智能視頻分析技術(shù)從20世紀90年代初開始出現(xiàn)，到現(xiàn)在經(jīng)過了幾個階段的發(fā)展已逐步趨于成熟，其中技術(shù)發(fā)展一直走在前列的要屬美國、英國和以色列。在幾年前智能視頻分析還是安防界的神秘寵兒，安防同仁對其知之甚少，幾年以來，隨著國內(nèi)各類展會的大力宣傳，特別是在國內(nèi)一些重大工程上的應(yīng)用，人們逐漸揭開它神秘的面紗，現(xiàn)在國內(nèi)一些對安保要求較高的環(huán)境都會優(yōu)先采用智能分析產(chǎn)品。
　　
　　智能視頻分析國內(nèi)稱之為智能視頻監(jiān)控（IVS，InligentVideoSurveillance）而在上稱之為視頻內(nèi)容分析（VCA，VideoContentAnalysis）,其原理都是一樣，均源自計算機視覺CV（ComputerVision）技術(shù)。計算機視覺技術(shù)是人工智能AI（ArtificialInligent）研究分支之一，它能夠在圖像及圖像描述之間建立映射關(guān)系，從而能夠通過數(shù)字圖像處理和分析，來理解視頻畫面中的內(nèi)容。如果把攝像機看作人的眼睛，則智能視頻分析的處理設(shè)備就可以看作是人的大腦。二者的結(jié)合就成為智能視頻監(jiān)控，智能視頻監(jiān)控是結(jié)合對運動目標的智能跟蹤與識別技術(shù)，采用背景減除和模式識別的原理和方法對視頻中的運動物體的進行檢測和識別，然后進行跟蹤，并記錄下各個物體的運動軌跡（在視頻中標出）和運動信息（包括大小，速度，方向等），再實時分析這些運動和事先定義的報警規(guī)則是否吻合，從而給出報警提示，進行人工干預(yù)處理。
　　
　　近年來，隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展，國家對能源的需求也日益增長，作為主要能源之一的煤炭一直國家能源的支柱，可是歷年以來，礦難事故頻發(fā)，人員傷亡和經(jīng)濟損失嚴重，煤礦安全已經(jīng)成為我國經(jīng)濟發(fā)展中的熱點和難點問題之一，在礦難頻發(fā)、安全監(jiān)管壓力升級的情況之下，中國煤礦對安防的投資力度逐漸加大。在這個特殊的行業(yè)，作為安防技術(shù)的代表——智能分析產(chǎn)品也將在煤炭安防領(lǐng)域轉(zhuǎn)露頭角，智能監(jiān)控的應(yīng)用將為煤礦安全提供更加有力的保障。
　　
　　一、煤礦斜井概況
　　
　　河南平煤集團公司共有煤礦十三個，斜井zui作為礦井物料通道和人行通道的必須設(shè)施，其安全運行至關(guān)重要。斜井全長有1200多米，坡度在30-45度之間，主通道是料車通道，旁邊是人行通道，料車通道禁止礦工通行。裝料車長3米，寬1.5米，重約3-5噸，下行依靠自身重力沿斜坡軌道下滑，上行則是依靠大型絞車拖動鋼絲繩拉動提升。斜井主通道與8個采煤面彎道相連，拐彎處為人工扳道，絞車操作工通過與下面8個彎道的同事溝通來確定裝料車的運行工況，同時絞車上有一個刻度盤來顯示料車的大概位置。此次智能監(jiān)控的目標即是實現(xiàn)斜井通道的運行安全，利用智能分析設(shè)備的預(yù)警功能，確保在裝料車運行時及時語音提示礦工離開物料通道，保障車行通道和人行通道的安全。
　　
　　二、智能監(jiān)控系統(tǒng)需求
　　
　　煤炭生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)都是非常重要，其中斜井通道煤礦是井下運送工程器材和礦工上下班（采煤面至交通車）的必經(jīng)通道，礦工經(jīng)常與物料車在這個區(qū)域交匯，發(fā)生危險的概率更高，因此成為此次智能監(jiān)控的重點。在之前，由于絞車操作工無法看到實際的情況，導(dǎo)致運行效率低下，料車撞人的情況時有發(fā)生，為保障員工上下班安全和提高生產(chǎn)效率，集團領(lǐng)導(dǎo)決定在煤礦斜井通道建立智能監(jiān)控系統(tǒng)。
　　
　　1、集團下屬13處煤礦，分布在不同的區(qū)域，每個煤礦斜井通道全線安裝防爆攝像機8臺，均安裝在岔道口與直行交匯的上行方向位置，要求能看到直行通道和岔道口的全景視頻，不留死角。
　　
　　2、在絞車房操作臺的正前方安裝2臺21寸液晶監(jiān)視器，加裝防爆外殼，8路視頻分割顯示在2個監(jiān)視器上，絞車操作工需要通過實時視頻和對象運動軌跡來了解絞車的運行工況和礦工的活動狀況，準確控制絞車運行。
　　
　　3、絞車房后面是絞車動力機電房，是井下區(qū)段線纜交匯的地方，按要求智能分析設(shè)備必須安裝在機電房內(nèi)，并且需要加裝符合煤炭安監(jiān)標準防爆機箱。（煤安認證礦用隔爆型機箱標準：全鋼密封型構(gòu)造，密封性能好，并且防腐、防塵、防水，整體結(jié)構(gòu)須通過煤安隔爆等級認證D級標準）。
　　
　　4、物料車在運行過程中需要掌握運行工況，需要在鐵軌上安裝狀態(tài)傳感器并且與智能分析設(shè)備聯(lián)動工作，因此需要工業(yè)PLC控制系統(tǒng)，接收來自智能設(shè)備的DO輸出信號和傳感器信號，并作出相應(yīng)的動作和發(fā)出語音信息。
　　
　　5、智能視頻分析技術(shù)特點
　　
　　經(jīng)對比測試多家智能分析設(shè)備，zui終確定優(yōu)迪數(shù)碼智能分析盒，該設(shè)備采用了美國德州儀器（TEXASINSTRUMENTS）達芬奇（DAVINCI）DM6446雙核DSP處理方案，支持3種（H.264\MPEG4\MJPEG）編碼格式并且將智能視頻分析算法的結(jié)合到硬件DSP里面，所以優(yōu)迪的智能分析設(shè)備能在硬件中完成視頻編碼和智能分析，從而大大減輕了監(jiān)控系統(tǒng)*處理器的負擔。因其硬件穩(wěn)定功能強大，智能分析算法，設(shè)計簡約,操作便捷，報警準確而在國內(nèi)多個重點智能監(jiān)控項目中使用。
　　
　　1、硬件功能強大，支持3種（H.264\MPEG4\MJPEG）編碼格式，支持實時雙碼流，支持雙向語音，支持WIFI無線傳輸，支持標準的數(shù)據(jù)流傳輸協(xié)議，提供完整的SDK開發(fā)文件，便于客戶做系統(tǒng)集成和監(jiān)控平臺對接。
　　
　　2、算法：來自優(yōu)迪英國VCA研究所的智能分析圖像處理算法,能很好的辨別不同環(huán)境中監(jiān)控對象的行為，如目標穿越警戒線，進入、離開、出現(xiàn)、消失于預(yù)定區(qū)域或者在預(yù)定區(qū)域內(nèi)徘徊、停止、尾隨以及遺棄包裹、不按規(guī)定方向、速度行走時，智能分析設(shè)備都會發(fā)出報警信息。該產(chǎn)品的智能追蹤引擎可以連續(xù)追蹤移動或靜止的物體,并且自動適應(yīng)各種復(fù)雜的檢測環(huán)境,例如場景光照變化、攝像機抖動、樹枝擺動干擾、水紋干擾都不會影響智能分析設(shè)備正常工作等。
　　
　　3、設(shè)計簡約：系統(tǒng)設(shè)置簡單,即插即用,用戶通過WEB界面可以方便快捷的添加多個檢測區(qū)域,設(shè)置各種報警規(guī)則,當對象觸發(fā)預(yù)先設(shè)置的警報規(guī)則，系統(tǒng)會自動產(chǎn)生實時報警信號,在模擬視頻輸出端疊加分析后的信息，移動的對象會被跟蹤，使畫面更加直觀，極大的降低了監(jiān)視人員的勞動強度，同時提高勞動效率,輕松的實現(xiàn)視頻監(jiān)控智能化。
　　
　　4、報警準確：整套系統(tǒng)高度集成，采用高性能芯片結(jié)合公司嚴謹工藝生產(chǎn)的硬件和多年厚積薄發(fā)的算法，精心制作的智能分析設(shè)備，通過英國內(nèi)政部下屬HomeOffice檢測機構(gòu)zui嚴格的測試，綜合各項性能指標，到達了95.3%的檢測正確率，符合英國政府采購要求標準。
　　
　　三、智能視頻監(jiān)控的特點
　　
　　經(jīng)對比測試多家智能分析設(shè)備，zui終確定優(yōu)迪數(shù)碼智能分析盒，該設(shè)備
　　
　　采用了美國德州儀器（TEXASINSTRUMENTS）達芬奇（DAVINCI）DM6446雙核DSP處理方案，支持3種（H.264\MPEG4\MJPEG）編碼格式并且將智能視頻分析算法的結(jié)合到硬件DSP里面，所以優(yōu)迪的智能分析設(shè)備能在硬件中完成視頻編碼和智能分析，從而大大減輕了監(jiān)控系統(tǒng)*處理器的負擔。因其算法，設(shè)計簡約,操作便捷，報警準確而在煤礦斜井智能監(jiān)控項目中使用。
　　
　　1、算法：來自優(yōu)迪英國VCA研究所的智能分析圖像處理算法,能很好的辨別不同環(huán)境中監(jiān)控對象的行為，如目標穿越警戒線，進入、離開、出現(xiàn)、消失于預(yù)定區(qū)域或者在預(yù)定區(qū)域內(nèi)徘徊、停止、尾隨以及遺棄包裹、不按規(guī)定方向、速度行走時，智能分析設(shè)備都會發(fā)出報警信息。該產(chǎn)品的智能追蹤引擎可以連續(xù)追蹤移動或靜止的物體,并且自動適應(yīng)各種復(fù)雜的檢測環(huán)境,例如場景光照變化、攝像機抖動、樹枝擺動干擾、水紋干擾都不會影響智能分析設(shè)備正常工作等。
　　
　　2、設(shè)計簡約：系統(tǒng)設(shè)置簡單,即插即用,用戶通過WEB界面可以方便快捷的添加多個檢測區(qū)域,設(shè)置各種報警規(guī)則,當對象觸發(fā)預(yù)先設(shè)置的警報規(guī)則，系統(tǒng)會自動產(chǎn)生實時報警信號,在模擬視頻輸出端疊加分析后的信息，移動的對象會被跟蹤，使畫面更加直觀，極大的降低了監(jiān)視人員的勞動強度，同時提高勞動效率,輕松的實現(xiàn)視頻監(jiān)控智能化。
　　
　　3、報警準確：整套系統(tǒng)高度集成，采用高性能芯片結(jié)合公司嚴謹工藝生產(chǎn)的硬件和多年厚積薄發(fā)的算法，精心制作的智能分析設(shè)備，通過英國內(nèi)政部下屬HomeOffice檢測機構(gòu)zui嚴格的測試，綜合各項性能指標，到達了95.3%的檢測正確率，符合英國政府采購要求標準。
　　
　　四、智能視頻監(jiān)控功能的實現(xiàn)
　　
　　1、視頻采集
　　
　　視頻采集作為智能分析的前端視頻采集設(shè)備，也是將井下主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)、重要設(shè)備及關(guān)鍵場合的實時圖像傳送到煤礦調(diào)度指揮中心和礦領(lǐng)導(dǎo)辦公室的zui直接手段?？墒拐{(diào)度指揮人員和煤礦領(lǐng)導(dǎo)能夠直觀、快捷地了解生產(chǎn)一線情況，掌握井上下重要設(shè)備的實時工況，利用安防監(jiān)控系統(tǒng)，地面或中心監(jiān)控人員可以直接對井下情況進行實時監(jiān)控，不僅能直觀地監(jiān)視和記錄井下工作現(xiàn)場的安全生產(chǎn)情況，同時，通過在井下安裝的監(jiān)控設(shè)備，能及時發(fā)現(xiàn)事故的征兆和苗頭，排除隱患，防患于未然，也能為事后救援和分析提供有關(guān)的*手影像資料，為將來的安全生產(chǎn)提供可靠的保證。因此，視頻采集系統(tǒng)是現(xiàn)代煤礦安全生產(chǎn)智能監(jiān)控系統(tǒng)的重要組成部分。
　　
　　由于我國煤炭資源儲藏條件和開采條件比較差，地下礦占95%礦井距離地面幾百米，甚至一千多米，井下環(huán)境極其復(fù)雜，光照度很差，而且環(huán)境燈光變化頻繁（礦工礦燈在行進中經(jīng)常會照射到攝像機），又加上在易燃易爆的危險環(huán)境應(yīng)用，因此在礦井下選用攝像機需要符合特定的標準，本次視頻采集設(shè)備采用的裕華的煤炭本安攝像機，具體參數(shù)如下：
　　
　　a、機械指標:采用304不銹鋼材質(zhì)，防護等級達到IP65,視窗采用堅固的鋼化平板玻璃,視窗厚度8mm，直徑50mm，整機重量8kg，設(shè)出線孔2個，可以云臺安裝或者固定支架安裝
　　
　　b、電氣指標：輸入電壓：127VAC,50/60Hz輸入電壓范圍-20%~+10%
　　
　　工作電流≤0.功耗≤30W
　　
　　C、攝像機指標：支持NTSC,PAL制式，2:1隔行掃描1/2″CCD圖像傳感器
　　
　　復(fù)合視頻輸出，1Vp-p，75Ω清晰度570線
　　
　　zui低照度0.0003Lux，F(xiàn)1.4信噪比46dB內(nèi)同步系統(tǒng)
　　
　　d、認證標準：防爆標志ExdⅠ煤安標志號MHB070011
　　
　　2、存在規(guī)則
　　
　　存在規(guī)則檢測是指在規(guī)劃的區(qū)域或者防線內(nèi)，有對象發(fā)生進入，離開，出現(xiàn)，消失等動作時，都會被觸發(fā)報警，在斜井通道的攝像機可視范圍內(nèi)，我們在物料通道建立*個防區(qū)，啟用存在規(guī)則，在檢測的下拉菜單中選擇檢測，在包含選項的下拉菜單中選擇包含，在包含對象分類的下拉菜單中選擇人（person），這樣的設(shè)置就是在物料通道中，只對人的存在發(fā)出報警，而物料車通過時則不會發(fā)生報警。當物料車在運行過程中，有礦工試圖進入物料通道，智能分析設(shè)備檢測到存在規(guī)則，在1秒鐘內(nèi)會在事件輸出端DO1輸出開關(guān)量信號送給PLC，PLC通過獲取軌道傳感器信息判斷物料車運行狀況后，經(jīng)邏輯處理確認后，立即驅(qū)動揚聲器發(fā)出語音報警信息，阻止礦工進入物料通道，避免了事故的發(fā)生，如果PLC在獲取開關(guān)量信息后，沒有檢測到物料車的運行，則PLC不會驅(qū)動揚聲器發(fā)出報警聲音，礦工可以安全通過，但在監(jiān)控視頻上依然可以看到該礦工觸發(fā)存在規(guī)則，并在事件信息列表中顯示進入和離開的時間。
　　
　　3、徘徊規(guī)則
　　
　　徘徊規(guī)則是指在規(guī)劃的區(qū)域或者防線內(nèi)，對象滯留一定時間而不離開防區(qū)的一種行為。當對象在規(guī)劃區(qū)域或者防線內(nèi)滯留的時間達到我們自定義時間（1秒—3600秒）后，智能分析設(shè)備就會發(fā)出報警。我們還是在物料通道使用同一個監(jiān)測區(qū)域，啟用徘徊規(guī)則，在檢測的下拉菜單中選擇檢測，在包含選項的下拉菜單中選擇包含，在包含對象分類的下拉菜單中選擇人（Person），在時長選擇欄中輸入5，單位是秒，這樣在物料通道在如果有礦工滯留超過5秒，智能分析設(shè)備檢測到徘徊規(guī)則觸發(fā)，在1秒鐘內(nèi)會在事件輸出端DO2輸出開關(guān)量信號送給PLC，PLC接收到DO2輸出的開關(guān)量信號后，無需經(jīng)邏輯運算，直接驅(qū)動揚聲器發(fā)出報警，通知礦工迅速離開。
　　
　　4、遺棄物檢測（停止規(guī)則）
　　
　　遺棄物監(jiān)測是指在規(guī)劃的區(qū)域或者防線內(nèi)，有東西跌落或者人為放置物品在防區(qū)內(nèi)超過一段時間的行為。物料車在運行過程中難免會有物件跌落的現(xiàn)象發(fā)生，甚至有礦工坐在路軌上休息，如果物料車突然下行，這些行為都會造成災(zāi)難性后果。我們在物料通道和人行通道建立第二個防區(qū)，啟用停止規(guī)則，在檢測的下拉菜單中選擇檢測，在包含選項的下拉菜單中選擇不包含，在不包含對象分類的下拉菜單中選擇車（Vehicle），在時長選擇欄中輸入5，單位是秒，這樣在物料通道和人行通道如果有物料跌落或者礦工停下來休息超過5秒，智能分析設(shè)備檢測到停止規(guī)則觸發(fā)（物料車的停止不會被觸發(fā)），在1秒鐘內(nèi)會在事件輸出端DO3輸出開關(guān)量信號送給PLC，PLC接收到DO3輸出的開關(guān)量信號后，無需經(jīng)邏輯運算，直接驅(qū)動揚聲器發(fā)出報警，通知相關(guān)礦工迅速排除軌道上的遺棄物，保障軌道暢通運行，同時在防區(qū)的休息的礦工聽到報警信息后迅速離開。
　　
　　五、智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)的管理
　　
　　1、絞車智能視頻監(jiān)視
　　
　　智能分析盒采用模擬和數(shù)字信號同時輸出，不需要另加解碼器，模擬信號由智能分析盒的VIDEOOUTBNC口輸出送到液晶監(jiān)視器，顯示前端視頻信息，由于智能分析盒的模擬輸出信號疊加了VCA信息，當有礦工通過視頻畫面的時候，就會立即被跟蹤，并用黃色的方框提示，一旦進入規(guī)劃的防區(qū)，黃色的方框立即變成紅色，絞車操作工根據(jù)報警的提示快速的了解現(xiàn)場情況，正確操作機器，達到提高工作效率的目的。
　　
　　2、煤礦監(jiān)控中心的管理
　　
　　數(shù)字信號由智能分析盒的RJ45接口輸出，連接16口局域網(wǎng)交換機，網(wǎng)絡(luò)交換機與礦井主干網(wǎng)絡(luò)連接送到煤礦監(jiān)控中心，監(jiān)控中心有獨立的監(jiān)控服務(wù)器進行管理?？蛻舳塑浖邆湟韵鹿δ埽?br />　　
　　A、支持實時預(yù)覽和回放,可分別顯示在兩個監(jiān)視器上
　　
　　B、支持在監(jiān)視器上進行多種操作（現(xiàn)場監(jiān)控、通道設(shè)置和錄像回放）
　　
　　C、支持多種錄像方式（智能分析，運動檢測、傳感器、持續(xù)和計劃）
　　
　　D、支持移動偵測和智能視頻分析報警時發(fā)送電子郵件/短信通知
　　
　　E、支持任何事件發(fā)生，均自動語音提示，通知報警
　　
　　F、支持終端和I/O設(shè)備集成、系統(tǒng)日志，及時的音頻流和通道記錄
　　
　　G、支持AVI文件或低數(shù)據(jù)文件備份（支持在其他裝置上存儲特殊文件）
　　
　　H、支持通過鼠標拖拽屏幕和顯示位置
　　
　　I、支持同時搜索和回放,方便快捷
　　
　　J、支持多級用戶帳號登錄和密碼保護
　　
　　3、煤礦集團監(jiān)控中心
　　
　　集團下屬13個煤礦均通過專網(wǎng)與集團中心監(jiān)控機房連接，集團監(jiān)控中心設(shè)有獨立智能分析監(jiān)控服務(wù)器來管理13個礦井的斜井通道運行工況，中心管理軟件出具備客戶端的基本功能外還增加以下功能：
　　
　　A、中心軟件支持zui大連接1024路,
　　
　　B、支持多站點同時監(jiān)控64路（雙屏顯示器可以到達128路）
　　
　　C、支持PDA監(jiān)視
　　
　　D、中心管理支持雙監(jiān)視模式（多站點/單站點）
　　
　　E、實時遠程監(jiān)控圖像和聲音
　　
　　F、遠程保存圖像和聲音
　　
　　G、支持遠程打印保存的圖片（連續(xù)地打印）
　　
　　H、支持遠程云臺及報警裝置的控制
　　
　　I、支持遠程管理和有效設(shè)置
　　
　　J、支持雙向語音通訊（DVR—遠程）
　　
　　K、支持獨立通道傳輸圖像質(zhì)量和流量控制
　　
　　L、支持用戶輸入有效身份和密碼后進行連接和控制權(quán)限管理
　　
　　4、文件管理
　　
　　A、快速搜索時間的圖片
　　
　　B、快速便捷的搜索功能（縮略圖，事件列表）
　　
　　C、多通道同步回放
　　
　　D、圖片和音頻回放
　　
　　E、回放速度可變
　　
　　F、搜索運動偵測—在運動偵測圖片庫中保存特定的圖片
　　
　　G、保存和打印搜查到的圖片
　　
　　H、備份（AVI、源碼流格式的文件）
　　
　　I、支持關(guān)鍵詞搜索
　　
　　J、在事件列表中直接搜索圖片和視頻
　　
　　六、結(jié)束語
　　
　　智能視頻分析技術(shù)較之普通的監(jiān)控技術(shù)zui明顯的三個優(yōu)勢在于：快速的反應(yīng)時間-毫秒級的報警觸發(fā)反應(yīng)時間；更有效的監(jiān)視–安保操作員只需要注意相關(guān)信息；強大的數(shù)據(jù)檢索和分析功能，能提供快速的反應(yīng)時間和調(diào)查時間。智能視頻分析技術(shù)能夠做到一些我們?nèi)祟惸壳斑€無法完成的功能，它是一個非常良好的輔助監(jiān)控手段，雖然實現(xiàn)*無人值守尚需時日，但是值得我們關(guān)注的是，通過使用智能視頻分析技術(shù)，已經(jīng)能夠?qū)ο喈敹嗟幕拘袨檫M行識別和判斷，對減輕監(jiān)控人員的工作強度，提高監(jiān)控質(zhì)量已經(jīng)起到了革命性的變化。
　　
　　在煤礦井下環(huán)境中各種意外的情況隨時都可能發(fā)生，單單依靠監(jiān)控中心操作員的眼睛是不足以*及時知曉，在一些重點的區(qū)域增加智能分析監(jiān)控就顯得尤為重要，這次智能分析技術(shù)煤礦斜井智能監(jiān)控項目中的應(yīng)用，將事故的苗頭及時發(fā)現(xiàn)并發(fā)出語音報警提示礦工離開危險區(qū)域，有效避免事故的發(fā)生的同時也提高了生產(chǎn)效率。當然井下像這樣類似的區(qū)域還有很多，如果都裝上智能分析報警系統(tǒng)，將一個個事故隱患及時化解，就可以大大降低事故發(fā)生的概率，真正做到生產(chǎn)安全，讓高科技產(chǎn)品體現(xiàn)出真正的價值。