文/魏 晶

當(dāng)前，很多煤礦企業(yè)在使用定位系統(tǒng)來進(jìn)行人員和車輛管理，大部分人員定位系統(tǒng)都采用定位卡、指紋或虹膜識(shí)別；而在車輛管理方面，多數(shù)煤礦使用老舊的人員簽單制進(jìn)行車輛管理。通過應(yīng)用定位系統(tǒng)來進(jìn)行人員和車輛管理，提升了管理效能，促進(jìn)了礦井的安全生產(chǎn)。然而，這種管理方式也存在疏漏和弊端，比如，會(huì)出現(xiàn)一人帶多卡、指紋膜及驗(yàn)證而不入井的情況，從而無法對(duì)人員和車輛進(jìn)行更加準(zhǔn)確的管理把控。本文基于視頻識(shí)別技術(shù)，探索對(duì)煤礦人員及運(yùn)輸車輛管理進(jìn)行優(yōu)化，以便精準(zhǔn)識(shí)別人員和車輛，有效避免目前各種違規(guī)行為的發(fā)生。

一、視頻識(shí)別技術(shù)應(yīng)用

視頻識(shí)別是通過在視頻流中逐幀地對(duì)圖像進(jìn)行識(shí)別，在每一幀圖像中提取圖像特征，并對(duì)特征進(jìn)行數(shù)據(jù)化處理，再把這些數(shù)據(jù)與存儲(chǔ)在服務(wù)器中的數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，通過比對(duì)特征的唯一性，實(shí)現(xiàn)視頻流精準(zhǔn)識(shí)別判斷。

由于礦井中環(huán)境復(fù)雜，對(duì)于視頻識(shí)別系統(tǒng)的干擾因素有很多，所以該系統(tǒng)主要應(yīng)用于地面人員運(yùn)輸出入井的井口，在人員或車輛出入井時(shí)進(jìn)行識(shí)別。整套系統(tǒng)以視頻識(shí)別服務(wù)器為核心，配套設(shè)備包括前端視頻錄入器、車牌識(shí)別器、聲光報(bào)警器和顯示器等單元。系統(tǒng)拓?fù)鋱D如圖1所示。

圖1 智能視頻識(shí)別系統(tǒng)拓?fù)鋱D

當(dāng)入井人員進(jìn)入礦井時(shí)，在行人專用通道安設(shè)人臉識(shí)別卡口，對(duì)經(jīng)過通道的人員進(jìn)行面部特征識(shí)別，并將特征數(shù)據(jù)通過IP/TCP傳輸至識(shí)別服務(wù)器，在服務(wù)器內(nèi)進(jìn)行特征匹配，匹配成功后記錄入井并存檔。同理，在人員車輛入井通道處，車牌識(shí)別一體機(jī)識(shí)別車輛號(hào)牌及車輛特征，并發(fā)送數(shù)據(jù)至服務(wù)器進(jìn)行識(shí)別存檔記錄。

1.人臉識(shí)別子系統(tǒng)

人臉識(shí)別子系統(tǒng)通過如下步驟實(shí)現(xiàn)人臉檢測識(shí)別任務(wù)：圖像采集、人臉檢測、特征提取、人像比對(duì)等。人臉識(shí)別卡口運(yùn)行流程如圖2所示。

圖2 人臉卡口運(yùn)行流程圖

2.車輛管理子系統(tǒng)

車輛管理子系統(tǒng)通過如下步驟實(shí)現(xiàn)車輛特征識(shí)別任務(wù)：圖像采集、車輛檢測、特征提取、車輛號(hào)牌及特征比對(duì)等。車輛號(hào)牌識(shí)別卡口運(yùn)行流程如圖3所示。

圖3 車輛號(hào)牌識(shí)別卡口運(yùn)行流程圖

二、系統(tǒng)組成

1．智能視頻識(shí)別的硬件組成

智能視頻識(shí)別系統(tǒng)的硬件組成主要分為以下三個(gè)部分：

（1）智能視頻識(shí)別服務(wù)器。智能視頻識(shí)別服務(wù)器是本系統(tǒng)的核心組建，安裝有智能視頻識(shí)別軟件，主要負(fù)責(zé)識(shí)別各個(gè)前端設(shè)備回傳回來的各種視頻流數(shù)據(jù)，并在服務(wù)器內(nèi)加以識(shí)別判斷，并將識(shí)別結(jié)果顯示在集控中心，同時(shí)驅(qū)動(dòng)LED屏幕和聲光報(bào)警器。

（2）前端數(shù)據(jù)采集器。前端數(shù)據(jù)采集器主要分為人臉數(shù)據(jù)采集器和車輛數(shù)據(jù)采集器，主要用于采集監(jiān)控區(qū)域內(nèi)的人臉特征和車輛特征，并將數(shù)據(jù)回傳至服務(wù)器進(jìn)行識(shí)別判斷。

（3）終端顯示器和集控顯示平臺(tái)。終端顯示器包括監(jiān)控區(qū)域的LED屏幕及聲光報(bào)警裝置，負(fù)責(zé)顯示服務(wù)器發(fā)來的識(shí)別結(jié)果，若識(shí)別人臉特征和車輛特征不匹配時(shí)，觸發(fā)報(bào)警信號(hào)，LED屏幕顯示報(bào)警信息，聲光報(bào)警器發(fā)出報(bào)警音。集控顯示平臺(tái)實(shí)時(shí)顯示監(jiān)控區(qū)域視頻和視頻中的識(shí)別結(jié)果，方便相關(guān)人員及時(shí)知曉現(xiàn)場情況并加以處理。

2.智能視頻識(shí)別系統(tǒng)的軟件組成

智能視頻識(shí)別系統(tǒng)的軟件主要由服務(wù)器核心識(shí)別模塊、前端數(shù)據(jù)采集模塊、終端顯示模塊組成。軟件主要實(shí)現(xiàn)人臉數(shù)據(jù)匹配、傳輸和存儲(chǔ)，并自動(dòng)進(jìn)行時(shí)間校準(zhǔn)；播放實(shí)時(shí)監(jiān)控畫面；實(shí)現(xiàn)集控中心平臺(tái)和終端顯示器的同步動(dòng)作。軟件模塊組成如圖4所示。

圖4 軟件模塊組成圖

三、試驗(yàn)驗(yàn)證

為了驗(yàn)證智能視頻識(shí)別系統(tǒng)是否高效、準(zhǔn)確、快速，研究人員在中國地質(zhì)大學(xué)學(xué)生公寓及外場公路上對(duì)此系統(tǒng)進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證，試驗(yàn)過程如下。

1.提前錄入300人的人臉信息到服務(wù)器匹配庫中，并將此300人與其他200人組成一個(gè)500人序列，并依次通過人臉識(shí)別區(qū)域，驗(yàn)證是否觸發(fā)報(bào)警。

2.提前錄入2輛車輛信息，并將此2輛車與另外8輛車組成一個(gè)車輛序列，依次通過車輛特征識(shí)別區(qū)域，驗(yàn)證是否觸發(fā)報(bào)警。

經(jīng)過試驗(yàn)驗(yàn)證，系統(tǒng)聲光警報(bào)響應(yīng)時(shí)間小于1s，車輛特征識(shí)別子系統(tǒng)識(shí)別準(zhǔn)確率為97.71%，車輛通行捕獲率為100%，人員面部識(shí)別子系統(tǒng)識(shí)別準(zhǔn)確率為95.48%，人員通行捕獲率為100%。

四、技術(shù)優(yōu)勢及特點(diǎn)

將視頻識(shí)別技術(shù)應(yīng)用于煤礦管理的優(yōu)勢和特點(diǎn)體現(xiàn)在以下幾方面：

1.智能化。視頻識(shí)別技術(shù)依托于目前較為先進(jìn)的智能算法，可以快速準(zhǔn)確地對(duì)目標(biāo)進(jìn)行特征識(shí)別，更大程度地實(shí)現(xiàn)了工業(yè)管理地自動(dòng)化、智能化。

2.便捷化?；谝曨l識(shí)別技術(shù)的快速響應(yīng)能力，在使用過程中基本免除了人員操作對(duì)系統(tǒng)判斷的影響，在實(shí)現(xiàn)煤礦智慧管理的同時(shí)也減輕了人力資源壓力，節(jié)省人力資源成本。

3.經(jīng)濟(jì)化。視頻識(shí)別系統(tǒng)造價(jià)低廉，在煤礦管理應(yīng)用中相比其他管理措施更加經(jīng)濟(jì)化，成本更低。此外，視頻識(shí)別系統(tǒng)采用模塊化結(jié)構(gòu)，在使用過程中可更換任意模塊設(shè)備而不影響其他模塊的正常運(yùn)行，可以有效降低設(shè)備的維護(hù)量。

五、結(jié)語

綜上所述，將智能視頻識(shí)別技術(shù)應(yīng)用于煤礦管理，不論是技術(shù)的先進(jìn)性還是社會(huì)及經(jīng)濟(jì)效益都是非常大的。隨著社會(huì)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，智能視頻識(shí)別技術(shù)在煤礦管理方面的應(yīng)用前景廣闊，將促進(jìn)煤礦管理向著智能化、自動(dòng)化、便捷化的方向發(fā)展，提升整體管理效能。