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一、系統(tǒng)概述

煤礦Al智能視頻分析監(jiān)控系統(tǒng)是以Al圖像智能識(shí)別技術(shù)為核心、通過人工智能深度學(xué)習(xí)技術(shù)學(xué)習(xí)總結(jié)大量煤礦井下攝像儀的視頻圖像數(shù)據(jù)的規(guī)律，實(shí)現(xiàn)對(duì)井下實(shí)時(shí)視頻畫面自動(dòng)檢測(cè)分析，并作出提示、報(bào)警、控制等動(dòng)作。

煤礦生產(chǎn)環(huán)境復(fù)雜，“人、機(jī)、環(huán)”安全狀態(tài)的不確定性，給傳統(tǒng)基于人工監(jiān)測(cè)的手段帶來巨大挑戰(zhàn)。本產(chǎn)品面向煤炭企業(yè)用戶，提出基于“云、邊、端”架構(gòu)和機(jī)算機(jī)視覺技術(shù)的定制化實(shí)時(shí)視頻智能識(shí)別范式，實(shí)現(xiàn)了“感知、預(yù)警、溯源、管理”的閉環(huán)。解決了傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)手段人工成本高、時(shí)效性差、無法量化的難題。

二、系統(tǒng)特點(diǎn)

1.自主創(chuàng)新研發(fā)深度學(xué)習(xí)算法

平臺(tái)采用自主創(chuàng)新研發(fā)適用于煤礦圖像識(shí)別的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法、深度殘差神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法、在線學(xué)習(xí)提升模型等，并結(jié)合動(dòng)態(tài)分析預(yù)測(cè)模型和多冗余自學(xué)習(xí)決策機(jī)制，實(shí)現(xiàn)智能圖像分析、目標(biāo)跟蹤識(shí)別以及重大危險(xiǎn)源辨識(shí)預(yù)警，滿足特定場(chǎng)景下識(shí)別率≥99%、準(zhǔn)確率≥99%。

2.自主推流、免插件訪問

平臺(tái)根據(jù)攝像頭通用視頻協(xié)議，服務(wù)器進(jìn)行視頻流獲取解析并進(jìn)行推流到標(biāo)準(zhǔn)websocket協(xié)議客戶端。客戶端通過標(biāo)準(zhǔn)通用協(xié)議進(jìn)行訪問、并實(shí)現(xiàn)視頻流實(shí)時(shí)顯示、抓拍、錄像等功能。因此就不需要，基于攝像頭本身客戶端插件實(shí)時(shí)顯示視頻、抓圖等功能。從而實(shí)現(xiàn)自主推流、免客戶端插件安裝，使用效率更高、更便捷、更友好。此外，還針對(duì)主流監(jiān)控設(shè)備廠家的攝像儀、硬盤錄像機(jī)進(jìn)行了專項(xiàng)適配，使得視頻流更加流暢、實(shí)時(shí)和清晰。

3.視頻智能存儲(chǔ)

系統(tǒng)中如檢測(cè)到畫面長(zhǎng)時(shí)間靜止不動(dòng)，則會(huì)自動(dòng)停止錄制視頻，相較于24小時(shí)不間斷的錄像，我們的軟件大大減少硬盤存儲(chǔ)壓力，并提高查找視頻的效率。此外，軟件直接提供用戶方便的視頻查詢與播放功能，無需繁瑣的瀏覽文件和額外的播放器，方便用戶查看以往視頻記錄。

4.智能檢索功能

平臺(tái)支持視頻配置接入、視頻監(jiān)控、異常分析存儲(chǔ)等常用功能。支持關(guān)鍵詞對(duì)視頻進(jìn)行檢索。隨著視頻數(shù)據(jù)和視頻標(biāo)簽信息的積累，提供基于人工智能技術(shù)的智能視頻分析功能，提供的視頻標(biāo)簽信息智能地對(duì)視頻內(nèi)容進(jìn)行學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)對(duì)視頻的智能分類管理和根據(jù)視頻內(nèi)容的智能檢索功能。

5.多系統(tǒng)融合聯(lián)動(dòng)功能

平臺(tái)支持多系統(tǒng)融合聯(lián)動(dòng)功能，可以對(duì)精確定位數(shù)據(jù)進(jìn)行深度應(yīng)用，結(jié)合精確定位數(shù)據(jù)可以在監(jiān)控中標(biāo)識(shí)人員和設(shè)備的信息，配合Al智能云臺(tái)變焦攝像機(jī)可以實(shí)現(xiàn)智能追蹤功能，在必要情況下可以聯(lián)動(dòng)相關(guān)系統(tǒng)的報(bào)警和控制設(shè)備。

三、系統(tǒng)組成

四、系統(tǒng)應(yīng)用場(chǎng)景

1、皮帶運(yùn)輸分析

皮帶運(yùn)輸分析是為了解決現(xiàn)場(chǎng)井下皮帶運(yùn)輸時(shí)的監(jiān)控巡查問題。在皮帶運(yùn)輸中，因從安全角度考慮，皮帶流開啟遵循自后向前，關(guān)閉遵循自前向后，嚴(yán)重影響生產(chǎn)效率，浪費(fèi)電力資源。本產(chǎn)品通過對(duì)皮帶的視頻分析，可自動(dòng)實(shí)現(xiàn)皮帶的煤流量、流速檢測(cè)，提供皮帶開停建議，實(shí)現(xiàn)提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本的功能。

主要功能是實(shí)現(xiàn)在視頻監(jiān)控的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)煤流量的自動(dòng)監(jiān)測(cè)，將每個(gè)時(shí)刻的煤流寬度、高

度等消息進(jìn)行識(shí)別，并集合PLC中皮帶速度等數(shù)據(jù)，將實(shí)時(shí)的煤流中用戶關(guān)心的實(shí)時(shí)提取出來。

另外，軟件還會(huì)對(duì)一些異常情況進(jìn)行識(shí)別處理，主要包括:連續(xù)超載時(shí)報(bào)警、長(zhǎng)期空載時(shí)報(bào)警、皮帶偏離時(shí)報(bào)警、嚴(yán)重異常時(shí)停止皮帶急停、畫面遮擋時(shí)報(bào)警、聯(lián)動(dòng)其他系統(tǒng)等……

（1）皮帶跑偏識(shí)別及報(bào)警管理功能

通過視頻智能識(shí)別算法識(shí)別皮帶位置形態(tài)，監(jiān)測(cè)皮帶是否跑偏，當(dāng)出現(xiàn)跑偏時(shí)立即發(fā)送報(bào)警，平臺(tái)與報(bào)警點(diǎn)附近相關(guān)系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)（工業(yè)視頻系統(tǒng)、主煤流系統(tǒng)、調(diào)度通信系統(tǒng)、應(yīng)急廣播系統(tǒng)和人員位置監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等）告知附近人員，及發(fā)出聲光警報(bào)提醒值班人員，進(jìn)行報(bào)警處理。

（2）堆煤報(bào)警管理功能

實(shí)現(xiàn)智能分析生產(chǎn)過程中因下方皮帶突然停機(jī)而上方皮帶繼續(xù)生產(chǎn)或者有大塊物料卡住倉(cāng)口而產(chǎn)生的堆煤狀況。下料倉(cāng)口煤流堆起超過設(shè)定時(shí)間、高度時(shí)，平臺(tái)與報(bào)警點(diǎn)附近相關(guān)系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)（工業(yè)視頻系統(tǒng)、主煤流系統(tǒng)、調(diào)度通信系統(tǒng)、應(yīng)急廣播系統(tǒng)和人員位置監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等）告知附近人員，及發(fā)出聲光警報(bào)提醒值班人員，進(jìn)行報(bào)警處理，并記錄處理流程，截圖存證信息，以備管理使用。

（4）皮帶異物報(bào)警管理功能

實(shí)現(xiàn)智能視頻分析異物突然出現(xiàn)（如錨桿、鋼板、大塊矸石等）時(shí)的檢測(cè)，平臺(tái)可發(fā)出聲光警報(bào)提醒值班人員，并記錄處理流程，形成截圖存證信息，以備管理使用。

（5）煤流調(diào)速功能

通過視頻分析對(duì)皮帶運(yùn)輸過程的空重載情況進(jìn)行識(shí)別。實(shí)時(shí)識(shí)別皮帶是否空重載，并將識(shí)別結(jié)果存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫，便于對(duì)皮帶運(yùn)輸數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。當(dāng)連續(xù)檢測(cè)到空重載達(dá)到一定時(shí)長(zhǎng)時(shí)觸發(fā)報(bào)警并與與變頻器聯(lián)動(dòng)和皮帶控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)皮帶自動(dòng)調(diào)速。

此外，還可以對(duì)皮帶運(yùn)輸煤流體積進(jìn)行識(shí)別，得到實(shí)時(shí)運(yùn)輸?shù)拿毫空急扰c煤流體積，進(jìn)而為用戶提供相關(guān)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，以不同的時(shí)間尺度呈現(xiàn)給用戶，可以對(duì)運(yùn)輸系統(tǒng)的工作情況有更為直觀的感受，提供皮帶運(yùn)輸管理參考。

對(duì)于一些運(yùn)輸數(shù)據(jù)異常的時(shí)間點(diǎn)，也可以直接查看其時(shí)間節(jié)點(diǎn)的歷史視頻。

2、人員行為分析

（1）巡檢行為識(shí)別功能

通過視頻及人臉識(shí)別技術(shù)自動(dòng)識(shí)別工作人員是否按規(guī)定對(duì)變電所進(jìn)行巡檢，并記錄巡檢時(shí)間和巡檢次數(shù)。與人員位置監(jiān)測(cè)系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)，識(shí)別該人員是否是巡檢人員，是否違規(guī)進(jìn)入變電所，以及對(duì)巡檢過程進(jìn)行截圖存照，保存巡檢視頻以便后續(xù)查看。

（2）電子圍欄識(shí)別功能

通過視頻監(jiān)測(cè)人員是否站在軌道上或在道芯內(nèi)，或其他不允許進(jìn)入人員的區(qū)域。當(dāng)出現(xiàn)時(shí)立即發(fā)送報(bào)警信號(hào)。與人員位置監(jiān)測(cè)系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)并截圖存證，責(zé)任到人。

（3）人員穿戴檢測(cè)

人員穿戴檢測(cè)的工作原理是對(duì)是否佩戴個(gè)體防護(hù)設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)分析錄制現(xiàn)場(chǎng)視頻、識(shí)別、跟蹤和報(bào)警，系統(tǒng)不依賴于其他傳感器，直接通過視頻實(shí)時(shí)分析和預(yù)警并上傳至管理系統(tǒng)服務(wù)器，然后服務(wù)器實(shí)時(shí)分析視頻流，通過精密的計(jì)算識(shí)別準(zhǔn)確判定是否有違章不佩戴個(gè)體防護(hù)設(shè)備行為，如果發(fā)現(xiàn)工作人員未按要求佩戴個(gè)體防護(hù)設(shè)備，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)發(fā)出警報(bào)，在提醒監(jiān)理人員的同時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)保存時(shí)間、地點(diǎn)及相應(yīng)的照片，作為處罰的依據(jù)，值班人員看到上傳的數(shù)據(jù)圖文可以遠(yuǎn)程或者現(xiàn)場(chǎng)糾正監(jiān)督佩戴個(gè)體防護(hù)設(shè)備。

可以說，人員穿戴檢測(cè)是應(yīng)用在安全管理上更加有效的重要手段，為安全員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督提供了有力的技術(shù)保障。

（4）操作工離崗位檢測(cè)

自動(dòng)識(shí)別、監(jiān)測(cè)值班人員的在崗情況，24小時(shí)檢測(cè)識(shí)別，對(duì)工作人員的脫崗行為進(jìn)行報(bào)警提醒高效監(jiān)管，既能提高監(jiān)控區(qū)域的安全性，避免因脫崗而造成損失或意外，減少人力監(jiān)管成本，又能考核監(jiān)控人員的工作質(zhì)量。

（5）行車行人檢測(cè)

在軌道運(yùn)輸場(chǎng)景下，軌道上的列車的行進(jìn)速度較快，慣性大，一旦啟動(dòng)很難剎車。因此鐵軌上的行人會(huì)對(duì)列車的行進(jìn)造成很大的不良影響，甚至?xí){到人們的生命安全，帶來危險(xiǎn)。通過行車行人檢測(cè)可以利用機(jī)器采集鐵軌的視頻幀圖像，并依據(jù)對(duì)視頻幀圖像中行人的檢測(cè)，提前做好相關(guān)防范措施。

（6）人員違規(guī)穿越皮帶及坐皮帶行為識(shí)別功能

可通過劃定皮帶區(qū)域，從視頻中自動(dòng)檢測(cè)人員違規(guī)穿越皮帶及坐皮帶行為，并進(jìn)行報(bào)警，與人員位置監(jiān)測(cè)系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)并截圖存證，責(zé)任到人。

（7）**性檢測(cè)功能（人臉識(shí)別）

可通過人臉識(shí)別的手段，結(jié)合人員定位、精確定位等系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)井下人員軌跡查詢、人員考勤實(shí)時(shí)識(shí)別，綜合達(dá)到視頻檢索人員工作場(chǎng)景的功能。

3、熱成像分析

紅外熱像分析為井下隱性火區(qū)分布火源位置檢測(cè)、煤炭堆積自燃預(yù)防、頂板冒落和采取透水排查、礦用機(jī)械安全檢測(cè)等場(chǎng)景，提供結(jié)遠(yuǎn)距離、零接觸、視頻顯示的紅外成像檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)提前發(fā)現(xiàn)和排除熱故障隱患的一種礦用本質(zhì)安全型紅外熱像儀。礦用本質(zhì)安全型紅外熱像儀是利用紅外探測(cè)器和光學(xué)成像物鏡接受被礦用機(jī)械機(jī)電設(shè)備的紅外輻射能量分布圖形反映到紅外探測(cè)器的光敏元件上，從而獲得紅外熱像圖，這種熱像圖與物體表面的熱分布場(chǎng)相對(duì)應(yīng)。

功能說明:

控制補(bǔ)償:通過熱像儀安裝位置，調(diào)整補(bǔ)償?shù)膮^(qū)間幅值，補(bǔ)償分為﹔固定差值補(bǔ)償、比例誤差補(bǔ)償。

聯(lián)動(dòng)告警:可以與其他監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)報(bào)警，振動(dòng)、人員定位、無線通信、廣播。

定點(diǎn)溫度獲取:根據(jù)畫面像素點(diǎn)384*288(110592），通過圖像鼠標(biāo)圈選，可以獲取到每個(gè)像素點(diǎn)溫度。

區(qū)域溫度獲取:根據(jù)畫面像素點(diǎn)384*288(110592)，通過圖像鼠標(biāo)圈選，可以獲取到區(qū)域中**溫度。

熱力圖獲取:通過手動(dòng)、定時(shí)獲取指定區(qū)域監(jiān)控?zé)崃D，保存期限60天。

熱力圖圖像分析對(duì)比:可以動(dòng)態(tài)生成圖像色塊變化趨勢(shì)（5分鐘、60分、2小時(shí)、24小時(shí)）。

4、視頻打鉆智能分析

（1）實(shí)時(shí)監(jiān)控功能

對(duì)于煤礦井下鉆桿抽采機(jī)工作視頻實(shí)時(shí)監(jiān)控顯示，起到一個(gè)基礎(chǔ)的視頻監(jiān)控功能。

（2）實(shí)時(shí)計(jì)數(shù)分析功能

通過對(duì)煤礦井下鉆桿計(jì)數(shù)常用方法的對(duì)比分析，結(jié)合井下鉆機(jī)打鉆場(chǎng)景的實(shí)際情況，采用計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)的方法對(duì)打鉆視頻中鉆桿進(jìn)行計(jì)數(shù)。主要通過對(duì)鉆桿目標(biāo)分析識(shí)別，對(duì)傳統(tǒng)跟蹤算法進(jìn)行了改進(jìn)，利用對(duì)算法中反向投影圖的重新計(jì)算，將運(yùn)動(dòng)特征和顏色特征融入其中，有效地解決了由于井下光照不均引起的顏色相似干擾問題。同時(shí)，在鉆桿目標(biāo)遇到遮擋的情況時(shí)融入濾波算法，進(jìn)行運(yùn)動(dòng)軌跡預(yù)測(cè)分析，加入多區(qū)域相對(duì)校準(zhǔn)識(shí)別，有效地解決了鉆桿目標(biāo)被短暫全部遮擋的問題，提高了跟蹤的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。另外，在固定場(chǎng)景下可通過現(xiàn)場(chǎng)提供的該場(chǎng)景工作視頻進(jìn)行深度學(xué)習(xí)識(shí)別，提高其準(zhǔn)確率。

（3）異常行為識(shí)別報(bào)警功能

在獲取到視頻的幀數(shù)據(jù)時(shí)，根據(jù)物體識(shí)別檢測(cè)的結(jié)果，判斷是否報(bào)警。將報(bào)警的數(shù)據(jù)，顯示到界面中，提示用戶給予干預(yù)，并進(jìn)行記錄，實(shí)現(xiàn)可回查，可糾正，可備份。在實(shí)時(shí)檢測(cè)視頻數(shù)據(jù)過程中，根據(jù)物體識(shí)別的結(jié)果，判斷出如下集中類型的報(bào)警:

1)若長(zhǎng)時(shí)間無法檢測(cè)到有效的鉆機(jī)位置，則報(bào)警（目標(biāo)無法跟蹤）

2)若長(zhǎng)時(shí)間不在鉆機(jī)的運(yùn)動(dòng)軌跡范圍內(nèi)，則報(bào)警（目標(biāo)超出軌跡范圍)

3)若長(zhǎng)時(shí)間圖像沒有變化，則會(huì)提醒用戶停止錄像（無操作則自動(dòng)執(zhí)行)

4)若長(zhǎng)時(shí)間圖像丟失，則會(huì)嘗試重新鏈接攝像頭。若重新連接后還是不能得到圖像信息，則報(bào)警（圖像丟失）。

（4）終端管理功能

顧名思義，就是對(duì)攝像機(jī)設(shè)備的添加、修改、刪除等功能操作。

（5）報(bào)警管理、回查功能

對(duì)歷史報(bào)警記錄提供根據(jù)時(shí)間、類型、地點(diǎn)等消息的多維度查詢功能，可實(shí)現(xiàn)對(duì)歷史報(bào)警時(shí)刻的視頻回放，全方面保障打鉆相關(guān)操作的安全性。

（6）歷史打鉆管理、錄入、回查功能

對(duì)于歷史打鉆記錄，軟件中都會(huì)進(jìn)行記錄存儲(chǔ)，用戶也可以錄入更早的打鉆數(shù)據(jù)進(jìn)行管理。若打鉆時(shí)軟件已啟用，則會(huì)自動(dòng)錄像，用戶可直接調(diào)用播放當(dāng)時(shí)的視頻圖像，以校驗(yàn)、糾正、記錄或作為存證。

（7）歷史視頻檢索、分析功能

和人員定位系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫綁定后，可以針對(duì)時(shí)間、人員、工作模式等全維度的方式進(jìn)行視頻檢索。極大的提升了檢索效率。對(duì)于歷史打鉆視頻，也提供了打鉆計(jì)數(shù)分析功能，可在歷史視頻回顧時(shí)進(jìn)行計(jì)數(shù)分析，一來減輕用戶工作量，而來也可以對(duì)無人值守時(shí)的視頻進(jìn)行計(jì)數(shù)分析、存儲(chǔ)及糾正。

5、多系統(tǒng)融合

（1）聯(lián)動(dòng)報(bào)警

當(dāng)異常情況出現(xiàn)時(shí)，可通過用戶配置進(jìn)行多系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)報(bào)警提示。如出現(xiàn)人員翻越皮帶時(shí)，可同步調(diào)用廣播報(bào)警、違章人員定位確定、調(diào)度室提醒處理、違章信息截圖錄像保存等，實(shí)現(xiàn)多系統(tǒng)同步交互。

（2）人員標(biāo)注

在視頻監(jiān)控時(shí)，可結(jié)合人員定位、人臉識(shí)別等功能，實(shí)現(xiàn)圖像中人員身份識(shí)別并標(biāo)注，進(jìn)而達(dá)到人員檢索的效果。

（3）視頻聯(lián)動(dòng)

實(shí)現(xiàn)視頻監(jiān)控與其他系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)調(diào)用，開放視頻聯(lián)動(dòng)接口，可有其他系統(tǒng)調(diào)用顯示。此外，還可實(shí)現(xiàn)云臺(tái)攝像儀自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)對(duì)焦等。

（4）語音喊話

對(duì)于音視頻攝像儀，可實(shí)現(xiàn)語音對(duì)講功能，保證對(duì)于畫面中異常場(chǎng)景，監(jiān)控人員可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)干預(yù)提醒。