智能視頻識別系統在煤礦管理中的應用

文/魏 晶

當前，很多煤礦企業在使用定位系統來進行人員和車輛管理，大部分人員定位系統都采用定位卡、指紋或虹膜識別；而在車輛管理方面，多數煤礦使用老舊的人員簽單制進行車輛管理。通過應用定位系統來進行人員和車輛管理，提升了管理效能，促進了礦井的安全生產。然而，這種管理方式也存在疏漏和弊端，比如，會出現一人帶多卡、指紋膜及驗證而不入井的情況，從而無法對人員和車輛進行更加準確的管理把控。本文基于視頻識別技術，探索對煤礦人員及運輸車輛管理進行優化，以便精準識別人員和車輛，有效避免目前各種違規行為的發生。

一、視頻識別技術應用

視頻識別是通過在視頻流中逐幀地對圖像進行識別，在每一幀圖像中提取圖像特征，并對特征進行數據化處理，再把這些數據與存儲在服務器中的數據進行比對，通過比對特征的唯一性，實現視頻流精準識別判斷。

由于礦井中環境復雜，對于視頻識別系統的干擾因素有很多，所以該系統主要應用于地面人員運輸出入井的井口，在人員或車輛出入井時進行識別。整套系統以視頻識別服務器為核心，配套設備包括前端視頻錄入器、車牌識別器、聲光報警器和顯示器等單元。系統拓撲圖如圖1所示。

圖1 智能視頻識別系統拓撲圖

當入井人員進入礦井時，在行人專用通道安設人臉識別卡口，對經過通道的人員進行面部特征識別，并將特征數據通過IP/TCP傳輸至識別服務器，在服務器內進行特征匹配，匹配成功后記錄入井并存檔。同理，在人員車輛入井通道處，車牌識別一體機識別車輛號牌及車輛特征，并發送數據至服務器進行識別存檔記錄。

1.人臉識別子系統

人臉識別子系統通過如下步驟實現人臉檢測識別任務：圖像采集、人臉檢測、特征提取、人像比對等。人臉識別卡口運行流程如圖2所示。

圖2 人臉卡口運行流程圖

2.車輛管理子系統

車輛管理子系統通過如下步驟實現車輛特征識別任務：圖像采集、車輛檢測、特征提取、車輛號牌及特征比對等。車輛號牌識別卡口運行流程如圖3所示。

圖3 車輛號牌識別卡口運行流程圖

二、系統組成

1．智能視頻識別的硬件組成

智能視頻識別系統的硬件組成主要分為以下三個部分：

（1）智能視頻識別服務器。智能視頻識別服務器是本系統的核心組建，安裝有智能視頻識別軟件，主要負責識別各個前端設備回傳回來的各種視頻流數據，并在服務器內加以識別判斷，并將識別結果顯示在集控中心，同時驅動LED屏幕和聲光報警器。

（2）前端數據采集器。前端數據采集器主要分為人臉數據采集器和車輛數據采集器，主要用于采集監控區域內的人臉特征和車輛特征，并將數據回傳至服務器進行識別判斷。

（3）終端顯示器和集控顯示平臺。終端顯示器包括監控區域的LED屏幕及聲光報警裝置，負責顯示服務器發來的識別結果，若識別人臉特征和車輛特征不匹配時，觸發報警信號，LED屏幕顯示報警信息，聲光報警器發出報警音。集控顯示平臺實時顯示監控區域視頻和視頻中的識別結果，方便相關人員及時知曉現場情況并加以處理。

2.智能視頻識別系統的軟件組成

智能視頻識別系統的軟件主要由服務器核心識別模塊、前端數據采集模塊、終端顯示模塊組成。軟件主要實現人臉數據匹配、傳輸和存儲，并自動進行時間校準；播放實時監控畫面；實現集控中心平臺和終端顯示器的同步動作。軟件模塊組成如圖4所示。

圖4 軟件模塊組成圖

三、試驗驗證

為了驗證智能視頻識別系統是否高效、準確、快速，研究人員在中國地質大學學生公寓及外場公路上對此系統進行了試驗驗證，試驗過程如下。

1.提前錄入300人的人臉信息到服務器匹配庫中，并將此300人與其他200人組成一個500人序列，并依次通過人臉識別區域，驗證是否觸發報警。

2.提前錄入2輛車輛信息，并將此2輛車與另外8輛車組成一個車輛序列，依次通過車輛特征識別區域，驗證是否觸發報警。

經過試驗驗證，系統聲光警報響應時間小于1s，車輛特征識別子系統識別準確率為97.71%，車輛通行捕獲率為100%，人員面部識別子系統識別準確率為95.48%，人員通行捕獲率為100%。

四、技術優勢及特點

將視頻識別技術應用于煤礦管理的優勢和特點體現在以下幾方面：

1.智能化。視頻識別技術依托于目前較為先進的智能算法，可以快速準確地對目標進行特征識別，更大程度地實現了工業管理地自動化、智能化。

2.便捷化。基于視頻識別技術的快速響應能力，在使用過程中基本免除了人員操作對系統判斷的影響，在實現煤礦智慧管理的同時也減輕了人力資源壓力，節省人力資源成本。

3.經濟化。視頻識別系統造價低廉，在煤礦管理應用中相比其他管理措施更加經濟化，成本更低。此外，視頻識別系統采用模塊化結構，在使用過程中可更換任意模塊設備而不影響其他模塊的正常運行，可以有效降低設備的維護量。

五、結語

綜上所述，將智能視頻識別技術應用于煤礦管理，不論是技術的先進性還是社會及經濟效益都是非常大的。隨著社會和科學技術的發展，智能視頻識別技術在煤礦管理方面的應用前景廣闊，將促進煤礦管理向著智能化、自動化、便捷化的方向發展，提升整體管理效能。