智能盒子+硬盘录像机NVR+AI智能识别系统在煤矿行业应用
根据2021年9月17日国家矿山安全监察局综合司关于《全面开展煤矿“电子封条”推广建设的通知》矿安综〔2021〕55号文件通信，在全国所有在册煤矿建设“电子封条”，通过在煤矿关键地点安装摄像头、图像分析终端等设备，利用智能化视频识别等技术，实时监测分析矿井出入井人员、人数变化及煤矿生产作业状态等情况，及时发现煤矿异常动态，自动生成、推送报警信息，实现全天候远程监测。
煤矿“电子封条”建设对象为全国所有在册煤矿，既包括生产建设煤矿，也包括停产停建、正在实施关闭等各类型的煤矿。“电子封条”矿端安装位置为煤矿主副井口、风井口、车辆出入口和调度室等关键地点。
结合目前现代化高产高效矿井都安装了视频监控系统，在地面设置了调度指挥中心，采取安全管理值班人员实时盯着各重点位置，及时消除隐患。但井下点多面广环节多，难以长时间保持警觉，调度人员不可能 24 小时实时监控，无法及时获取相关隐患信息，所以需要研制一套视频AI智能识别系统替代监控人员，实时发现各种事故隐患，立即进行预警和发出控制信息，避免重大事故的发生。
通过本项目的实施，将人工智能技术和计算机视觉技术有机融入煤矿安全生产各个环节，能够减少井下作业员工违章行为数量，及时发现设备和环境事故隐患，提高煤矿安全生产的智能化管理水平，适应国家安监总局对提高煤矿自动化应用程度的要求和我国煤矿安全高效生产的发展趋势。因此视频AI智能识别系统的应用具有重要意义。
二、实现原理与技术蓝图
1、实现原理
（1）建立煤矿安全隐患危险源数据集，任何基于视频的智能识别分析系统，离不开大量数据集的建立，针对每个需要监控识别的重要工作场所，采集大量含有安全隐患的视频和图像数据，进行标注，为通用模型建立提供数据基础，并能为国内外同类研究提供相应的支撑；
（2）基于深度学习算法，研究适合煤矿安全生产实际的违章行为、设备故障检测识别和环境危险因素识别算法；提出适应于煤矿监控视频的安全隐患识别算法，满足煤矿安全生产实际需求。
（3）利用煤矿安全隐患危险源数据集和煤矿安全违章行为、设备环境隐患识别算法，在矿井训练能够满足需求的识别模型；
（4）研制煤矿视频识别统一平台设备，集成煤矿已有海量数据，进行识别、报警和设备联动。
2、技术蓝图
（1）、对接调度管理实现方案 可以将智能摄像头或边缘网关上的视频和数据上云(公有云或私有云)，再由云端推送至调度室可视化大屏、国家矿山安全监察局“电子封条”监管平台，实现下列五中心监管调度。
（2）、对接员工行为方案
三、主要功能和安装部署方案
1、主要功能
（1）隐患识别 对各种人和物的不安全状态、设备的异常情况进行实时识别，比如可实现皮带跑偏、堆煤、撕裂、皮带上的大煤块、锚杆的识别及报警，必要时紧急停车，可避免由于大块煤、锚杆造成的设备损坏、堆煤等事故。可识别工作面支架护帮不到位、风窗风门没有关闭、岔道红绿灯不亮等安全隐患，并进行广播告警。
（2）人员违章违规行为识别 实现井下人员各种常见违章违规行为的视频自动识别、图像抓拍、声音预警、实时自动统计分析，防止各类人员伤亡事故发生。比如违章乘坐皮带、矿车、在轨道上行走、工作期间疲劳操作、打瞌睡、乘车时工具伸出车外，进入危险地点、在危险地点、场所行走、乘车站点拥挤等。
（3）环境的不安全因素
2、安设位置方案
3.2.1副井位置（人员下井出入口）
1) 设备到通道出入口之间需要无遮挡，要能覆盖整个井口区域，能看到人员出入井口情况；
2) 摄像机俯角建议为40-70度，保证前后人头肩无遮挡的同时头肩特征完整，摄像头应位于通道出入口斜侧上方；
3) 具备自动和手动电调整焦距功能，查看人头肩大小是否满足要求；
4) 人员站在出入口边缘前后1米时，摄像机画面还能完全看到人员头肩；
5)摄像头分辨率至少达到1280*720。
副井位置（人员下井出入口）安装位置示意图
3.2.2主井位置（运输设备）
1) 设备到皮带之间无遮挡，能看到物料传送情况。
2) 摄像机俯角建议为40-70度。
3) 具备自动和手动电调整焦距功能。
4)摄像头画面水平，皮带处于整个画面的垂直居中位置且皮带左右两侧对称。
5) 摄像头分辨率至少达到1280*720。
图4-2 主井位置（运输设备）安装位置示意图
3.2.3车辆出入口（货运车）
1) 货运车辆出入口到摄像头之间尽量无遮挡，保证货运车辆完整图像信息。
2)视频监控范围覆盖货运车辆出入口，能够监控货运车辆出入情况。
3) 摄像机俯角建议为40-70度，货运车辆的图像画面占比在[1/128，1/32]范围内。
4) 摄像头分辨率至少达到1280*720。
图4-3车辆出入口（货运车）安装位置示意图
3.2.4调度室（人员空岗）
1) 调度室工位到摄像头之间无遮挡，尽量覆盖整个调度室区域，能看到值班人员情况。
2) 具备自动和手动电调整焦距功能，确保人员形态清晰；
3) 摄像头分辨率至少达到1280*720。
图4-4调度室（人员离岗）安装位置示意图
3.2.5调度室（可视化调度通信）
正常生产建设的煤矿要在调度室安装可视化调度通信系统，实现煤矿统一应急会商调度管理，实现各级煤矿安全监管监察部门对煤矿进行视频调度和指导，加快应急处置响应，提升煤矿数字化、智能化安全管理水平和应急处置能力。煤矿应急处置视频智能通讯系统终端参数如下要求：
表4-1视频智能通讯系统硬件设备参数要求
图4-5视频通信图像效果示意图
3、应用场景说明
当煤炭皮带运输机运送物料时出现锚杆，则立即锚杆检测预警
风门长时间敞开或关闭不严，立即预警
警戒区域有人越位闯入，或有人越位乘车
人数达到系统设定人数，且在较短的时间内人数达到上限立即报警
值班睡岗提醒
值班缺岗，达到一定时间预警
简单易用的煤矿电子封条
实施步骤
1、 安装四个摄像头到规定的位置，调试好摄像位置、镜头聚焦（或提前把焦距调好，再去装也可以），并将其网络输出信号，连接到网内交换机。
2、 将智能盒子（KJU127）通过网线连接到网内交换机，将NVR加上需要的硬盘连接到交换机
使用电脑网络访问打开NVR硬盘录像机监控界面将四路频信号看到，排放到相应位置，并设置保形形式等内容；同样将KJU127通过网络访问形式打开设置与省上规定的通讯上传信息模式，按规定设定规定的内容，上传的图片和视频格式是国家规定好的无需更改调整。
来源：陕西艾乐尔智控