AI 智能視頻在選煤廠集控系統中的應用

昝銀忠 江 鵬 母超彬

（山東能源棗礦集團岱煤公司，山東 濟寧 277606）

1 引言

岱莊選煤廠經過多年建設，在設備的自動化、集中化控制方面頗有成效，逐步建立起了集中控制系統和視頻監控系統，實現了松散式控制到集中式控制的轉變，降低了工作人員的勞動強度，提高了選煤廠的洗選效率。近年來，隨著國家大力提倡智能化選煤廠的建設，岱莊選煤廠在洗選工藝、安全防控、智能信息化等方面也不斷加大投入，逐步摸索出了適用于自身的智能化建設之路。特別是在視頻安全防控領域，率先將AI 智能識別技術應用于選煤廠的日常生產和管理工作中，以集中控制系統為核心，視頻智能聯動為輔助手段，為安全、高效、智能型選煤廠的建設提供了重要保障。

2 系統設計

岱莊選煤廠視頻監控系統主要由調度大屏、B21 一體機、視頻集中綜合管理平臺、海康超腦NVR、環網交換機、前端攝像儀等設備組成，視頻監控系統的安裝部署組成如圖1 所示。視頻監控系統主要覆蓋選煤廠的廠區入口、原煤生產車間、重介工藝車間、配電室、化驗中心、調度室和設備機房。不同的場景區域根據安防監控的需求不同，設計安裝不同類型的視頻監控設備，從而滿足不同類型的視頻監控、AI 識別、報警和抓拍需要。

圖1 視頻監控系統結構圖

調度大屏由海康55 寸液晶顯示屏組成，拼接縫隙小于3.5 mm，顯示由B21 一體機通過HDMI接口驅動，滿足選煤廠日常視頻監視和生產管理調度需要。B21 一體機支持模擬及數字視頻的矩陣切換、視頻編解碼、存儲管理、網絡實時預覽等功能。集中監控管理平臺選用iSecure Center Emb 系統軟件，該平臺軟件通過接入視頻監控、報警檢測等系統的設備，獲取邊緣節點數據，實現信息化集成與聯動，整合選煤廠各子系統資源實現豐富的智能應用，可實現128路視頻接入管理功能，具備視頻上墻、實時預覽、錄像回放、圖片查詢、AI 模型管理、AI應用、報警事件查詢等多種功能，支持B/S 和C/S架構，滿足選煤廠日常生產和調度管理的移動應用需求。為滿足AI 視頻識別的應用需求，配置海康超腦NVR 用于AI 識別的軟硬件承載平臺。該超腦不僅具有傳統NVR 的各項功能特性，更是承載了基于深度學習算法的視頻圖像結構化技術，集人臉圖片建模、比對、檢索、存儲于一體，支持Smart IPC 越界、區域入侵、快速移動等智能偵測接入與聯動、智能配置與分析。

3 AI 智能應用

選煤廠設備眾多，且屬于高危生產運行環境，因此在關鍵崗點或重要生產區域安裝部署智能AI攝像儀，從而滿足穿越警戒面、區域入侵、周界入侵、人臉識別等應用需求，進而保障設備運行安全環境，加強人員約束管理。系統利用前端攝像儀本體支持的Smart 事件，即可完成人員越界、區域入侵、穿越警戒面等區域闖入的識別、報警和圖像抓拍；借助Modbus TCP 通訊協議，實現集中控制系統與視頻監控系統的數據共享、智能聯動；實現在集中控制上位機上彈框突出抓拍圖像，調度人員也可以根據此抓拍情況，綜合判斷是否需要停止正在運行的設備，進而保障人身安全。

在皮帶機道劃定警戒面，在給煤機周邊劃定關鍵區域，當人員越過警戒面或闖入關鍵區域，系統進行識別、報警和抓拍。

進入選煤廠原煤車間、重介車間、配電室等場所，均需要按標準正確佩戴安全帽。為能夠正確有效地識別未戴安全帽行為，設計在原煤車間、重介車間、配電室等區域安裝部署智能AI 攝像儀，借助海康超腦和海康AI 一站式訓練平臺，基于安全帽識別深度學習智能算法，從而實現未戴安全帽行為的識別、報警和抓拍，同時配合現場語音廣播系統，及時提醒有關人員正確佩戴安全帽。

針對調度室、配電室、化驗中心、設備機房等重點場所，設置PTZ 半球攝像儀。該型攝像儀支持對運動人臉進行檢測、跟蹤、抓拍、篩選；基于人臉識別深度學習智能算法，通過與數據庫中已有人臉信息比對，從而實現陌生人人臉識別、報警和抓拍；配合攝像機本體的雙向語音對講功能，及時呼喚、提醒或驅離有關陌生人員。

4 視頻智能聯動

傳統的視頻監控系統一般都采用獨立運行的模式，調度人員若想了解現場的視頻監控情況，需要操控視頻監控系統，且多次拖動投屏才能達到想要的效果。為解決這一問題，可以通過視頻監控系統與集中控制系統聯動來實現，調度人員只需在集控系統上位機上操作，即可將對應的視頻自動切換到上位機或調度大屏上。要實現視頻監控系統與集中控制系統的智能聯動，必須借助相應的編解碼設備和視頻聯動控件才可以完成。考慮到岱莊選煤廠視頻監控系統的調度大屏、解碼器、錄像機、攝像儀均是海康威視品牌，集中控制系統的上位機監控系統使用西門子WinCC 軟件開發。因此，為實現兩套系統的智能聯動控制，必須借助海康威視提供的SDK 開發包進行二次開發，才可以完成本文設計的報警聯動、故障彈窗、視頻隨動、場景聯動等視頻智能聯動控制功能。

基于海康威視提供的SDK 開發包，利用VS 軟件開發了HikvisionVideoPlayer.dll 視頻控件。該控件具有RSTP 流媒體播放、視頻解碼上墻、球機控制、海康攝像機與錄像機解碼顯示等功能，可實現PC 端顯示和電視墻顯示。

（1）報警聯動

由上節論述可知，在選煤廠應用的AI 視頻識別系統更多的是依托海康威視固有的軟硬件資源，其本身就是視頻監控系統中一套相對獨立的智能識別系統。為更好地輔助集中控制系統完成選煤廠的日常生產和調度管理，必須將此AI 智能識別系統與集中控制系統進行智能聯動。借助SDK 開發包，開發Modbus TCP 通訊接口，從而實現AI 智能系統與集中控制之間的數據通訊，進而將有關人臉識別、區域入侵、穿越警戒面等報警信息傳輸到集中控制系統的上位機平臺，借助此上位機平臺實現有關報警信息的文字報警、語音報警和抓拍圖像彈窗。

（2）視頻隨動

基于開發的HikvisionVideoPlayer.dll 控制，通過編寫VB 腳本，進而在集中控制系統上位機上實現選煤廠設備啟動、停止、日常運行等模式下的視頻監控。

當“右鍵”點擊旋流器，即可彈出相應的視頻監控畫面，此視頻隨動控制功能主要由HikvisionVideoPlayer.dll 控 件 中 的VLCIniPlayer 和VLCPlayURI 兩個函數實現。其中VLCIniPlayer為視頻控件初始化函數，VLCPlayURI 為RTSP實時視頻流調取函數，命令格式如下："rtsp://admin:zh83995668@10.123.2.239:554/Streaming/Channels/102"。

命令格式包括攝像儀的登錄用戶名、密碼、IP 地址、RTSP 端口號，102 表示取第1 個通道的子碼流。為避免視頻監控帶來的上位機資源占用問題，通常在關閉視頻窗口或切換界面時，通過調用CloseVLCPlayer 函數進行視頻資源的釋放。

（3）故障彈窗

選煤廠的視頻眾多，包括帶式輸送機、刮板運輸機、旋流器、浮選機、脫介篩、磁選機、振動篩等。選煤工作是環環相扣的工藝流程，如若某個設備出現運行故障，導致設備停機或無法正常工作，都將帶來巨大的經濟損失。因此，為及時有效地發現和排除設備故障，設備故障時，相應的視頻信息窗口在集中控制系統上位機上或調度大屏上立即彈出，并觸發語音報警。上位機上的故障彈窗觸發方式與視頻隨動控制方法類似，均是利用VLCPlayURI 函數即可。調度大屏故障彈窗，需要通過控制解碼器解碼視頻信息從而實現上墻顯示，需要調用視頻控件中的LoginDecoder 和StartDynamicDecode 兩個函數，其中LoginDecoder 函數為解碼器登錄函數。

命令格式包括解碼器的IP 地址、端口號、登錄明戶名和密碼。之后通過調用StartDynamicDecode函數，即可完成視頻信息上墻操作，命令格式如下：

1,3,"10.123.2.239",8000,"admin","zh83995668",1。

1,3 表示第一個窗口的第3 個子窗口，即調度大屏最左上角第一塊大屏四分割后的第三個小窗口；"10.123.2.239"為錄像機的IP 地址；最后的1是指錄像機的通道1，即需要調取的視頻信息在錄像機中的通道號。

（4）場景聯動

針對岱莊選煤廠的生產需要，設計了迎檢場景、原煤流程啟動場景、重介流程啟動場景、日常調度場景共計四個視頻場景。所有的視頻場景均通過解碼器事先設定完畢，并進行有效保存，當需要調用某個場景時，只需在上位機上點擊相應的場景控制按鈕，即可將該場景投切到調度大屏上。場景聯動需要調用視頻控件中的SwitchScene（uint sceneNumber）函數。上述四個場景，依次保存，其保存后的場景識別號分別為1、2、3、4，通過調用相應的標識號即表示調用相應的視頻場景。

5 總結

針對選煤廠傳統視頻監控系統相對獨立、操控不便，無AI 智能應用的問題，結合岱莊選煤廠實際情況，通過在關鍵崗點增加部署智能攝像機，進而完成陌生人識別、區域入侵、穿越警戒面等AI識別、報警。同時通過開發視頻聯動控件，將視頻監控系統與集中控制系統進行智能聯動，實現設備啟動、停止、流程啟動、設備故障等狀況的視頻聯動控制，解決了視頻監控系統與集控系統相互對立、信息孤立的問題，提高了調度人員的工作效率和管理水平，為智能化選煤廠建設添磚加瓦。