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一、系統(tǒng)概述

煤礦Al智能視頻分析監(jiān)控系統(tǒng)是以Al圖像智能識別技術(shù)為核心、通過人工智能深度學(xué)習(xí)技術(shù)學(xué)習(xí)總結(jié)大量煤礦井下攝像儀的視頻圖像數(shù)據(jù)的規(guī)律，實現(xiàn)對井下實時視頻畫面自動檢測分析，并作出提示、報警、控制等動作。

煤礦生產(chǎn)環(huán)境復(fù)雜，“人、機、環(huán)”安全狀態(tài)的不確定性，給傳統(tǒng)基于人工監(jiān)測的手段帶來巨大挑戰(zhàn)。本產(chǎn)品面向煤炭企業(yè)用戶，提出基于“云、邊、端”架構(gòu)和機算機視覺技術(shù)的定制化實時視頻智能識別范式，實現(xiàn)了“感知、預(yù)警、溯源、管理”的閉環(huán)。解決了傳統(tǒng)監(jiān)測手段人工成本高、時效性差、無法量化的難題。

二、系統(tǒng)特點

1.自主創(chuàng)新研發(fā)深度學(xué)習(xí)算法

平臺采用自主創(chuàng)新研發(fā)適用于煤礦圖像識別的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法、深度殘差神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法、在線學(xué)習(xí)提升模型等，并結(jié)合動態(tài)分析預(yù)測模型和多冗余自學(xué)習(xí)決策機制，實現(xiàn)智能圖像分析、目標跟蹤識別以及重大危險源辨識預(yù)警，滿足特定場景下識別率≥99%、準確率≥99%。

2.自主推流、免插件訪問

平臺根據(jù)攝像頭通用視頻協(xié)議，服務(wù)器進行視頻流獲取解析并進行推流到標準websocket協(xié)議客戶端?？蛻舳送ㄟ^標準通用協(xié)議進行訪問、并實現(xiàn)視頻流實時顯示、抓拍、錄像等功能。因此就不需要，基于攝像頭本身客戶端插件實時顯示視頻、抓圖等功能。從而實現(xiàn)自主推流、免客戶端插件安裝，使用效率更高、更便捷、更友好。此外，還針對主流監(jiān)控設(shè)備廠家的攝像儀、硬盤錄像機進行了專項適配，使得視頻流更加流暢、實時和清晰。

3.視頻智能存儲

系統(tǒng)中如檢測到畫面長時間靜止不動，則會自動停止錄制視頻，相較于24小時不間斷的錄像，我們的軟件大大減少硬盤存儲壓力，并提高查找視頻的效率。此外，軟件直接提供用戶方便的視頻查詢與播放功能，無需繁瑣的瀏覽文件和額外的播放器，方便用戶查看以往視頻記錄。

4.智能檢索功能

平臺支持視頻配置接入、視頻監(jiān)控、異常分析存儲等常用功能。支持關(guān)鍵詞對視頻進行檢索。隨著視頻數(shù)據(jù)和視頻標簽信息的積累，提供基于人工智能技術(shù)的智能視頻分析功能，提供的視頻標簽信息智能地對視頻內(nèi)容進行學(xué)習(xí)，實現(xiàn)對視頻的智能分類管理和根據(jù)視頻內(nèi)容的智能檢索功能。

5.多系統(tǒng)融合聯(lián)動功能

平臺支持多系統(tǒng)融合聯(lián)動功能，可以對精確定位數(shù)據(jù)進行深度應(yīng)用，結(jié)合精確定位數(shù)據(jù)可以在監(jiān)控中標識人員和設(shè)備的信息，配合Al智能云臺變焦攝像機可以實現(xiàn)智能追蹤功能，在必要情況下可以聯(lián)動相關(guān)系統(tǒng)的報警和控制設(shè)備。

三、系統(tǒng)組成

四、系統(tǒng)應(yīng)用場景

1、皮帶運輸分析

皮帶運輸分析是為了解決現(xiàn)場井下皮帶運輸時的監(jiān)控巡查問題。在皮帶運輸中，因從安全角度考慮，皮帶流開啟遵循自后向前，關(guān)閉遵循自前向后，嚴重影響生產(chǎn)效率，浪費電力資源。本產(chǎn)品通過對皮帶的視頻分析，可自動實現(xiàn)皮帶的煤流量、流速檢測，提供皮帶開停建議，實現(xiàn)提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本的功能。

主要功能是實現(xiàn)在視頻監(jiān)控的基礎(chǔ)上實現(xiàn)實時煤流量的自動監(jiān)測，將每個時刻的煤流寬度、高

度等消息進行識別，并集合PLC中皮帶速度等數(shù)據(jù)，將實時的煤流中用戶關(guān)心的實時提取出來。

另外，軟件還會對一些異常情況進行識別處理，主要包括:連續(xù)超載時報警、長期空載時報警、皮帶偏離時報警、嚴重異常時停止皮帶急停、畫面遮擋時報警、聯(lián)動其他系統(tǒng)等……

（1）皮帶跑偏識別及報警管理功能

通過視頻智能識別算法識別皮帶位置形態(tài)，監(jiān)測皮帶是否跑偏，當(dāng)出現(xiàn)跑偏時立即發(fā)送報警，平臺與報警點附近相關(guān)系統(tǒng)聯(lián)動（工業(yè)視頻系統(tǒng)、主煤流系統(tǒng)、調(diào)度通信系統(tǒng)、應(yīng)急廣播系統(tǒng)和人員位置監(jiān)測系統(tǒng)等）告知附近人員，及發(fā)出聲光警報提醒值班人員，進行報警處理。

（2）堆煤報警管理功能

實現(xiàn)智能分析生產(chǎn)過程中因下方皮帶突然停機而上方皮帶繼續(xù)生產(chǎn)或者有大塊物料卡住倉口而產(chǎn)生的堆煤狀況。下料倉口煤流堆起超過設(shè)定時間、高度時，平臺與報警點附近相關(guān)系統(tǒng)聯(lián)動（工業(yè)視頻系統(tǒng)、主煤流系統(tǒng)、調(diào)度通信系統(tǒng)、應(yīng)急廣播系統(tǒng)和人員位置監(jiān)測系統(tǒng)等）告知附近人員，及發(fā)出聲光警報提醒值班人員，進行報警處理，并記錄處理流程，截圖存證信息，以備管理使用。

（4）皮帶異物報警管理功能

實現(xiàn)智能視頻分析異物突然出現(xiàn)（如錨桿、鋼板、大塊矸石等）時的檢測，平臺可發(fā)出聲光警報提醒值班人員，并記錄處理流程，形成截圖存證信息，以備管理使用。

（5）煤流調(diào)速功能

通過視頻分析對皮帶運輸過程的空重載情況進行識別。實時識別皮帶是否空重載，并將識別結(jié)果存儲到數(shù)據(jù)庫，便于對皮帶運輸數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析。當(dāng)連續(xù)檢測到空重載達到一定時長時觸發(fā)報警并與與變頻器聯(lián)動和皮帶控制系統(tǒng)實現(xiàn)聯(lián)動，實現(xiàn)皮帶自動調(diào)速。

此外，還可以對皮帶運輸煤流體積進行識別，得到實時運輸?shù)拿毫空急扰c煤流體積，進而為用戶提供相關(guān)實時數(shù)據(jù)和統(tǒng)計數(shù)據(jù)，以不同的時間尺度呈現(xiàn)給用戶，可以對運輸系統(tǒng)的工作情況有更為直觀的感受，提供皮帶運輸管理參考。

對于一些運輸數(shù)據(jù)異常的時間點，也可以直接查看其時間節(jié)點的歷史視頻。

2、人員行為分析

（1）巡檢行為識別功能

通過視頻及人臉識別技術(shù)自動識別工作人員是否按規(guī)定對變電所進行巡檢，并記錄巡檢時間和巡檢次數(shù)。與人員位置監(jiān)測系統(tǒng)聯(lián)動，識別該人員是否是巡檢人員，是否違規(guī)進入變電所，以及對巡檢過程進行截圖存照，保存巡檢視頻以便后續(xù)查看。

（2）電子圍欄識別功能

通過視頻監(jiān)測人員是否站在軌道上或在道芯內(nèi)，或其他不允許進入人員的區(qū)域。當(dāng)出現(xiàn)時立即發(fā)送報警信號。與人員位置監(jiān)測系統(tǒng)聯(lián)動并截圖存證，責(zé)任到人。

（3）人員穿戴檢測

人員穿戴檢測的工作原理是對是否佩戴個體防護設(shè)備進行實時分析錄制現(xiàn)場視頻、識別、跟蹤和報警，系統(tǒng)不依賴于其他傳感器，直接通過視頻實時分析和預(yù)警并上傳至管理系統(tǒng)服務(wù)器，然后服務(wù)器實時分析視頻流，通過精密的計算識別準確判定是否有違章不佩戴個體防護設(shè)備行為，如果發(fā)現(xiàn)工作人員未按要求佩戴個體防護設(shè)備，系統(tǒng)會自動發(fā)出警報，在提醒監(jiān)理人員的同時，系統(tǒng)會自動保存時間、地點及相應(yīng)的照片，作為處罰的依據(jù)，值班人員看到上傳的數(shù)據(jù)圖文可以遠程或者現(xiàn)場糾正監(jiān)督佩戴個體防護設(shè)備。

可以說，人員穿戴檢測是應(yīng)用在安全管理上更加有效的重要手段，為安全員進行現(xiàn)場監(jiān)督提供了有力的技術(shù)保障。

（4）操作工離崗位檢測

自動識別、監(jiān)測值班人員的在崗情況，24小時檢測識別，對工作人員的脫崗行為進行報警提醒高效監(jiān)管，既能提高監(jiān)控區(qū)域的安全性，避免因脫崗而造成損失或意外，減少人力監(jiān)管成本，又能考核監(jiān)控人員的工作質(zhì)量。

（5）行車行人檢測

在軌道運輸場景下，軌道上的列車的行進速度較快，慣性大，一旦啟動很難剎車。因此鐵軌上的行人會對列車的行進造成很大的不良影響，甚至?xí){到人們的生命安全，帶來危險。通過行車行人檢測可以利用機器采集鐵軌的視頻幀圖像，并依據(jù)對視頻幀圖像中行人的檢測，提前做好相關(guān)防范措施。

（6）人員違規(guī)穿越皮帶及坐皮帶行為識別功能

可通過劃定皮帶區(qū)域，從視頻中自動檢測人員違規(guī)穿越皮帶及坐皮帶行為，并進行報警，與人員位置監(jiān)測系統(tǒng)聯(lián)動并截圖存證，責(zé)任到人。

（7）**性檢測功能（人臉識別）

可通過人臉識別的手段，結(jié)合人員定位、精確定位等系統(tǒng)，實現(xiàn)井下人員軌跡查詢、人員考勤實時識別，綜合達到視頻檢索人員工作場景的功能。

3、熱成像分析

紅外熱像分析為井下隱性火區(qū)分布火源位置檢測、煤炭堆積自燃預(yù)防、頂板冒落和采取透水排查、礦用機械安全檢測等場景，提供結(jié)遠距離、零接觸、視頻顯示的紅外成像檢測，實現(xiàn)提前發(fā)現(xiàn)和排除熱故障隱患的一種礦用本質(zhì)安全型紅外熱像儀。礦用本質(zhì)安全型紅外熱像儀是利用紅外探測器和光學(xué)成像物鏡接受被礦用機械機電設(shè)備的紅外輻射能量分布圖形反映到紅外探測器的光敏元件上，從而獲得紅外熱像圖，這種熱像圖與物體表面的熱分布場相對應(yīng)。

功能說明:

控制補償:通過熱像儀安裝位置，調(diào)整補償?shù)膮^(qū)間幅值，補償分為﹔固定差值補償、比例誤差補償。

聯(lián)動告警:可以與其他監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)動報警，振動、人員定位、無線通信、廣播。

定點溫度獲取:根據(jù)畫面像素點384*288(110592），通過圖像鼠標圈選，可以獲取到每個像素點溫度。

區(qū)域溫度獲取:根據(jù)畫面像素點384*288(110592)，通過圖像鼠標圈選，可以獲取到區(qū)域中**溫度。

熱力圖獲取:通過手動、定時獲取指定區(qū)域監(jiān)控?zé)崃D，保存期限60天。

熱力圖圖像分析對比:可以動態(tài)生成圖像色塊變化趨勢（5分鐘、60分、2小時、24小時）。

4、視頻打鉆智能分析

（1）實時監(jiān)控功能

對于煤礦井下鉆桿抽采機工作視頻實時監(jiān)控顯示，起到一個基礎(chǔ)的視頻監(jiān)控功能。

（2）實時計數(shù)分析功能

通過對煤礦井下鉆桿計數(shù)常用方法的對比分析，結(jié)合井下鉆機打鉆場景的實際情況，采用計算機視覺技術(shù)的方法對打鉆視頻中鉆桿進行計數(shù)。主要通過對鉆桿目標分析識別，對傳統(tǒng)跟蹤算法進行了改進，利用對算法中反向投影圖的重新計算，將運動特征和顏色特征融入其中，有效地解決了由于井下光照不均引起的顏色相似干擾問題。同時，在鉆桿目標遇到遮擋的情況時融入濾波算法，進行運動軌跡預(yù)測分析，加入多區(qū)域相對校準識別，有效地解決了鉆桿目標被短暫全部遮擋的問題，提高了跟蹤的準確性和穩(wěn)定性。另外，在固定場景下可通過現(xiàn)場提供的該場景工作視頻進行深度學(xué)習(xí)識別，提高其準確率。

（3）異常行為識別報警功能

在獲取到視頻的幀數(shù)據(jù)時，根據(jù)物體識別檢測的結(jié)果，判斷是否報警。將報警的數(shù)據(jù)，顯示到界面中，提示用戶給予干預(yù)，并進行記錄，實現(xiàn)可回查，可糾正，可備份。在實時檢測視頻數(shù)據(jù)過程中，根據(jù)物體識別的結(jié)果，判斷出如下集中類型的報警:

1)若長時間無法檢測到有效的鉆機位置，則報警（目標無法跟蹤）

2)若長時間不在鉆機的運動軌跡范圍內(nèi)，則報警（目標超出軌跡范圍)

3)若長時間圖像沒有變化，則會提醒用戶停止錄像（無操作則自動執(zhí)行)

4)若長時間圖像丟失，則會嘗試重新鏈接攝像頭。若重新連接后還是不能得到圖像信息，則報警（圖像丟失）。

（4）終端管理功能

顧名思義，就是對攝像機設(shè)備的添加、修改、刪除等功能操作。

（5）報警管理、回查功能

對歷史報警記錄提供根據(jù)時間、類型、地點等消息的多維度查詢功能，可實現(xiàn)對歷史報警時刻的視頻回放，全方面保障打鉆相關(guān)操作的安全性。

（6）歷史打鉆管理、錄入、回查功能

對于歷史打鉆記錄，軟件中都會進行記錄存儲，用戶也可以錄入更早的打鉆數(shù)據(jù)進行管理。若打鉆時軟件已啟用，則會自動錄像，用戶可直接調(diào)用播放當(dāng)時的視頻圖像，以校驗、糾正、記錄或作為存證。

（7）歷史視頻檢索、分析功能

和人員定位系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫綁定后，可以針對時間、人員、工作模式等全維度的方式進行視頻檢索。極大的提升了檢索效率。對于歷史打鉆視頻，也提供了打鉆計數(shù)分析功能，可在歷史視頻回顧時進行計數(shù)分析，一來減輕用戶工作量，而來也可以對無人值守時的視頻進行計數(shù)分析、存儲及糾正。

5、多系統(tǒng)融合

（1）聯(lián)動報警

當(dāng)異常情況出現(xiàn)時，可通過用戶配置進行多系統(tǒng)聯(lián)動報警提示。如出現(xiàn)人員翻越皮帶時，可同步調(diào)用廣播報警、違章人員定位確定、調(diào)度室提醒處理、違章信息截圖錄像保存等，實現(xiàn)多系統(tǒng)同步交互。

（2）人員標注

在視頻監(jiān)控時，可結(jié)合人員定位、人臉識別等功能，實現(xiàn)圖像中人員身份識別并標注，進而達到人員檢索的效果。

（3）視頻聯(lián)動

實現(xiàn)視頻監(jiān)控與其他系統(tǒng)聯(lián)動調(diào)用，開放視頻聯(lián)動接口，可有其他系統(tǒng)調(diào)用顯示。此外，還可實現(xiàn)云臺攝像儀自動對準對焦等。

（4）語音喊話

對于音視頻攝像儀，可實現(xiàn)語音對講功能，保證對于畫面中異常場景，監(jiān)控人員可實現(xiàn)實時干預(yù)提醒。