煤矿视频智能分析系统设计方案.doc

煤矿视频监控智能分析系统设计方案XX煤矿视频监控智能分析系统设计 方 案中安永恒（北京）工程技术有限公司毕节公司2012年8月目 录1概述11.1背景21.2目的21.3系统初步需求分析21.3.1现状分析21.3.2系统需求32系统原理与功能介绍32.1系统原理32.2人数统计功能4功能描述：42.3智能分析功能52.3.1 周界保护及入侵检测52.3.2 入口拍照52.3.3基础功能62.4系统组成83系统优势及特点113.1系统优势113.2功能特点133.3典型应用201 概述1.1 背景 公司多年针对煤炭行业提供基于业务、安全方面的软硬件解决方案，积累了丰富的开发，项目实施，运营经验。深度、全方位挖掘客户需求，为客户开发出具有实用、符合安规标准的软硬件产品。 牢固的客户关系 对煤炭行业安全标准的影响力1.2 目的根据对客户实际调研，和项目实施经验的积累，开发出智能视频检测系统产品。 通过智能视频检测矿井口进出人员，进行人流量自动计数；矿内主要通道口自动报警，实时掌握矿内人员信息； 通过对监控系统中的视频图像进行综合分析处理，实现了对异常事件及其过程的实时检测、报警、记录、传输等；可以将在本地发生事件的区域视频图像及报警区域图像自动切换到主监控画面，及时向工作人员传送相关信息；提高处理各种突发事件的反映速度，并给工作人员提供一个良好的工作环境；拥有预防和积极干预能力，从而做到防范于未然。1.3 系统初步需求分析1.3.1现状分析由于煤矿开采的特殊环境，安全隐患多，煤矿行业因此也被称为高危险的行业。 传统的煤矿监控方案，井下安装温湿度传感器、瓦斯探测器，当传感器或探测器发现事故先兆时，由于缺失与摄像机联动的功能，不能实时了解事故发生点的工作现场的安全情况，贻误最佳事故处理时机； 当事故发生后，被困矿工准确的人员数据确定难，所在工作平台定位困难，在需要多个部门共同处置突发事故时，势必造成响应时间过长，错失营救良机。煤矿井下环境恶劣：煤矿内坑道没有光线，且不能使用红外射灯，需要使用低照度摄像机；坑岛内只有660V电压，需要考虑电源转换；井下空气中瓦斯和粉尘含量较高，必须使用经过煤安认证的隔爆防护罩。因为远离地面，地形复杂，环境恶劣，与地面人员间沟通不便，如果运用视频监控系统，地面监控人员则可以直接对井下情况进行实时监控，并能对异常情况进行实时报警，弹出报警图片，保存报警时刻录像。不仅能直观地监视和记录井下工作现场的安全生产情况，而且能及时地发现事故苗头，防患于未然，同时，也可以对不符合标准的状况及时提出整改方法。1.3.2系统需求 系统自动探测警情，无需人员盯视 有警情及时上报各级部门，有一定的联动措施 各类警情均以图像或录像的形式（而非数据或数字信息）体现，使相关人员及时、直观了解现状 提供良好的可维护性 提供友好的人机交互 提供对实时数据的数据处理和历史数据管理功能 防范于未然，把最有效的信息传给管理者 不需要安全管理人员24小时监控，一旦有警情时系统自动报警，将发生警情的现场图片及时传递给相关人员。2 系统原理与功能介绍2.1 系统原理本系统分为两种服务器实现，一种实现进出口人流量统计功能；一种实现智能检测报警功能。本系统利用计算动词理论体系，可以让自然语言为计算机所理解，因而计算机能更准确模拟人的认知过程，实现对目标先识别再报警。系统的背景动态自学习能力和认知前馈能力，可以有效消除外界环境的干扰，从而大大提高了检测的可靠性。智能视频安保系统通过对监控系统中的视频图像进行综合分析、处理，实现了对异常事件及其过程的实时检测、报警、记录、传输等；系统可以根据使用需要任意设定布防时间，可以在本地将发生事件的区域视频图像及报警区域图像自动切换到主监控画面，并根据设置通过网络向上级管理者（包括异地）传送相关信息，支持多个异地部门同时处理突发事件。此外，针对矿山开采中矿山产量的计量管理问题，本系统的人数统计、智能检测报警等功能可以实现各矿山企业和企业内部的产量远程监督、监控和管理。2.2 人数统计功能功能描述：基于单摄像头的人数统计系统融合了视频处理、图像处理、模式识别以及人工智能等多个领域的技术，可以利用监控摄像头及图像采集卡获得视频数据，对视频图像中行人进行检测和跟踪，从而获得指定时段和指定区域内的人群流动量。系统预先设定好监测区域，可以根据需要计算出某一时间段进出入该区域的人数，为以后做进一步分析提供相关数据。如图所示，要计算出进出入的人流量，则设定进出口为监测区域，当有人进出入时，系统则进行自动计数，然后针对数据做进一步分析，采取相应措施。图中下方In为进入人数，Out为出去人数。图1 人流量统计主要特点： 通过视频监测，实时准确计算通道双向的进出人数； 用户可以方便地设定视频中通道方位和方向； 能够统计视频画面中用户指定任意区域内的人数； 能处理多人同时通过检测口的复杂情况，能适应现场复杂的背景环境； 能够对不同角度的视频画面进行准确统计； 提供灵活可靠的数据传输功能，实时向后端发送人数统计数据和记录的视频图像； 提供灵活的统计报表选择，包括时报、日报、周报、月报、季报或年报表等； 系统可以24小时录像，也可以客户要求只对报警时段录像； 在客户端或服务器，均可对各种参数及检测区域、非检测区域进行设置； 为资深工程师提供技术细化手段，可以达到更加精准的目标识别区分，提高识别精度； 带有故障恢复功能，系统出现故障后会自动重启。2.3 智能分析功能2.3.1 周界保护及入侵检测功能描述在摄像机监视的视场范围内，可根据监控需要设置任何形状警戒区域，当有人碰触警戒线时，系统自动报警，并用告警框标识出进入警戒区域的目标，提供目标图像坐标位置，实时回传报警时刻照片，保存触警时段录像。对设置的警戒范围还可以根据需要按重要级别分为：预警区、告警区、禁止区域等级别，以便事先发现入侵情况并给予制止。应用特点：适用于矿区周界保护：对矿区周界设置虚拟警戒区域，当有违法人员私自进入矿区非法盗采时，一旦进入该警戒区域，系统自动报警并保存报警时刻照片及视频录像，以便管理人员及时处理突发事件。2.3.2 入口拍照当有人进入仓库、大门等重要入口时，系统会自动拍照，并保留图像凭据。应用特点 适用于仓库、主入口等重要场所：对重要场所入口进行监视，每进入一人，系统自动拍照并保存图像，监控人员可以根据图像信息及时了解监控区域情况。也可结合越界保护及入侵检测功能，任意设置布防时间（如晚上无人值班），一旦有人潜入这些重要场所，系统立即识别并报警，及时保护矿区财产安全和矿区重大决策记载资料等信息。 适用于矿井入口人员拍照记录：对各个矿井入口进行监视，系统对进入矿井的人员都会自动拍照并保存图像，相关管理人员根据图像信息实时了解进出矿井人员的情况。2.3.3基础功能统一管理 软件具有统一的中心管理服务，中心管理服务实现对系统所有机构、人员、设备、用户角色、设备配置、报警关联策略、自定义任务、电子地图、流媒体转发、集中存储服务的集中设置管理，而不是采用相互独立的管理系统。实时图像调阅 有权限的终端用户可选择前端任意一台摄像机的实时画面进行监控。录像数据查询及调阅 权限许可范围内的用户可通过该平台对系统中的录像数据进行查询及调阅。系统提供录像回放控制功能，可实现快进播放等功能；系统提供多画面同时回放及多文件循环播放功能。报警接收及处理 有权限的用户可以设置报警时的联动方式，可以根据需要手动或自动进行布防。系统实现对操作员信息及操作时间、报警设备信息及报警时间等信息自动存档；实现与其它报警子系统等警用系统联动。监控前端能自动打开声光等报警联动设备，并发送相关的报警信息至服务器；报警时，授权遥控监视点能自动弹出报警信息窗口和发出声音提示，并显示报警点的具体位置、报警类型及现场图像，并存储相关摄像机的图像及联动录像等。 门禁管理联动 支持门禁联动附近门口的视频图像，如正常开门和非正常开门均可实现视频联动。电子地图功能 用户通过简单的点击可直接查看地图上某个位置的图像。现场地图可以是图片、区域地图、建筑物布置图、楼层平面图；多个地图按分层顺序进行组织；在地图上可放置摄像机图标，用户通过点击图标可快速选择所要观察的监视点。用户及权限管理功能 网络客户端采用集中管理模式，统一管理设置参数、权限等；系统管理员具有最高权限，能对相关人员的权限和初始口令进行设置，能设置操作人员的连接权限、控制权限、管理登记等使用权限；终端用户对监控软件和设备的操作记录将自动存档，并且不能删除修改。中心录像功能 监控联网系统实施后，除了原有每个网点的本地录像外，在监控指挥中心还可以对一些重点画面进行网络实时录像，比如主要路口和重要场所的图像。在日常监控工作中，如果发现某个画面可疑，也可以在监控指挥中心立即启动网络录像，第一时间把作案现场的图像保存到监控中心。流媒体转发服务 为适应多种宽带和大量的并发访问，系统采用了先进的流媒体转发技术。在前端带宽2M的网络环境下，依然能够保证远程多用户同时监控，切实解决大规模组网中的网络瓶颈问题 。 流量监控功能 多个监控终端同时观看同一个监控点的实时图像时，可以设置访问并发上限，以满足实际网络环境的要求。日志管理功能 系统支持详细的事件日志管理记录，系统可以对用户、对系统、对设备的参数设置、硬盘录像机登陆、报警信息、故障处理信息等项目和操作做详细的记录管理并可实时打印报表，为查证操作记录等提供保证。语音对讲功能 通过系统中心可以对日常的工作内容实现相互的沟通、引导。可以对前端监控点正在发生的违法事件进行告警。自动校时功能 监控中心的时间同步服务模块可以向辖内网点的硬盘录像机发出时间同步命令，保证硬盘录像机时间和主控机时间同步。视频系统远程管理视频设备参数变更远程监视，可实时监视视频设备的参数配置变化情况，对未经授权的视频设备关键参数变更提供提示功能。远程开关机 系统可自动或手动对远程出现异常的视频设备进行开机或关机等非常规操作。设备联网状态远程诊断 系统自动实时地巡查各个设备的联网状态，对网络异常的设备进行提示。电视墙显示及控制功能（数字矩阵） 本系统可对不同编码格式的视频编码数据进行统一解码、统一模拟输出显示。视频智能分析功能接口 系统提供视频智能分析接口，通过视频智能分析设备可实现对特殊场所或者重要场所的视频进行智能分析的功能。同时，软件平台能与多家国内外的视频智能分析产品厂商进行了对接。安防系统日常管理功能接口 系统提供安防系统设备日常管理功能，建立设备采购、安装、使用及维护台帐系统，对安防系统中使用的设备进行严格管理。煤矿人员管理接口系统提供煤矿人员管理接口，通过与煤矿人员信息数据库连接可以实现煤矿人员的综合管理功能。2.4 系统组成 “矿用视频监测监控智能分析报警系统”主要由摄像机（含云台）、视频传输接入系统、智能视频分析处理主机、具有自主知识产权的智能视频处理分析软件、网络压缩传输软件、视频及数据管理服务器等构成。系统是指在摄像机监视的场景范围内，对出现的目标进行检测、分类及追踪等智能分析，根据需要设置的各种警戒要求，一旦系统检测到的目标及其行为符合预先设定的警戒条件，则自动产生报警信息的视频检测系统。智能视频检测系统一般由前端部分、传输部分、服务器及客户端等四个主要部分组成。系统架构图u 前端部分前端设备包括一台或多台摄像机以及与之配套的镜头、防护罩、安装支架等设备。 井下监控 防护罩 矿井上动点监控 煤矿监控传输设计 煤矿各矿井监控室 数字硬盘录像机 显示监视器u 传输部分 “矿用视频监测监控智能分析报警系统”主机收集从各个监控场景传送的图像或声音，通过分析处理后传输至客户端，客户端可将报警信息以声光电报警的方式通知相关人员，或通过网络进一步传输到远端监控处；传输设备包括电缆和/或光缆，以及可能有的有线/无线信号调制解调设备等。 煤矿调度中心设计 调度中心主要由监控管理服务器、存储服务器、磁盘阵列、流媒体管理服务器、管理PC、电视墙（网络矩阵硬件、液晶拼接屏及监视器）等组成。主要完成矿区现场图像接收与显示，用户登录管理，优先权的分配，控制信号的协调，图像的实时监控，录像的存储、检索、回放、备份、恢复等。基于InterNet的智能网络监控框架示意图1. 视矿用视频监测监控智能分析报警系统服务器 “矿用视频监测监控智能分析报警系统”服务器是智能视频检测系统的核心设备，在矿用视频监测监控智能分析报警系统中完成对出现的运动目标进行检测、分类及追踪等智能分析。一旦系统检测到的目标符合预先设置的报警要求，则自动产生报警信息。服务器同时具有记录报警时间、通道、图片、录像等报警信息的功能。区域服务器结构图2. 矿用视频监测监控智能分析报警系统客户端 矿用视频监测监控智能分析报警系统客户端可实现两大功能： 接收服务器端传送过来的报警信息与报警图片，并把这些信息与图片显示在显示终端上 实现对服务器端的远程控制，包括：设置、日志管理、拍照、布防、视频画线、用户权限管理、重启服务器等3 系统优势及特点3.1 系统优势“矿用视频监测监控智能分析报警系统”扩展性能好、稳定性高、管理方便。结合了最前沿的网络技术和计算机技术、基于TCP/IP协议的IP网普及的广泛应用、高速宽带主干网的和各地区高速接入系统、基于IP技术的各种视频通信应用、网络远程视频监控系统，在各行业的安全监控系统中“远程视频监控”系统应用将是一种必然。“矿用视频监测监控智能分析报警系统”利用计算动词理论体系，让自然语言为计算机所理解，使之更准确模拟人的认知过程，实现对目标先识别、再报警。系统的背景动态自学习能力和认知反馈能力可以有效消除外界环境的干扰，大大提高了检测的可靠性；可通过对视频图像进行综合分析处理，实现异常事件及其过程的实时检测、报警、记录、传输等；系统将发生事件的视频图像及报警位置图像自动切换到主监控画面，并根据设置通过网络向上级管理者（包括异地）传送相关信息。l 整个煤矿监控覆盖率本系统为煤矿监控保安系统，主要用于对煤矿各个出入口、主井口、副井口、监控值班室、主扇机房；井下通道，采煤工作面、掘进工作面、中央变电所、主运输大巷及其他重要区域监控。考虑到整个系统监控范围覆盖面广、不同监控点需求不同等特点，我们选用设备时要室外气候，根据气候来制定设备的防尘、风冷、加热等要求；井下的摄像机要采用符合国家相关标准的照度和防爆等级的防护罩。l 煤矿图像监管联网煤矿监控中心可任意调看整个煤矿各个分监控点的情况；能升级联网到县、市级矿务局主管部门，矿务局主管部门可以远程监控煤矿的情况，了解煤矿的生产情况；煤矿管理领导者可以通过网络在远程实时监看到煤矿的情况；并可以远程监看煤矿安全生产情况，发现安全隐患及时处理。l 电子地图信息 为方便系统的操作，本系统广泛采用用户图形化操作界面，每个前端装置在控制室控制地图界面上都有对应的图标，当鼠标指向这些图标时，系统将以文字显示有关该图标现场装置的详细情况：安装地点、具体配置、使用功能、操纵权限、操作提示等。l 煤矿监控系统防雷雷电的危害对于系统的正常运行威胁很大，所以系统的防雷也是本系统的重点。防雷是一项综合工程，它包括防直击雷、防感应雷以及接地系统的设计。l 感应雷防护感应雷是造成设备损坏的一个主要原因，当雷电能量作用于与电子设备相连的各种导线上，形成的雷电波或感应过电压沿电源线、信号线、天馈线侵入电子设备，严重干扰通讯和各种电子设备的正常工作，在一定范围内还会对设备造成损坏。我们结合以下几点进行系统设计： 考虑到雷电对电器设备造成的损毁事件中有80%以上是从供电线路中侵入的事实，对各新建控制室的电源一律加装配电源过电压保护装置，利用其内部快速响应的非线性将暂态过电压抑制到被保护设备的耐受水平以下 尽最大可能对弱电设备信号的传输采用光纤 对所有新建控制室制作专门地线 对所有野外敷设的数据线、视频线一律穿钢管直埋敷设 对重要的设备和/或不可避免的隐患线路（如野外孤立信号集中点等）加装数据线保护装置（RS485、RS422）和同轴电缆保护器l 直击雷的防护 室内设备的防雷主要靠建筑物的防雷设计，本系统主要考虑煤矿园区孤立高处安装的设备防雷，包括所有立杆的报警点和摄像机。对这些设备安装出加装避雷针，利用其尖端引起天空电场畸变使雷云对自己放电，保护其覆盖下的设备。3.2 功能特点 SI-L-TK002-YJ智能视频服务器1SI-L-TK002-YJ智能视频监测系统SI-L-TK002-YJ智能视频服务器具有丰富的视频监测功能，可以适用于采煤工作面、主井口、副井口、巷道、掘井面、库房、煤矿工作环境重地、仓库、其它工作场所(或政府机关、港口、边境线、监狱、学校、商场、各类工厂、住宅小区、机场、铁路等场所)的周界防护及进出管理。本系统方便快捷的虚拟警戒线设置，可以快速适应不同场所的管理需求；独特的视频虚拟警戒线，使得犯罪分子无法预知防范区域；虚拟防护墙技术能够有效检测犯罪分子抛扔盗窃物资的行为。u 典型应用 周界报警及入侵监测系统 对视屏范围内的全体移动目标进行监测；在视屏范围可根据监控需要设置任意形状虚拟警戒区域及警戒线；不同警戒线的多种属性可以任意设置，以满足实际使用中不同场景、不同功能要求的需要。 当有目标碰触警戒线时，系统启动智能分析，对符合要求的目标自动发出报警，并提供目标坐标位置，通过网络发送报警信息、报警图片及报警录像。 出入通道智能拍照系统 对视屏范围内的全体移动目标进行监测；用户可以在出入通道设置警戒区域，当有人或车辆进出电梯、大门、关卡等重要通道时，触发报警，系统会自动对目标拍照并保存高质量图像，方便检索与查询。u 产品特性 功能强大1、警戒区域设置多样化：可在视场内设置任何形状的周界保护区域，满足不同场景下对监控的需求；2、警戒线具有7大不同的属性，均可以预先设置，并可根据实际使用情况进行修改；3、入侵目标分类识别：可以自动区分人、车、动物等目标的入侵，有效提高系统的抗干扰能力；检测目标个数不限，警戒线数目不限； 4、24小时录像，也可以根据要求只对报警情况录像；5、布防与撤防时间可以任意设置；6、报警方式多样化：可以在服务器端和客户端通过声光报警，还可以根据需求将报警信息发送到指定的手机号码或与110联动；7、网络化的视频检测系统可以实现按需传输数据，所要传输的数据量大大减少，提升了系统的整体功效。 操作方便 1.警戒线设置简单。点击系统界面上的绘线按钮，即可以直接在视频通道内绘制任意警戒线； 2.自动根据环境进行全天候的参数自调节，不需要手工配置； 3.无论在客户端或服务器端，均可根据实际需求在监控界面修改警戒区域。u 技术参数2SI-L-TK002-YL S si-L-TK002-YJ智能视频服务器 智能视频监测系统-遗留SI-L-TK002-YL智能视频服务器是先进的智能视频监测系统，无需事先设定看护区域，可以根据需求随时调整摄像头位置。当警情发生时，自动标识出发生警情的区域，并提供详细的定位坐标，从而实现了对物品被盗或者可疑物品遗留的智能监测。该系统被广泛应用于采煤工作面、主井口、副井口、巷道、掘井面、库房、煤矿工作环境重地、仓库、其它工作场所（或博物馆、仓库、政府机关、军事重地、商场、学校、机场、铁路、港口、车站、各类工厂等场所）的物品被盗监测及可疑物监测。 u 典型应用 物品被盗智能监测系统对视屏范围内的全部物品进行监测，当警戒区域内的目标物品消失且时间达到预设门限，则自动产生告警，并在目标物品原来放置位置显示告警框提醒相关人员注意，通过网络发送报警信息、报警图片及报警录像。 物品遗留智能监测系统 对视屏范围内的全部物品进行监测；当有满足预设门限大小的物品被遗留在视屏范围且停留时间达到预设门限后，则自动产生告警，并在物品遗留位置产生告警框，提醒相关人员注意有异常物品遗留，通过网络发 送报警信息、报警图片及报警录像。u 产品特性 功能强大1、 无需预先设定看护物品：不需要预先设定看护物品位置，软件自动学习画面背景，监控画面中一旦有物品被盗或移动，则主动报警提示；2、 同一警戒区域内可以实现对多个不同物品的同时看护；3、 布防与撤防时间可以随意设置；4、 实时检测，实时报警，实时传输报警时刻照片，保存报警时刻录像；5、 可以根据需要只对报警情况进行录像；6、 网络化的物品被盗智能监测系统可以实现按需传输数据，所要传输的数据量大大减少，提升了系统的整体功效；7、 多警戒区同时监测：通过在同一视场内同时设置多个警戒区，实现对多个警戒区域同时监测。 操作方便1、 直接将普通摄像机连接入SI-L-TK002-YL智能视频服务器；2、 当背景改变时，强大的动态背景自学习功能可以自动学习变