智能盒子+硬盤錄像機NVR+AI智能識別系統在煤礦行業應用
根據2021年9月17日國家礦山安全監察局綜合司關于《全面開展煤礦“電子封條”推廣建設的通知》礦安綜〔2021〕55號文件通信，在全國所有在冊煤礦建設“電子封條”，通過在煤礦關鍵地點安裝攝像頭、圖像分析終端等設備，利用智能化視頻識別等技術，實時監測分析礦井出入井人員、人數變化及煤礦生產作業狀態等情況，及時發現煤礦異常動態，自動生成、推送報警信息，實現全天候遠程監測。
煤礦“電子封條”建設對象為全國所有在冊煤礦，既包括生產建設煤礦，也包括停產停建、正在實施關閉等各類型的煤礦?！半娮臃鈼l”礦端安裝位置為煤礦主副井口、風井口、車輛出入口和調度室等關鍵地點。
結合目前現代化高產高效礦井都安裝了視頻監控系統，在地面設置了調度指揮中心，采取安全管理值班人員實時盯著各重點位置，及時消除隱患。但井下點多面廣環節多，難以長時間保持警覺，調度人員不可能 24 小時實時監控，無法及時獲取相關隱患信息，所以需要研制一套視頻AI智能識別系統替代監控人員，實時發現各種事故隱患，立即進行預警和發出控制信息，避免重大事故的發生。
通過本項目的實施，將人工智能技術和計算機視覺技術有機融入煤礦安全生產各個環節，能夠減少井下作業員工違章行為數量，及時發現設備和環境事故隱患，提高煤礦安全生產的智能化管理水平，適應國家安監總局對提高煤礦自動化應用程度的要求和我國煤礦安全高效生產的發展趨勢。因此視頻AI智能識別系統的應用具有重要意義。
二、實現原理與技術藍圖
1、實現原理
?。?）建立煤礦安全隱患危險源數據集，任何基于視頻的智能識別分析系統，離不開大量數據集的建立，針對每個需要監控識別的重要工作場所，采集大量含有安全隱患的視頻和圖像數據，進行標注，為通用模型建立提供數據基礎，并能為國內外同類研究提供相應的支撐；
（2）基于深度學習算法，研究適合煤礦安全生產實際的違章行為、設備故障檢測識別和環境危險因素識別算法；提出適應于煤礦監控視頻的安全隱患識別算法，滿足煤礦安全生產實際需求。
?。?）利用煤礦安全隱患危險源數據集和煤礦安全違章行為、設備環境隱患識別算法，在礦井訓練能夠滿足需求的識別模型；
（4）研制煤礦視頻識別統一平臺設備，集成煤礦已有海量數據，進行識別、報警和設備聯動。
2、技術藍圖
?。?）、對接調度管理實現方案 可以將智能攝像頭或邊緣網關上的視頻和數據上云(公有云或私有云)，再由云端推送至調度室可視化大屏、國家礦山安全監察局“電子封條”監管平臺，實現下列五中心監管調度。
?。?）、對接員工行為方案
三、主要功能和安裝部署方案
1、主要功能
?。?）隱患識別 對各種人和物的不安全狀態、設備的異常情況進行實時識別，比如可實現皮帶跑偏、堆煤、撕裂、皮帶上的大煤塊、錨桿的識別及報警，必要時緊急停車，可避免由于大塊煤、錨桿造成的設備損壞、堆煤等事故。可識別工作面支架護幫不到位、風窗風門沒有關閉、岔道紅綠燈不亮等安全隱患，并進行廣播告警。
（2）人員違章違規行為識別 實現井下人員各種常見違章違規行為的視頻自動識別、圖像抓拍、聲音預警、實時自動統計分析，防止各類人員傷亡事故發生。比如違章乘坐皮帶、礦車、在軌道上行走、工作期間疲勞操作、打瞌睡、乘車時工具伸出車外，進入危險地點、在危險地點、場所行走、乘車站點擁擠等。
?。?）環境的不安全因素
2、安設位置方案
3.2.1副井位置（人員下井出入口）
1) 設備到通道出入口之間需要無遮擋，要能覆蓋整個井口區域，能看到人員出入井口情況；
2) 攝像機俯角建議為40-70度，保證前后人頭肩無遮擋的同時頭肩特征完整，攝像頭應位于通道出入口斜側上方；
3) 具備自動和手動電調整焦距功能，查看人頭肩大小是否滿足要求；
4) 人員站在出入口邊緣前后1米時，攝像機畫面還能完全看到人員頭肩；
5)攝像頭分辨率至少達到1280*720。
副井位置（人員下井出入口）安裝位置示意圖
3.2.2主井位置（運輸設備）
1) 設備到皮帶之間無遮擋，能看到物料傳送情況。
2) 攝像機俯角建議為40-70度。
3) 具備自動和手動電調整焦距功能。
4)攝像頭畫面水平，皮帶處于整個畫面的垂直居中位置且皮帶左右兩側對稱。
5) 攝像頭分辨率至少達到1280*720。
圖4-2 主井位置（運輸設備）安裝位置示意圖
3.2.3車輛出入口（貨運車）
1) 貨運車輛出入口到攝像頭之間盡量無遮擋，保證貨運車輛完整圖像信息。
2)視頻監控范圍覆蓋貨運車輛出入口，能夠監控貨運車輛出入情況。
3) 攝像機俯角建議為40-70度，貨運車輛的圖像畫面占比在[1/128，1/32]范圍內。
4) 攝像頭分辨率至少達到1280*720。
圖4-3車輛出入口（貨運車）安裝位置示意圖
3.2.4調度室（人員空崗）
1) 調度室工位到攝像頭之間無遮擋，盡量覆蓋整個調度室區域，能看到值班人員情況。
2) 具備自動和手動電調整焦距功能，確保人員形態清晰；
3) 攝像頭分辨率至少達到1280*720。
圖4-4調度室（人員離崗）安裝位置示意圖
3.2.5調度室（可視化調度通信）
正常生產建設的煤礦要在調度室安裝可視化調度通信系統，實現煤礦統一應急會商調度管理，實現各級煤礦安全監管監察部門對煤礦進行視頻調度和指導，加快應急處置響應，提升煤礦數字化、智能化安全管理水平和應急處置能力。煤礦應急處置視頻智能通訊系統終端參數如下要求：
表4-1視頻智能通訊系統硬件設備參數要求
圖4-5視頻通信圖像效果示意圖
3、應用場景說明
當煤炭皮帶運輸機運送物料時出現錨桿，則立即錨桿檢測預警
風門長時間敞開或關閉不嚴，立即預警
警戒區域有人越位闖入，或有人越位乘車
人數達到系統設定人數，且在較短的時間內人數達到上限立即報警
值班睡崗提醒
值班缺崗，達到一定時間預警
簡單易用的煤礦電子封條
實施步驟
1、 安裝四個攝像頭到規定的位置，調試好攝像位置、鏡頭聚焦（或提前把焦距調好，再去裝也可以），并將其網絡輸出信號，連接到網內交換機。
2、 將智能盒子（KJU127）通過網線連接到網內交換機，將NVR加上需要的硬盤連接到交換機
使用電腦網絡訪問打開NVR硬盤錄像機監控界面將四路頻信號看到，排放到相應位置，并設置保形形式等內容；同樣將KJU127通過網絡訪問形式打開設置與省上規定的通訊上傳信息模式，按規定設定規定的內容，上傳的圖片和視頻格式是國家規定好的無需更改調整。
來源：陜西艾樂爾智控