礦井安全自動智能視頻系統的應用研究

【摘要】針對煤礦當前監控系統功能單一，進對監控位置的圖像進行傳送和存儲，不能對視頻信息進行有效的分析、處理。將礦井生產的安全性與智能視頻技術進行有機的結合，通過聲光等技術的融合，以行為管理為核心，設計一種安全智能視頻系統。

【關鍵詞】視頻系統;設計原則;預警;智能化

1系統概況

目前，礦井中各個作業面已完成了光纖通信，該傳輸作業的實現具有較好的條件及環境，而為了生產所建立的智能視頻監控系統可以應用已有信息系統中的主干傳輸網絡為基礎。系統所具有的功能主要包含：堆煤檢測預警、空頂作業預警、超循環作業預警、違規抓拍、違規人員及車輛的關聯性分析等。

2系統的設計應遵循的原則

2.1安全性。在設計的過程中必須嚴格遵循這一原則，系統所采取的設備必須與礦井下的安全要求相吻合，并且通過MA認證。在安全性的基礎上來提升系統所具有的性能。

2.2簡單易用。軟件的操作頁面較為清晰明確，具有較強的簡便性，操作人員只需要進行相應的培訓就可以實施操作。系統的安裝也極為簡單，安裝及維護都十分方便。所運用的數據庫及操作系統具有十分簡單的維護性;應用軟件的安裝及使用較為簡便。系統內部所安裝的軟件、硬件及相關設備都進行了模塊化處理，前端使用了嵌入式設備，可以以系統的需求來添加及更換板塊，確保系統具備較強的可維護性。具有較多的優勢，如較強的可操性、簡單的界面等，促使數據的處理更為簡便、迅速。業務有著明確的流程，與日常業務的處理相符合;系統的數據易于維護，可以開展自動化備份，數據的恢復較為迅速。

2.3拓展性。系統所運用的接口為標準TCP/IP，硬件平臺具有較強的拓展性，當產生新業務的時候，利用預先所設定的標準來拓展業務范圍。確保業務添加時，不需要對系統的框架進行改良，確保系統可以開展靈活的拓展。對日后的發展及改良進行綜合考

慮，在產品類型的選擇、管理的容量等各個方面都可以實現換代及擴展。因此，從產品及技術的角度上講，該系統具備較強的兼容性。

2.4可靠性。該原則要求在設計的過程中必須盡可能降低風險，增強風險的抵抗能力。在選擇設備及設計方案的時候應當保證系統可以持續穩定的運行，盡可能降低故障的發生概率。確保該系統具備持續運行及容錯的能力。

3系統架構

3.1設備構成

智能視頻系統的硬件構成主要有井下及機房兩部分。井下所運用的設備主要包含了：ZB127-Z聲光報警器、無線發射器、天線等;機房內所安裝的設備主要有：網絡儲存主機、視頻綜合平臺等;該系統中的所有通信設備都需要借助于井下環網。

ZB127-Z聲光報警器的功能在于完成現場的語音提示及燈光提示;KBA127礦用隔爆冷光源網絡攝像頭主要安裝在空頂作業、超循環作業及堆煤的預警、抓拍系統;KDW660/12B UPS電源所發揮的作用在于為礦井中的攝影器提供持續的12V電源，確保系統維持穩定的運行。

3.2軟件系統構架

軟件系統的構成主要包含了后臺服務軟件、數據系統及用戶界面。

（1）對系統而言，服務軟件是其最關鍵的部分，所有開展智能化分析的代碼都需要在這個平臺進行集成。軟件中主要涵蓋了6個核心的智能視頻識別單元，分別為空頂作業識別、抓拍識別等

（2）數據庫主要運用了SQL Server 2012企業級數據庫系統，該系統為新型的數據平臺產品，不僅可以對現存的數據平臺進行有效的拓展，而且可以適用于云技術及平臺，同時可以迅速制定出有效的處理方案，確保私有云及公有云之間實現數據的拓展及應用的遷移。該系統可以為企業的基礎框架提供最大的支持，主要對核心業務的各項功能及解決方法提供最好的性能及可行性。該系統不僅可以對各種智能化視頻的實時及歷史數據進行儲存，而且可以對相關數據進行挖掘及處理。

（3）界面軟件所運用的系統為B/S，對目前所流行的各個核心瀏覽器都有著支持作用，具有多個功能，如開展實時地監控及報警、對報表進行統計等。

4系統的核心功能

4.1帶式輸送機膠帶的堆煤預警功能

目前，主要運用絆線檢測技術來檢測帶式輸送機膠帶出現的堆煤問題，該技術指的是對隨意一個視頻，可以基于實際需求來在圖像中設置多個絆線，并規定其不能穿越方向，當有物料超越了這個警戒線的時候，就可以做出報警。在該設備尾部堆煤的視頻中設置一個二級報警裝置，使輸送機的尾部及破碎機的周圍可以做出堆煤預警。根據堆煤的程度來進行劃分，主要有兩種等級，分別為緊急與提醒，告警閥值可以手動輸入到系統內。這兩種等級的告警都應當具備聲光報警功能，提醒、緊急告警的顏色分別為黃色與紅色，當發生緊急告警的時候，可以發送停機信號。

4.2空頂作業預警功能

本次預警所采取的技術主要為模型及人體兩種識別技術，智能視頻監控系統與人員定位、聲光報警等系統相互聯動，確保人員在進到空頂區域之時做出報警，與該區域之間的距離較小時做出預警。與人員定位系統內所形成的各個數據形成有效的關聯，通過運用定位系統內部的數據庫來有效辨別出人員的信息，只有支護人員進入到空頂區域才不會發生報警，而其他人員一旦進入就會做出報警。在發生預警的時候，現場會出現紅色聲光報警，地面監控平臺出現報警并進行截圖記錄。

4.3超循環作業預警功能

這類預警不僅采取了拌線檢測技術，還采用了環境智能識別技術，該技術指的是通過對背景的轉變進行智能化識別，以有效檢測出某個物體運行的軌跡及方向，通過運用智能化的分析方法，依靠一些標定，通過對固定視頻范圍中的各個條件進行檢測，確保兩條直巷及聯巷形成連通的時候可以實現超循環作業預警。如果超出了規定的距離，現場就會做出紅色的聲光報警，地面監控中心也會呈現出相應的畫面，并且對其進行截圖及儲存，在出現預警的時候可以及時發送停機信號。在系統之中，循環進度可以基于作業章程來進行設置，超循環作業應當維持1～30m的識別距離，其偏差應當低于1m。

4.4人員及車輛的抓拍功能

各巷道存在的三岔口及風門部位常常會產生因人員不當的操作行為而出現風門受損、車輛相碰撞等問題，如果破碎機、梭車等設備沒有停止運行，系統將會作出危險區域的預警，并在破碎機周圍進行報警及語音提示。抓拍系統的目的對操作人員出現的違規操作進行抓拍，并指導人員按照規定操作。危險區域預警還可以分布在巷道三岔口及風門等部位。

4.5查詢、統計、語言提示、數據備份機報表打印功能

對于智能視頻系統及其他物聯網傳感器系統所形成的大數據，可以借助智能視頻分析軟件來對其進行有效的學習及挖掘，對各種類型的報警信息進行匯總，并形成相關的分析報告，針對高危區域，操作人員列出排行榜。系統具有報表查詢及統計的功能。

系統可以與人員定位、其他物聯網傳感系統內的數據相連接，嚴格核查違章人員及車輛的信息，形成違章報表的查詢及儲存，針對特定范圍內的人員進入做出管理與預警。用戶可以依據使用限制狀況來設置各類預警及報警的條件，當智能監控觸及到該條件的時候，系統可以對大屏幕內將預警畫面進行實時顯示及儲存，并且設有語音提示功能。當有預警或報警產生之后，在大屏幕中可以實時顯示告警信息，并彈出現場的畫面。各個子系統所包含的信息，如地址、門禁、報警圖形等都可以儲存在數據庫內。同時，系統為用戶提供了簡單、有效的方式，有助于他們對以往的數據進行更好的檢索及查閱。并且可以對數據進行備份及對報表進行打印的功能。可以通過時間、地質等各個信息來查詢以往的數據。

5系統的應用

目前，礦井采用2臺堆煤預警攝像機、8臺空頂作業預警裝置、8臺超循環作業預警裝置、7臺抓拍裝置。

堆煤預警主要涵蓋了主帶式輸送機頭和主運巷道帶式輸送機的相連部位;超循環作業的預警主要涵蓋回風大巷掘進頭、帶式輸送機運輸大巷及輔運大巷的掘進頭、運輸斜巷的掘進頭。空頂作業的預警主要涵蓋回風大巷的掘進頭、帶式輸送機運輸大巷的掘進頭、輔運大巷的掘進頭、輔助運輸斜巷的掘進頭。抓拍預警應當設置在礦井中各個需要檢測的區域，其主要包含了聯巷風門、回風大巷的機頭等。

6結語

自從煤礦選用智能視頻系統之后，堆煤事故的停機時間得到了極大降低，操作人員進行空頂作業的違規現象也得到極大避免，超循環作業的流程得到規范，同時也極大降低了操作人員的違規行為，避免了損失。因此，該系統的應用不僅可以保證工作人員及礦井的安全，而且可以提高相應的經濟效益。

參考文獻：

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作者簡介：

田鵬飛（1983-），男，漢族，山西柳林人，本科，工程師，研究方向：煤礦信息化、智能化。