AI 智能视频在选煤厂集控系统中的应用

昝银忠 江 鹏 母超彬

（山东能源枣矿集团岱煤公司，山东 济宁 277606）

1 引言

岱庄选煤厂经过多年建设，在设备的自动化、集中化控制方面颇有成效，逐步建立起了集中控制系统和视频监控系统，实现了松散式控制到集中式控制的转变，降低了工作人员的劳动强度，提高了选煤厂的洗选效率。近年来，随着国家大力提倡智能化选煤厂的建设，岱庄选煤厂在洗选工艺、安全防控、智能信息化等方面也不断加大投入，逐步摸索出了适用于自身的智能化建设之路。特别是在视频安全防控领域，率先将AI 智能识别技术应用于选煤厂的日常生产和管理工作中，以集中控制系统为核心，视频智能联动为辅助手段，为安全、高效、智能型选煤厂的建设提供了重要保障。

2 系统设计

岱庄选煤厂视频监控系统主要由调度大屏、B21 一体机、视频集中综合管理平台、海康超脑NVR、环网交换机、前端摄像仪等设备组成，视频监控系统的安装部署组成如图1 所示。视频监控系统主要覆盖选煤厂的厂区入口、原煤生产车间、重介工艺车间、配电室、化验中心、调度室和设备机房。不同的场景区域根据安防监控的需求不同，设计安装不同类型的视频监控设备，从而满足不同类型的视频监控、AI 识别、报警和抓拍需要。

图1 视频监控系统结构图

调度大屏由海康55 寸液晶显示屏组成，拼接缝隙小于3.5 mm，显示由B21 一体机通过HDMI接口驱动，满足选煤厂日常视频监视和生产管理调度需要。B21 一体机支持模拟及数字视频的矩阵切换、视频编解码、存储管理、网络实时预览等功能。集中监控管理平台选用iSecure Center Emb 系统软件，该平台软件通过接入视频监控、报警检测等系统的设备，获取边缘节点数据，实现信息化集成与联动，整合选煤厂各子系统资源实现丰富的智能应用，可实现128路视频接入管理功能，具备视频上墙、实时预览、录像回放、图片查询、AI 模型管理、AI应用、报警事件查询等多种功能，支持B/S 和C/S架构，满足选煤厂日常生产和调度管理的移动应用需求。为满足AI 视频识别的应用需求，配置海康超脑NVR 用于AI 识别的软硬件承载平台。该超脑不仅具有传统NVR 的各项功能特性，更是承载了基于深度学习算法的视频图像结构化技术，集人脸图片建模、比对、检索、存储于一体，支持Smart IPC 越界、区域入侵、快速移动等智能侦测接入与联动、智能配置与分析。

3 AI 智能应用

选煤厂设备众多，且属于高危生产运行环境，因此在关键岗点或重要生产区域安装部署智能AI摄像仪，从而满足穿越警戒面、区域入侵、周界入侵、人脸识别等应用需求，进而保障设备运行安全环境，加强人员约束管理。系统利用前端摄像仪本体支持的Smart 事件，即可完成人员越界、区域入侵、穿越警戒面等区域闯入的识别、报警和图像抓拍；借助Modbus TCP 通讯协议，实现集中控制系统与视频监控系统的数据共享、智能联动；实现在集中控制上位机上弹框突出抓拍图像，调度人员也可以根据此抓拍情况，综合判断是否需要停止正在运行的设备，进而保障人身安全。

在皮带机道划定警戒面，在给煤机周边划定关键区域，当人员越过警戒面或闯入关键区域，系统进行识别、报警和抓拍。

进入选煤厂原煤车间、重介车间、配电室等场所，均需要按标准正确佩戴安全帽。为能够正确有效地识别未戴安全帽行为，设计在原煤车间、重介车间、配电室等区域安装部署智能AI 摄像仪，借助海康超脑和海康AI 一站式训练平台，基于安全帽识别深度学习智能算法，从而实现未戴安全帽行为的识别、报警和抓拍，同时配合现场语音广播系统，及时提醒有关人员正确佩戴安全帽。

针对调度室、配电室、化验中心、设备机房等重点场所，设置PTZ 半球摄像仪。该型摄像仪支持对运动人脸进行检测、跟踪、抓拍、筛选；基于人脸识别深度学习智能算法，通过与数据库中已有人脸信息比对，从而实现陌生人人脸识别、报警和抓拍；配合摄像机本体的双向语音对讲功能，及时呼唤、提醒或驱离有关陌生人员。

4 视频智能联动

传统的视频监控系统一般都采用独立运行的模式，调度人员若想了解现场的视频监控情况，需要操控视频监控系统，且多次拖动投屏才能达到想要的效果。为解决这一问题，可以通过视频监控系统与集中控制系统联动来实现，调度人员只需在集控系统上位机上操作，即可将对应的视频自动切换到上位机或调度大屏上。要实现视频监控系统与集中控制系统的智能联动，必须借助相应的编解码设备和视频联动控件才可以完成。考虑到岱庄选煤厂视频监控系统的调度大屏、解码器、录像机、摄像仪均是海康威视品牌，集中控制系统的上位机监控系统使用西门子WinCC 软件开发。因此，为实现两套系统的智能联动控制，必须借助海康威视提供的SDK 开发包进行二次开发，才可以完成本文设计的报警联动、故障弹窗、视频随动、场景联动等视频智能联动控制功能。

基于海康威视提供的SDK 开发包，利用VS 软件开发了HikvisionVideoPlayer.dll 视频控件。该控件具有RSTP 流媒体播放、视频解码上墙、球机控制、海康摄像机与录像机解码显示等功能，可实现PC 端显示和电视墙显示。

（1）报警联动

由上节论述可知，在选煤厂应用的AI 视频识别系统更多的是依托海康威视固有的软硬件资源，其本身就是视频监控系统中一套相对独立的智能识别系统。为更好地辅助集中控制系统完成选煤厂的日常生产和调度管理，必须将此AI 智能识别系统与集中控制系统进行智能联动。借助SDK 开发包，开发Modbus TCP 通讯接口，从而实现AI 智能系统与集中控制之间的数据通讯，进而将有关人脸识别、区域入侵、穿越警戒面等报警信息传输到集中控制系统的上位机平台，借助此上位机平台实现有关报警信息的文字报警、语音报警和抓拍图像弹窗。

（2）视频随动

基于开发的HikvisionVideoPlayer.dll 控制，通过编写VB 脚本，进而在集中控制系统上位机上实现选煤厂设备启动、停止、日常运行等模式下的视频监控。

当“右键”点击旋流器，即可弹出相应的视频监控画面，此视频随动控制功能主要由HikvisionVideoPlayer.dll 控 件 中 的VLCIniPlayer 和VLCPlayURI 两个函数实现。其中VLCIniPlayer为视频控件初始化函数，VLCPlayURI 为RTSP实时视频流调取函数，命令格式如下："rtsp://admin:zh83995668@10.123.2.239:554/Streaming/Channels/102"。

命令格式包括摄像仪的登录用户名、密码、IP 地址、RTSP 端口号，102 表示取第1 个通道的子码流。为避免视频监控带来的上位机资源占用问题，通常在关闭视频窗口或切换界面时，通过调用CloseVLCPlayer 函数进行视频资源的释放。

（3）故障弹窗

选煤厂的视频众多，包括带式输送机、刮板运输机、旋流器、浮选机、脱介筛、磁选机、振动筛等。选煤工作是环环相扣的工艺流程，如若某个设备出现运行故障，导致设备停机或无法正常工作，都将带来巨大的经济损失。因此，为及时有效地发现和排除设备故障，设备故障时，相应的视频信息窗口在集中控制系统上位机上或调度大屏上立即弹出，并触发语音报警。上位机上的故障弹窗触发方式与视频随动控制方法类似，均是利用VLCPlayURI 函数即可。调度大屏故障弹窗，需要通过控制解码器解码视频信息从而实现上墙显示，需要调用视频控件中的LoginDecoder 和StartDynamicDecode 两个函数，其中LoginDecoder 函数为解码器登录函数。

命令格式包括解码器的IP 地址、端口号、登录明户名和密码。之后通过调用StartDynamicDecode函数，即可完成视频信息上墙操作，命令格式如下：

1,3,"10.123.2.239",8000,"admin","zh83995668",1。

1,3 表示第一个窗口的第3 个子窗口，即调度大屏最左上角第一块大屏四分割后的第三个小窗口；"10.123.2.239"为录像机的IP 地址；最后的1是指录像机的通道1，即需要调取的视频信息在录像机中的通道号。

（4）场景联动

针对岱庄选煤厂的生产需要，设计了迎检场景、原煤流程启动场景、重介流程启动场景、日常调度场景共计四个视频场景。所有的视频场景均通过解码器事先设定完毕，并进行有效保存，当需要调用某个场景时，只需在上位机上点击相应的场景控制按钮，即可将该场景投切到调度大屏上。场景联动需要调用视频控件中的SwitchScene（uint sceneNumber）函数。上述四个场景，依次保存，其保存后的场景识别号分别为1、2、3、4，通过调用相应的标识号即表示调用相应的视频场景。

5 总结

针对选煤厂传统视频监控系统相对独立、操控不便，无AI 智能应用的问题，结合岱庄选煤厂实际情况，通过在关键岗点增加部署智能摄像机，进而完成陌生人识别、区域入侵、穿越警戒面等AI识别、报警。同时通过开发视频联动控件，将视频监控系统与集中控制系统进行智能联动，实现设备启动、停止、流程启动、设备故障等状况的视频联动控制，解决了视频监控系统与集控系统相互对立、信息孤立的问题，提高了调度人员的工作效率和管理水平，为智能化选煤厂建设添砖加瓦。