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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圖像智能識別技術為核心、通過人工智能深度學習技術學習總結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。

煤礦生產環(huán)境復雜，“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)。本產品面向煤炭企業(yè)用戶，提出基于“云、邊、端”架構和機算機視覺技術的定制化實時視頻智能識別范式，實現(xiàn)了“感知、預警、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)深度學習算法

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網(wǎng)絡算法、深度殘差神經網(wǎng)絡算法、在線學習提升模型等，并結合動態(tài)分析預測模型和多冗余自學習決策機制，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。客戶端通過標準通用協(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容進行學習，實現(xiàn)對視頻的智能分類管理和根據(jù)視頻內容的智能檢索功能。

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)進行深度應用，結合精確定位數(shù)據(jù)可以在監(jiān)控中標識人員和設備的信息，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)動相關系統(tǒng)的報警和控制設備。

三、系統(tǒng)組成

四、系統(tǒng)應用場景

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，關閉遵循自前向后，嚴重影響生產效率，浪費電力資源。本產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)提高生產效率、降低生產成本的功能。

主要功能是實現(xiàn)在視頻監(jiān)控的基礎上實現(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，當出現(xiàn)跑偏時立即發(fā)送報警，平臺與報警點附近相關系統(tǒng)聯(lián)動（工業(yè)視頻系統(tǒng)、主煤流系統(tǒng)、調度通信系統(tǒng)、應急廣播系統(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)智能分析生產過程中因下方皮帶突然停機而上方皮帶繼續(xù)生產或者有大塊物料卡住倉口而產生的堆煤狀況。下料倉口煤流堆起超過設定時間、高度時，平臺與報警點附近相關系統(tǒng)聯(lián)動（工業(yè)視頻系統(tǒng)、主煤流系統(tǒng)、調度通信系統(tǒng)、應急廣播系統(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，或其他不允許進入人員的區(qū)域。當出現(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警并上傳至管理系統(tǒng)服務器，然后服務器實時分析視頻流，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備行為，如果發(fā)現(xiàn)工作人員未按要求佩戴個體防護設備，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)督佩戴個體防護設備。

可以說，人員穿戴檢測是應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，甚至會威脅到人們的生命安全，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，責任到人。

（7）**性檢測功能（人臉識別）

可通過人臉識別的手段，結合人員定位、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安全型紅外熱像儀。礦用本質安全型紅外熱像儀是利用紅外探測器和光學成像物鏡接受被礦用機械機電設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。

功能說明:

控制補償:通過熱像儀安裝位置，調整補償?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)控熱力圖，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，結合井下鉆機打鉆場景的實際情況，采用計算機視覺技術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習識別，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，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，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，用戶可直接調用播放當時的視頻圖像，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，可同步調用廣播報警、違章人員定位確定、調度室提醒處理、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)動調用，開放視頻聯(lián)動接口，可有其他系統(tǒng)調用顯示。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)實時干預提醒。