智能视频识别系统在煤矿管理中的应用

文/魏 晶

当前，很多煤矿企业在使用定位系统来进行人员和车辆管理，大部分人员定位系统都采用定位卡、指纹或虹膜识别；而在车辆管理方面，多数煤矿使用老旧的人员签单制进行车辆管理。通过应用定位系统来进行人员和车辆管理，提升了管理效能，促进了矿井的安全生产。然而，这种管理方式也存在疏漏和弊端，比如，会出现一人带多卡、指纹膜及验证而不入井的情况，从而无法对人员和车辆进行更加准确的管理把控。本文基于视频识别技术，探索对煤矿人员及运输车辆管理进行优化，以便精准识别人员和车辆，有效避免目前各种违规行为的发生。

一、视频识别技术应用

视频识别是通过在视频流中逐帧地对图像进行识别，在每一帧图像中提取图像特征，并对特征进行数据化处理，再把这些数据与存储在服务器中的数据进行比对，通过比对特征的唯一性，实现视频流精准识别判断。

由于矿井中环境复杂，对于视频识别系统的干扰因素有很多，所以该系统主要应用于地面人员运输出入井的井口，在人员或车辆出入井时进行识别。整套系统以视频识别服务器为核心，配套设备包括前端视频录入器、车牌识别器、声光报警器和显示器等单元。系统拓扑图如图1所示。

图1 智能视频识别系统拓扑图

当入井人员进入矿井时，在行人专用通道安设人脸识别卡口，对经过通道的人员进行面部特征识别，并将特征数据通过IP/TCP传输至识别服务器，在服务器内进行特征匹配，匹配成功后记录入井并存档。同理，在人员车辆入井通道处，车牌识别一体机识别车辆号牌及车辆特征，并发送数据至服务器进行识别存档记录。

1.人脸识别子系统

人脸识别子系统通过如下步骤实现人脸检测识别任务：图像采集、人脸检测、特征提取、人像比对等。人脸识别卡口运行流程如图2所示。

图2 人脸卡口运行流程图

2.车辆管理子系统

车辆管理子系统通过如下步骤实现车辆特征识别任务：图像采集、车辆检测、特征提取、车辆号牌及特征比对等。车辆号牌识别卡口运行流程如图3所示。

图3 车辆号牌识别卡口运行流程图

二、系统组成

1．智能视频识别的硬件组成

智能视频识别系统的硬件组成主要分为以下三个部分：

（1）智能视频识别服务器。智能视频识别服务器是本系统的核心组建，安装有智能视频识别软件，主要负责识别各个前端设备回传回来的各种视频流数据，并在服务器内加以识别判断，并将识别结果显示在集控中心，同时驱动LED屏幕和声光报警器。

（2）前端数据采集器。前端数据采集器主要分为人脸数据采集器和车辆数据采集器，主要用于采集监控区域内的人脸特征和车辆特征，并将数据回传至服务器进行识别判断。

（3）终端显示器和集控显示平台。终端显示器包括监控区域的LED屏幕及声光报警装置，负责显示服务器发来的识别结果，若识别人脸特征和车辆特征不匹配时，触发报警信号，LED屏幕显示报警信息，声光报警器发出报警音。集控显示平台实时显示监控区域视频和视频中的识别结果，方便相关人员及时知晓现场情况并加以处理。

2.智能视频识别系统的软件组成

智能视频识别系统的软件主要由服务器核心识别模块、前端数据采集模块、终端显示模块组成。软件主要实现人脸数据匹配、传输和存储，并自动进行时间校准；播放实时监控画面；实现集控中心平台和终端显示器的同步动作。软件模块组成如图4所示。

图4 软件模块组成图

三、试验验证

为了验证智能视频识别系统是否高效、准确、快速，研究人员在中国地质大学学生公寓及外场公路上对此系统进行了试验验证，试验过程如下。

1.提前录入300人的人脸信息到服务器匹配库中，并将此300人与其他200人组成一个500人序列，并依次通过人脸识别区域，验证是否触发报警。

2.提前录入2辆车辆信息，并将此2辆车与另外8辆车组成一个车辆序列，依次通过车辆特征识别区域，验证是否触发报警。

经过试验验证，系统声光警报响应时间小于1s，车辆特征识别子系统识别准确率为97.71%，车辆通行捕获率为100%，人员面部识别子系统识别准确率为95.48%，人员通行捕获率为100%。

四、技术优势及特点

将视频识别技术应用于煤矿管理的优势和特点体现在以下几方面：

1.智能化。视频识别技术依托于目前较为先进的智能算法，可以快速准确地对目标进行特征识别，更大程度地实现了工业管理地自动化、智能化。

2.便捷化。基于视频识别技术的快速响应能力，在使用过程中基本免除了人员操作对系统判断的影响，在实现煤矿智慧管理的同时也减轻了人力资源压力，节省人力资源成本。

3.经济化。视频识别系统造价低廉，在煤矿管理应用中相比其他管理措施更加经济化，成本更低。此外，视频识别系统采用模块化结构，在使用过程中可更换任意模块设备而不影响其他模块的正常运行，可以有效降低设备的维护量。

五、结语

综上所述，将智能视频识别技术应用于煤矿管理，不论是技术的先进性还是社会及经济效益都是非常大的。随着社会和科学技术的发展，智能视频识别技术在煤矿管理方面的应用前景广阔，将促进煤矿管理向着智能化、自动化、便捷化的方向发展，提升整体管理效能。