淺談智能視頻分析技術(shù)在煤礦安防中的應(yīng)用前景

黃秀勇等

摘 要：“煤礦視頻監(jiān)控系統(tǒng)”是井下安防必不可少的一部分，近幾年技術(shù)更新迅速。此外，智能視頻分析技術(shù)炙手可熱，融入各大安防體系勢(shì)在必行。文章首先闡述了智能視頻分析技術(shù)的行業(yè)現(xiàn)狀與未來發(fā)展趨勢(shì)，其次對(duì)智能視頻的主要功能模塊在煤礦中的應(yīng)用前景進(jìn)行具體的分析。

關(guān)鍵詞：智能視頻；煤礦監(jiān)控；應(yīng)用場(chǎng)景

引言

我國是“富煤、貧油、少氣”的國家，是當(dāng)今世界上第一產(chǎn)煤大國，2013年煤炭產(chǎn)量占世界的35%以上。因此，煤炭工業(yè)在我國國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展中占據(jù)重要地位，而搞好煤礦安全生產(chǎn)更是重中之重?，F(xiàn)階段，我國每年煤礦企業(yè)事故死亡人數(shù)高達(dá)30個(gè)左右，這一數(shù)字是美國的30-50倍之多，占全世界煤礦死亡總?cè)藬?shù)的70%，安全形勢(shì)十分嚴(yán)峻。煤礦缺少安全監(jiān)控設(shè)備、設(shè)備嚴(yán)重老化、可靠性差、井下工人違章作業(yè)不能有限監(jiān)控等都是釀成安全事故的主要原因。

1 智能視頻分析技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用

1.1 視頻監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展軌跡

監(jiān)控系統(tǒng)經(jīng)歷了三代發(fā)展：第一代是簡單傳感器主要是紅外和超聲波傳感器，目前已逐步淘汰或在低端使用。第二代是二維閉路電視監(jiān)控，在我國廣泛應(yīng)用。第三代是聯(lián)網(wǎng)式閉路電視監(jiān)控。發(fā)展迅速的大型視頻監(jiān)控系統(tǒng)也導(dǎo)致了現(xiàn)在一個(gè)城市基本有動(dòng)則上萬多則幾十萬個(gè)監(jiān)控鏡頭，工作人員根本無力管理，此時(shí)智能化系統(tǒng)的發(fā)展與應(yīng)用，成為視頻監(jiān)控系統(tǒng)必然的首選。第四代軟監(jiān)控系統(tǒng)（智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)）應(yīng)運(yùn)而生。智能視頻分析技術(shù)借助計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理功能，對(duì)畫面中的海量數(shù)據(jù)進(jìn)行高速分析。目前視頻監(jiān)控正向著適應(yīng)更多的復(fù)雜場(chǎng)景、識(shí)別更多的異常行為、更低的成本、更靈活的產(chǎn)品形態(tài)等發(fā)展。

1.2 智能視頻分析技術(shù)的非煤礦應(yīng)用

智能視頻分析技術(shù)有兩大存在意義：一是將安防人員從繁雜而枯燥的“盯屏幕”任務(wù)中解放出來，由機(jī)器來完成這部分工作；二是在海量的視頻數(shù)據(jù)中快速搜索到需要的圖像。其功能主要包括圖像采集、運(yùn)動(dòng)物體檢測(cè)、多物體跟蹤、行為特征分析等。智能視頻分析技術(shù)被廣泛應(yīng)用于防恐、治安、交通、銀行、能源及商業(yè)等各類場(chǎng)所、客戶行為分析、客戶服務(wù)等多種場(chǎng)合。

2 智能視頻分析技術(shù)在煤礦安防上的應(yīng)用

2.1 煤礦智能視頻安防系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/p>

煤礦智能視頻安防系統(tǒng)，以智能視頻分析為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)全高清輸入、全高清分析、全高清輸出，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)分析視頻，自動(dòng)發(fā)出警報(bào)，自動(dòng)記錄事件視頻。

2.2 智能視頻的煤礦使用場(chǎng)景分析

智能視頻分析基于計(jì)算機(jī)視覺（CV）技術(shù)，它能夠在圖像及圖像描述之間建立映射關(guān)系，自動(dòng)的分析和抽取視頻源中的關(guān)鍵信息進(jìn)行分析判斷。如果把前端設(shè)備（如攝像機(jī)）看作是人的眼睛，則智能視頻分析技術(shù)可以看作人的大腦，借助計(jì)算機(jī)的強(qiáng)大數(shù)據(jù)處理能力，對(duì)視頻畫面中海量的數(shù)據(jù)進(jìn)行高速分析，為監(jiān)控者提供有價(jià)值的關(guān)鍵信息。下面主要分析煤礦幾個(gè)特殊的場(chǎng)景，智能視頻的引入能大大提高安全生產(chǎn)效率。

2.2.1 基于視頻監(jiān)控的智能化斜井

煤礦井下的絕大多數(shù)設(shè)備安全性能較高，滿足了煤礦生產(chǎn)的需要。但是對(duì)絞車的安全管控很少，只停留在簡單的滿足應(yīng)用。絞車視頻裝置很大程度上緩解了產(chǎn)量與安全間的矛盾，如果再進(jìn)一步將智能視頻融入其中，將能大大提高絞車安全生產(chǎn)的效率。在絞車巷道中行車區(qū)域（軌道附近）是重要敏感區(qū)域。首先，我們?cè)谖锪贤ǖ纼?nèi)建立一個(gè)防區(qū)，這樣在有人存在時(shí)就會(huì)發(fā)出報(bào)警，我們稱之為“入侵檢測(cè)報(bào)警”。在絞車未啟動(dòng)時(shí)，設(shè)防區(qū)域關(guān)閉，減少誤報(bào)。一旦絞車啟動(dòng)，設(shè)防區(qū)域打開，時(shí)刻監(jiān)控通道內(nèi)的情況，如果有人闖入，視頻監(jiān)控系統(tǒng)能迅速做出響應(yīng)，與絞車PLC控制臺(tái)協(xié)商及時(shí)地剎停絞車避免事故，另一方面語音提示調(diào)度員危險(xiǎn)情況。如此實(shí)現(xiàn)了絞車巷全自動(dòng)化，事故發(fā)生前能監(jiān)控畫面、事故發(fā)生時(shí)能自我急停、事故后能追究問責(zé)。這種對(duì)運(yùn)動(dòng)物體檢測(cè)的功能包括了入侵檢測(cè)、越界檢測(cè)、滯留檢測(cè)等，在煤礦井下包括風(fēng)門內(nèi)不宜滯留、皮帶不能乘坐等多處可以應(yīng)用。

2.2.2 井下車輛監(jiān)控管理系統(tǒng)

隨著煤礦開采自動(dòng)化的普及及開發(fā)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，井下車輛日益增多，對(duì)其做好有效管理監(jiān)控對(duì)煤礦安全生產(chǎn)有十分重要的意義。在車場(chǎng)中引入智能視頻管理系統(tǒng)，我們把車場(chǎng)圖形轉(zhuǎn)化成多巷道視頻監(jiān)控畫面，利用車載攝像儀、定點(diǎn)攝像儀等，透過攝像儀視覺觀察窗、鏡頭及巷道景物的關(guān)系構(gòu)成投影視頻圖像。通過車載攝像儀通過視覺位置場(chǎng)景分析機(jī)車周圍的動(dòng)態(tài)要素，保證行車的安全。固定攝像儀則通過視頻中的關(guān)聯(lián)場(chǎng)景分析車輛的當(dāng)前位置、運(yùn)行軌跡、瞬時(shí)速度等。

2.2.3 井口視頻人臉安檢系統(tǒng)

嚴(yán)格控制下井人員數(shù)量、提升下井人員素質(zhì)是煤礦生產(chǎn)中極其重要的一部分，井口安檢系統(tǒng)通過實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和管理數(shù)據(jù)信息有效集成，可以杜絕惡行生產(chǎn)安全責(zé)任事故的發(fā)生。

人臉識(shí)別是基于人的臉部特征信息進(jìn)行身份識(shí)別的一種生物識(shí)別技術(shù)。利用攝像頭采集含有人臉的視頻流，并自動(dòng)在圖像中檢測(cè)和跟蹤人臉，進(jìn)而對(duì)檢測(cè)到的人臉與數(shù)據(jù)庫中的進(jìn)行對(duì)比。這種人臉識(shí)別技術(shù)可以用到井口人員考勤系統(tǒng)中，每天在系統(tǒng)中更新當(dāng)天的下井人員信息，每個(gè)礦工在下井前經(jīng)過攝像頭時(shí)，系統(tǒng)能自動(dòng)識(shí)別，一方面能主動(dòng)考勤，另一方面如果該員工不在當(dāng)日的下井人員目錄中可以及時(shí)地發(fā)出告警。

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作者簡介：黃秀勇（1984，11-），男，江蘇省興化市，現(xiàn)職稱：高級(jí)工程師，學(xué)歷：本科，研究方向：煤礦物聯(lián)網(wǎng)通信領(lǐng)域。