露天礦山智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用

王 偉，楊聲聲

（江西銅業(yè)公司城門山銅礦，江西 九江 332100）

國(guó)內(nèi)露天礦山的視頻監(jiān)控系統(tǒng)仍依賴于人工觀看，該監(jiān)控模式需要專職人員長(zhǎng)時(shí)間觀看監(jiān)控屏幕，容易因疲勞而錯(cuò)失關(guān)鍵信息，并且存在時(shí)效性問題。因此，如何高效、準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)視屏監(jiān)控中出現(xiàn)的問題，并及時(shí)警示，是國(guó)內(nèi)智能化礦山發(fā)展的一個(gè)方向[1-3]。該礦山在智能視頻監(jiān)控這一板塊勇于開創(chuàng)新模式，并取得了階段性成果。

1 傳統(tǒng)視屏監(jiān)控系統(tǒng)存在的問題

（1）專職人員不足，監(jiān)控工作強(qiáng)度大。采礦場(chǎng)共有26塊監(jiān)控畫面，24小時(shí)全天監(jiān)控，監(jiān)管如此多的畫面，不僅消耗人員大量的精力，而且很容易遺漏違章事件，效率不高。

（2）發(fā)現(xiàn)問題時(shí)無法及時(shí)做出警示。實(shí)際生產(chǎn)中我們通過監(jiān)控發(fā)現(xiàn)違章行為后，只能駕車前往現(xiàn)場(chǎng)給予警告，但是由于作業(yè)面積較大，在人員達(dá)到違規(guī)地點(diǎn)時(shí)，違規(guī)人員已經(jīng)離開，未達(dá)到安全教育的目的。

（3）傳統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)智能化程度低。該礦山無人駕駛、遠(yuǎn)程操控、5G通訊，智能化技術(shù)如雨后春筍般發(fā)展，但是智能視頻監(jiān)控技術(shù)仍原地踏步。

2 智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用及存在問題

智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)是通過對(duì)礦車、皮帶等關(guān)鍵生產(chǎn)節(jié)點(diǎn)和采礦場(chǎng)、危險(xiǎn)品存儲(chǔ)區(qū)、卡口位置等區(qū)域攝像頭視頻的獲取，采用智能識(shí)別技術(shù)，對(duì)生產(chǎn)和管理的關(guān)鍵環(huán)節(jié)出現(xiàn)的異常情況進(jìn)行事件報(bào)警，并以閉環(huán)的流程處理方式確保事件的響應(yīng)和追蹤，進(jìn)而提高現(xiàn)有視頻監(jiān)控系統(tǒng)的整體性和視頻處理的協(xié)調(diào)能力，將生產(chǎn)流程和安全管理全流程納入視覺信息獲取范圍，達(dá)到提升生產(chǎn)效率、提高管控能力和減少人力勞動(dòng)的目標(biāo)。

圖1 智能視頻監(jiān)控流程圖

經(jīng)過一段時(shí)間的實(shí)際應(yīng)用，智能監(jiān)控系統(tǒng)可以穩(wěn)定地運(yùn)行，但是仍存在視頻后處理識(shí)別率不高、容易誤報(bào)和警示效果不明顯等問題，視頻后處理識(shí)別率不高是亟待解決的重點(diǎn)問題，其關(guān)系到整個(gè)智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)的正常應(yīng)用。因此，本文重點(diǎn)研究該問題。

3 視頻后處理識(shí)別率不夠的原因分析及解決方案

3.1 關(guān)鍵影響因素分析

針對(duì)視頻監(jiān)控識(shí)別率不高的問題，借鑒質(zhì)量管理中的要因確認(rèn)法，從表1中五個(gè)方面找到關(guān)鍵因素。

表1 影響視頻監(jiān)控識(shí)別率的原因及調(diào)查情況

經(jīng)過分析，最終本文確定攝像頭功能單一，無法將現(xiàn)場(chǎng)狀況和管理人員形成串聯(lián)互動(dòng)為主要原因。

3.2 制定解決對(duì)策

針對(duì)關(guān)鍵因素，該項(xiàng)目組經(jīng)過思考，決定通過以下三個(gè)步驟解決此問題：

（1）解決“想”的問題，讓攝像頭像人類一樣，學(xué)會(huì)分析圖像。通過人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和深度學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)對(duì)圖像的智能識(shí)別，即先經(jīng)過一些特征識(shí)別，來判定目標(biāo)是否為人類，如果判定為人類，追蹤他的頭部區(qū)域，識(shí)別有無安全帽形狀排列的像素，并且像素的顏色必須是紅色或者黃色，如果未識(shí)別到安全帽形狀排列的像素，則判定未佩戴安全帽。

圖2 圖像智能識(shí)別實(shí)景圖

圖3 特定區(qū)域追蹤圖

在判定為未佩戴安全帽之后，服務(wù)器截圖和錄像該時(shí)段的視頻，并推送到各部門，工作人員的電腦右下角彈出消息，點(diǎn)擊后，在彈出的界面可以查看回放，進(jìn)而處理事件。

圖4 服務(wù)器自動(dòng)錄制截圖和視頻

圖5 事件檔案構(gòu)建圖

（2）解決“說”的問題。無線麥克風(fēng)傳輸距離短，架設(shè)有線話筒的成本太高。本文選擇基于4G專網(wǎng)的無線廣播技術(shù)解決“說”的問題，先用配置軟件，設(shè)定設(shè)備的固定IP，達(dá)到在網(wǎng)絡(luò)上準(zhǔn)確無誤地將信息送至目標(biāo)設(shè)備。同時(shí)，本文用話筒采集聲音的模擬信號(hào)，在服務(wù)器上將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)為數(shù)字信號(hào)，再經(jīng)由基站通過無線信號(hào)將數(shù)據(jù)發(fā)送至各CPE，最終根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)需求采用設(shè)備。像卸礦口、車間等小范圍場(chǎng)所，直接使用比較輕巧的網(wǎng)絡(luò)音柱。如果是排土場(chǎng)這種空曠場(chǎng)所則采用喇叭搭配功放機(jī)這種模式。

圖6 專網(wǎng)下的無線廣播傳輸流程

（3）珠聯(lián)璧合，解放人工。下圖是廣播系統(tǒng)的任務(wù)管理界面，廣播系統(tǒng)是以采用任務(wù)插播的形式播放的聲音。比如播放內(nèi)容里我們選擇你好這個(gè)MP3文件，播放設(shè)備選擇30排土場(chǎng)喇叭，執(zhí)行任務(wù)后，30排土場(chǎng)的喇叭發(fā)出你好的聲音。基于此，本文將上述短消息作為觸發(fā)信號(hào)，并且在這個(gè)信號(hào)上附加數(shù)據(jù)，比如我們要播放的音頻文件或者播放設(shè)備，最后把這些封裝成一個(gè)插播任務(wù)，進(jìn)而使本文的廣播系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)識(shí)別功能。根據(jù)以上思路，最終實(shí)現(xiàn)自動(dòng)播報(bào)的需求。

3.3 對(duì)策實(shí)施效果

系統(tǒng)上線運(yùn)行一段時(shí)候后，本文調(diào)取9月第四周的錄像，先通過人工查看的方式，查找到10起未佩戴安全帽事件，再查看系統(tǒng)的推送記錄，發(fā)現(xiàn)9條記錄，發(fā)現(xiàn)率為90%，語音警示自動(dòng)播報(bào)9次，且系統(tǒng)識(shí)別出其中8起為外來人員，目標(biāo)達(dá)成。

4 實(shí)現(xiàn)目標(biāo)

（1）滿足了礦區(qū)內(nèi)特定區(qū)域外來人員識(shí)別的智能分析需要，檢測(cè)監(jiān)控視頻中出現(xiàn)的人員，如發(fā)現(xiàn)外部人員則立刻告警。

（2）滿足了礦區(qū)內(nèi)本次工程人員安全帽佩戴的智能分析需要，標(biāo)記監(jiān)控視頻中礦區(qū)工作人員未佩戴安全帽的行為。

（3）部署了目標(biāo)捕獲球機(jī)，用于對(duì)異常人員捕獲并放大，確保獲得被捕獲目標(biāo)的清晰放大圖像，從而確定人員身份。

（4）滿足了礦車駕駛員行為智能分析需要，發(fā)現(xiàn)駕駛員出現(xiàn)抽煙、打電話和注意力不集中等行為則發(fā)出警示。