需要和上級(jí)部門(mén)網(wǎng)絡(luò)、互聯(lián)網(wǎng)以及內(nèi)部局域網(wǎng)絡(luò)相連接，在聯(lián)網(wǎng)過(guò)程中所使用的設(shè)備主要包括華為Ｓ９７１２ 核心交換機(jī)、華為ＵＳＧ５１２０ 防火墻、華三ＭＳＲ ５０４０ 路由器、Ｈ３ＣＳ ７５０３ 監(jiān)控核心交換機(jī)，同時(shí)需要包含不同區(qū)域接入以及匯聚的相關(guān)交換機(jī)。在連接互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上，需要設(shè)置１ 臺(tái)防火墻，使得外網(wǎng)和內(nèi)網(wǎng)之間能實(shí)現(xiàn)有效的隔離，并且進(jìn)行專(zhuān)用的ＶＰＮ 服務(wù)器的配備。

交換機(jī)需要進(jìn)行不同區(qū)域網(wǎng)絡(luò)終端的連接，在做好交換機(jī)接入的前提之下，要借助光纖和匯聚交換機(jī)進(jìn)行連接，匯聚交換機(jī)需要借助光纜與監(jiān)控核心交換機(jī)進(jìn)行連接監(jiān)，控交換機(jī)需要最終直接連接至核心交換機(jī)，確保監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)和辦公網(wǎng)絡(luò)之間能真正實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通。在針對(duì)邊緣區(qū)域進(jìn)行安全生產(chǎn)管理的過(guò)程中，則需要進(jìn)行５．８ ＧＨｚ 無(wú)線通信基站和無(wú)線總站的相連，最后進(jìn)行光纖匯聚，達(dá)到入網(wǎng)的目的。

３．２ 以太網(wǎng)交換技術(shù)

在實(shí)際進(jìn)行視頻內(nèi)容傳輸?shù)倪^(guò)程中，不僅需要頻繁進(jìn)行傳輸，而且需要較大的帶寬，尤其是監(jiān)控中心在實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)程中，幾乎每時(shí)每刻都在進(jìn)行監(jiān)控信號(hào)的傳輸。因此，為了確保系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，則需要借助３ 層以太網(wǎng)ＶＬＡＮ 隔離技術(shù)，有效地隔離辦公網(wǎng)絡(luò)以及監(jiān)控信號(hào)。在充分考慮現(xiàn)實(shí)需求的前提之下，嚴(yán)格依照監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行流量、所處的區(qū)域進(jìn)行層次不同的ＶＬＡＮ 的劃分，最大限度地控制廣播域的范圍，進(jìn)而達(dá)到防控病毒傳播的目的，減少病毒攻擊所帶來(lái)的負(fù)面影響，確保監(jiān)控信號(hào)得以正常傳遞。

在廣播域的范圍得到有效縮小的前提之下，網(wǎng)絡(luò)廣播在工作過(guò)程中所消耗的帶寬也能大幅度減少，進(jìn)而有效提升整體網(wǎng)絡(luò)性能。

３．３ 無(wú)線Ｗｉ?Ｆｉ 技術(shù)

在實(shí)際落實(shí)采礦相關(guān)工作的過(guò)程中，由于工藝存在一定的特殊性，在采礦場(chǎng)地位置不斷變化的情況之下，采礦區(qū)的監(jiān)控點(diǎn)也需要相應(yīng)地進(jìn)行調(diào)整，進(jìn)而重新鋪設(shè)相應(yīng)的線路。這一部分的施工不僅需要耗費(fèi)大量的時(shí)間，也需要耗費(fèi)大量的精力。在這樣的情況之下，就需要進(jìn)行無(wú)線通信基站的構(gòu)建，將通信基站設(shè)立在采礦區(qū)。而在實(shí)際進(jìn)行視頻信號(hào)傳輸?shù)倪^(guò)程中，需要進(jìn)行無(wú)線Ｗｉ?Ｆｉ 技術(shù)的應(yīng)用，依托無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸過(guò)程中點(diǎn)對(duì)多道模式，達(dá)到高速傳遞信息的目的。

在選擇無(wú)線制式的過(guò)程之中，由于在應(yīng)用２．４ ＧＨｚ 頻段的情況下會(huì)出現(xiàn)較多的干擾，而在應(yīng)用５．８ ＧＨｚ 的過(guò)程中不僅具有較好的性能，還具有較少的干擾，在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)覆蓋的過(guò)程之中，具有十分顯著的優(yōu)勢(shì)。因此，在實(shí)際通過(guò)無(wú)線視頻的方式進(jìn)行監(jiān)控的過(guò)程中，網(wǎng)絡(luò)多數(shù)情況下選擇的都是５．８ ＧＨｚ 的頻段，從實(shí)際使用的情況來(lái)看，網(wǎng)絡(luò)丟包率基本能被控制在５％，進(jìn)而使得傳輸監(jiān)控的需求能真正得到有效的滿足。

４ 智能化監(jiān)控系統(tǒng)的主要功能以及主要應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

４．１ 主要功能

在實(shí)際進(jìn)行礦山企業(yè)安全生產(chǎn)管理的過(guò)程中，通過(guò)合理應(yīng)用智能化監(jiān)控系統(tǒng)，其功能主要包含以下幾個(gè)方面。

（１）能達(dá)到實(shí)時(shí)進(jìn)行視頻監(jiān)控的目的，借助瀏覽器以及客戶端，能實(shí)現(xiàn)對(duì)辦公區(qū)域以及生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的一切情況進(jìn)行有效的掌握。對(duì)于所管轄的區(qū)域來(lái)說(shuō)，能實(shí)現(xiàn)針對(duì)其中任何１ 臺(tái)攝像機(jī)的有效控制，促使遙控云臺(tái)的鏡頭能根據(jù)實(shí)際監(jiān)測(cè)的需要進(jìn)行聚焦以及變倍，鏡頭還能實(shí)現(xiàn)上下左右的移動(dòng)，同時(shí)能達(dá)到控制巡航設(shè)置以及調(diào)控?cái)z像機(jī)預(yù)置位置的目的，在同一時(shí)間段之內(nèi)，只有１ 位高權(quán)限用戶能進(jìn)行操作，安全性相對(duì)較高。

（２）能對(duì)錄像進(jìn)行回放處理，通過(guò)實(shí)時(shí)存儲(chǔ)監(jiān)控過(guò)程中所獲得的視頻資料，對(duì)報(bào)警前后現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況進(jìn)行有效的記錄，還能對(duì)辦公以及生產(chǎn)的過(guò)程進(jìn)行全程的記錄，在進(jìn)行錄像回放的過(guò)程中可以借助網(wǎng)絡(luò)調(diào)用的方式獲取事故發(fā)生時(shí)的視頻資料，輔助后續(xù)進(jìn)行事故的處理以及事故的分析。

（３）在訪問(wèn)的過(guò)程中可以采用Ｂ／ Ｓ 的方式。系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)程中能支持Ｂ／ Ｓ 訪問(wèn)的方式，Ｂ／ Ｓ 訪問(wèn)的方式主要借助的是ＨＴＴＰ 的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，不僅具有較強(qiáng)的兼容性，而且還具有較強(qiáng)的開(kāi)放性。在現(xiàn)階段的局域網(wǎng)絡(luò)之中，其能實(shí)現(xiàn)完全的融合，借助標(biāo)準(zhǔn)的瀏覽器，相關(guān)的管理人員和負(fù)責(zé)人員可以結(jié)合自身的權(quán)限監(jiān)控和配置系統(tǒng)。

（４）具有遠(yuǎn)程配置維護(hù)的作用，系統(tǒng)自身具備遠(yuǎn)程訪問(wèn)的功能。管理人員在不到達(dá)設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)的前提下，就能實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的各項(xiàng)運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)進(jìn)行修改的目的，同時(shí)進(jìn)行遠(yuǎn)程維護(hù)、參數(shù)修改、重新啟動(dòng)等相關(guān)操作，提升設(shè)備維護(hù)效率。

（５）具有語(yǔ)音的相關(guān)功能，系統(tǒng)支持語(yǔ)音廣播以及語(yǔ)音對(duì)講的相關(guān)操作。從語(yǔ)音對(duì)講的角度來(lái)進(jìn)行分析，上級(jí)管理部門(mén)借助系統(tǒng)能實(shí)時(shí)地和現(xiàn)場(chǎng)工作人員進(jìn)行溝通，而借助語(yǔ)音廣播的方式，工作人員也可以隨時(shí)指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)的工作，一旦現(xiàn)場(chǎng)闖入非法人員，則需要及時(shí)給予其警告。

４．２ 主要應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

（１）較高的自動(dòng)化水平。與傳統(tǒng)的礦山企業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)相比，智能化監(jiān)控系統(tǒng)具有十分顯著的優(yōu)勢(shì)，其能全方位地對(duì)人員進(jìn)行有效的定位，傳輸無(wú)線通信頻率的相關(guān)信號(hào)，還能達(dá)成遠(yuǎn)程自動(dòng)監(jiān)控等相關(guān)的目標(biāo)，在自動(dòng)化水平方面具有十分顯著的優(yōu)勢(shì)。

（２）較好的應(yīng)用效果。在實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程之中，對(duì)于每一個(gè)手持終端的運(yùn)行軌跡以及準(zhǔn)確的位置都能實(shí)時(shí)以及精準(zhǔn)地進(jìn)行記錄，而借助系統(tǒng)自身所具有的通話功能，在進(jìn)行安全管理的過(guò)程中，管理人員能隨時(shí)和生產(chǎn)人員進(jìn)行通話。而在通信基站受損的情況下，相關(guān)人員也可以最大限度地維持通信的暢通，使得救援的效率真正得到有效提升，整體的應(yīng)用效果較好，應(yīng)用價(jià)值較高。

（３）不容易受到環(huán)境帶來(lái)的影響。相較于以往的有線監(jiān)控系統(tǒng)，這一通信系統(tǒng)主要是借助無(wú)線信號(hào)的方式進(jìn)行傳輸，能使布設(shè)系統(tǒng)的工序得到有效簡(jiǎn)化，促進(jìn)布線成本的費(fèi)用得以有效減少，尤其是采礦區(qū)域在發(fā)生各種事故之后，系統(tǒng)往往不會(huì)遭到破壞，能為救援人員實(shí)時(shí)地提供定位數(shù)據(jù)。

５ 結(jié)束語(yǔ)

礦山企業(yè)在開(kāi)展安全生產(chǎn)管理工作的過(guò)程中，智能化監(jiān)控系統(tǒng)所發(fā)揮的作用不可忽視，其不僅能保障生產(chǎn)安全，提升整體工作效率，同時(shí)可以做好生產(chǎn)管理成本控制，促使礦山企業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中大幅度提升安全管理效率，在保證企業(yè)生產(chǎn)效益的基礎(chǔ)上，盡可能地維護(hù)生產(chǎn)者的生命以及財(cái)產(chǎn)安全。

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作者簡(jiǎn)介：和妍（１９８６—），碩士，高級(jí)工程師，研究方向：軟件系統(tǒng)開(kāi)發(fā)應(yīng)用和維護(hù)。