AI 智能視頻在選煤廠集控系統(tǒng)中的應(yīng)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(jīng)過多年建設(shè)，在設(shè)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(tǒng)和視頻監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)了松散式控制到集中式控制的轉(zhuǎn)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(shè)，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(shè)之路。特別是在視頻安全防控領(lǐng)域，率先將AI 智能識別技術(shù)應(yīng)用于選煤廠的日常生產(chǎn)和管理工作中，以集中控制系統(tǒng)為核心，視頻智能聯(lián)動為輔助手段，為安全、高效、智能型選煤廠的建設(shè)提供了重要保障。

2 系統(tǒng)設(shè)計

岱莊選煤廠視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要由調(diào)度大屏、B21 一體機、視頻集中綜合管理平臺、海康超腦NVR、環(huán)網(wǎng)交換機、前端攝像儀等設(shè)備組成，視頻監(jiān)控系統(tǒng)的安裝部署組成如圖1 所示。視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要覆蓋選煤廠的廠區(qū)入口、原煤生產(chǎn)車間、重介工藝車間、配電室、化驗中心、調(diào)度室和設(shè)備機房。不同的場景區(qū)域根據(jù)安防監(jiān)控的需求不同，設(shè)計安裝不同類型的視頻監(jiān)控設(shè)備，從而滿足不同類型的視頻監(jiān)控、AI 識別、報警和抓拍需要。

圖1 視頻監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

調(diào)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(qū)動，滿足選煤廠日常視頻監(jiān)視和生產(chǎn)管理調(diào)度需要。B21 一體機支持模擬及數(shù)字視頻的矩陣切換、視頻編解碼、存儲管理、網(wǎng)絡(luò)實時預(yù)覽等功能。集中監(jiān)控管理平臺選用iSecure Center Emb 系統(tǒng)軟件，該平臺軟件通過接入視頻監(jiān)控、報警檢測等系統(tǒng)的設(shè)備，獲取邊緣節(jié)點數(shù)據(jù)，實現(xiàn)信息化集成與聯(lián)動，整合選煤廠各子系統(tǒng)資源實現(xiàn)豐富的智能應(yīng)用，可實現(xiàn)128路視頻接入管理功能，具備視頻上墻、實時預(yù)覽、錄像回放、圖片查詢、AI 模型管理、AI應(yīng)用、報警事件查詢等多種功能，支持B/S 和C/S架構(gòu)，滿足選煤廠日常生產(chǎn)和調(diào)度管理的移動應(yīng)用需求。為滿足AI 視頻識別的應(yīng)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(tǒng)NVR 的各項功能特性，更是承載了基于深度學(xué)習算法的視頻圖像結(jié)構(gòu)化技術(shù)，集人臉圖片建模、比對、檢索、存儲于一體，支持Smart IPC 越界、區(qū)域入侵、快速移動等智能偵測接入與聯(lián)動、智能配置與分析。

3 AI 智能應(yīng)用

選煤廠設(shè)備眾多，且屬于高危生產(chǎn)運行環(huán)境，因此在關(guān)鍵崗點或重要生產(chǎn)區(qū)域安裝部署智能AI攝像儀，從而滿足穿越警戒面、區(qū)域入侵、周界入侵、人臉識別等應(yīng)用需求，進而保障設(shè)備運行安全環(huán)境，加強人員約束管理。系統(tǒng)利用前端攝像儀本體支持的Smart 事件，即可完成人員越界、區(qū)域入侵、穿越警戒面等區(qū)域闖入的識別、報警和圖像抓拍；借助Modbus TCP 通訊協(xié)議，實現(xiàn)集中控制系統(tǒng)與視頻監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)共享、智能聯(lián)動；實現(xiàn)在集中控制上位機上彈框突出抓拍圖像，調(diào)度人員也可以根據(jù)此抓拍情況，綜合判斷是否需要停止正在運行的設(shè)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(guān)鍵區(qū)域，當人員越過警戒面或闖入關(guān)鍵區(qū)域，系統(tǒng)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(shè)計在原煤車間、重介車間、配電室等區(qū)域安裝部署智能AI 攝像儀，借助海康超腦和海康A(chǔ)I 一站式訓(xùn)練平臺，基于安全帽識別深度學(xué)習智能算法，從而實現(xiàn)未戴安全帽行為的識別、報警和抓拍，同時配合現(xiàn)場語音廣播系統(tǒng)，及時提醒有關(guān)人員正確佩戴安全帽。

針對調(diào)度室、配電室、化驗中心、設(shè)備機房等重點場所，設(shè)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(xué)習智能算法，通過與數(shù)據(jù)庫中已有人臉信息比對，從而實現(xiàn)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(qū)離有關(guān)陌生人員。

4 視頻智能聯(lián)動

傳統(tǒng)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)一般都采用獨立運行的模式，調(diào)度人員若想了解現(xiàn)場的視頻監(jiān)控情況，需要操控視頻監(jiān)控系統(tǒng)，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(jiān)控系統(tǒng)與集中控制系統(tǒng)聯(lián)動來實現(xiàn)，調(diào)度人員只需在集控系統(tǒng)上位機上操作，即可將對應(yīng)的視頻自動切換到上位機或調(diào)度大屏上。要實現(xiàn)視頻監(jiān)控系統(tǒng)與集中控制系統(tǒng)的智能聯(lián)動，必須借助相應(yīng)的編解碼設(shè)備和視頻聯(lián)動控件才可以完成。考慮到岱莊選煤廠視頻監(jiān)控系統(tǒng)的調(diào)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(tǒng)的上位機監(jiān)控系統(tǒng)使用西門子WinCC 軟件開發(fā)。因此，為實現(xiàn)兩套系統(tǒng)的智能聯(lián)動控制，必須借助海康威視提供的SDK 開發(fā)包進行二次開發(fā)，才可以完成本文設(shè)計的報警聯(lián)動、故障彈窗、視頻隨動、場景聯(lián)動等視頻智能聯(lián)動控制功能。

基于海康威視提供的SDK 開發(fā)包，利用VS 軟件開發(fā)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(xiàn)PC 端顯示和電視墻顯示。

（1）報警聯(lián)動

由上節(jié)論述可知，在選煤廠應(yīng)用的AI 視頻識別系統(tǒng)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(jiān)控系統(tǒng)中一套相對獨立的智能識別系統(tǒng)。為更好地輔助集中控制系統(tǒng)完成選煤廠的日常生產(chǎn)和調(diào)度管理，必須將此AI 智能識別系統(tǒng)與集中控制系統(tǒng)進行智能聯(lián)動。借助SDK 開發(fā)包，開發(fā)Modbus TCP 通訊接口，從而實現(xiàn)AI 智能系統(tǒng)與集中控制之間的數(shù)據(jù)通訊，進而將有關(guān)人臉識別、區(qū)域入侵、穿越警戒面等報警信息傳輸?shù)郊锌刂葡到y(tǒng)的上位機平臺，借助此上位機平臺實現(xiàn)有關(guān)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(fā)的HikvisionVideoPlayer.dll 控制，通過編寫VB 腳本，進而在集中控制系統(tǒng)上位機上實現(xiàn)選煤廠設(shè)備啟動、停止、日常運行等模式下的視頻監(jiān)控。

當“右鍵”點擊旋流器，即可彈出相應(yīng)的視頻監(jiān)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(shù)實現(xiàn)。其中VLCIniPlayer為視頻控件初始化函數(shù)，VLCPlayURI 為RTSP實時視頻流調(diào)取函數(shù)，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(jiān)控帶來的上位機資源占用問題，通常在關(guān)閉視頻窗口或切換界面時，通過調(diào)用CloseVLCPlayer 函數(shù)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(huán)環(huán)相扣的工藝流程，如若某個設(shè)備出現(xiàn)運行故障，導(dǎo)致設(shè)備停機或無法正常工作，都將帶來巨大的經(jīng)濟損失。因此，為及時有效地發(fā)現(xiàn)和排除設(shè)備故障，設(shè)備故障時，相應(yīng)的視頻信息窗口在集中控制系統(tǒng)上位機上或調(diào)度大屏上立即彈出，并觸發(fā)語音報警。上位機上的故障彈窗觸發(fā)方式與視頻隨動控制方法類似，均是利用VLCPlayURI 函數(shù)即可。調(diào)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(xiàn)上墻顯示，需要調(diào)用視頻控件中的LoginDecoder 和StartDynamicDecode 兩個函數(shù)，其中LoginDecoder 函數(shù)為解碼器登錄函數(shù)。

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(diào)用StartDynamicDecode函數(shù)，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(diào)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(diào)取的視頻信息在錄像機中的通道號。

（4）場景聯(lián)動

針對岱莊選煤廠的生產(chǎn)需要，設(shè)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(diào)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(shè)定完畢，并進行有效保存，當需要調(diào)用某個場景時，只需在上位機上點擊相應(yīng)的場景控制按鈕，即可將該場景投切到調(diào)度大屏上。場景聯(lián)動需要調(diào)用視頻控件中的SwitchScene（uint sceneNumber）函數(shù)。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(diào)用相應(yīng)的標識號即表示調(diào)用相應(yīng)的視頻場景。

5 總結(jié)

針對選煤廠傳統(tǒng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)相對獨立、操控不便，無AI 智能應(yīng)用的問題，結(jié)合岱莊選煤廠實際情況，通過在關(guān)鍵崗點增加部署智能攝像機，進而完成陌生人識別、區(qū)域入侵、穿越警戒面等AI識別、報警。同時通過開發(fā)視頻聯(lián)動控件，將視頻監(jiān)控系統(tǒng)與集中控制系統(tǒng)進行智能聯(lián)動，實現(xiàn)設(shè)備啟動、停止、流程啟動、設(shè)備故障等狀況的視頻聯(lián)動控制，解決了視頻監(jiān)控系統(tǒng)與集控系統(tǒng)相互對立、信息孤立的問題，提高了調(diào)度人員的工作效率和管理水平，為智能化選煤廠建設(shè)添磚加瓦。