煤矿AI分析预警系统

1. 系统简介
本系统是在煤矿监控系统的基础上，以 AI 图像智能识别技术为
核心，监控和识别人员、设备、环境的运行状态，对皮带锚杆、矸石、
木板、堆煤、煤量大小、非法运人、皮带有煤无煤状态、皮带偏移等
异常情况，同时识别人员是否穿工服、是否戴安全帽、脱岗、打电话、
抽烟等行为进行自动抓拍图像记录，自动录像弹屏显示，输出报警事
件和语音提醒等功能。本系统操作简单，界面友好，配套二次开发
API 接口非富完整，能有效的提煤矿的智能化水平、对保障安全生产，
降低生产和管理成本、增强企业竞争力。
2. 系统架构
2.1 系统框架
2.2 技术框架组件说明
本系统采用 FFMPEG 视频解码组件用于视频拉流和解码，采用 YOLO
v4 模型库做为视频目标检测，算法模型库采用 Darknet 框架进行机
器视觉深度学习训练。
3. 系统功能
3.1 人员识别
单人经过、多人顺序经过、多人并行经过、多人徘徊等经典场景
下（不分人的种类，不分是否为员工，非员工），自动识别，触发事
件，触发延迟不超过 300 秒；生成带有标记框的证据视频 MP4 文件；
视频大小不超 10M;自动统计视频中的人数并记录
3.2 货运车辆识别
单车经过、多车顺序经过、多车并行经过、多车徘徊等经典场景
下（只识别货运车辆，不分是否为本单位车辆），自动识别，触发事
件，触发延迟不超过 300 秒；生成带有标记框的证据视频 MP4 文件；
视频大小不超 10M;自动统计视频中的车辆数并记录
3.3 空岗识别
识别到室内空岗场景持续时长达到 3 分钟，触发事件，触发延迟
不超过 300 秒；生成证据视频 MP4 文件；视频大小不超 10M;
3.4 皮带机状态识别
触发条件为 1、设备启动运行，2、识别到运输设备运行工作状
态下有煤、无煤转换；识别状态有“开机有煤”、“开机无煤”“停机
有煤”；事件触发延迟不超过 3 秒；事件触发后生成带有标记框的证
据视频文件（时长 10 秒）；视频大小不超 10M;
3.4 皮带移位识别
系统自动检测传送皮带左右边线是否移位，系统产生抓拍预警事
件或语音提醒; 事件触发延迟不超过 3 秒；事件触发后可生成带有标
记框的视频文件（时长 10 秒）；视频大小不超 10M;
3.5 传送带异物识别
系统自动检测传送皮带中存在大块矸石、木块、钢纤锚杆、钢板、
编织袋、铁丝团等异物时，系统产生抓拍预警事件或语音提醒; 事件
触发延迟不超过 3 秒；事件触发后生成带有标记框的视频文件（时长
10 秒）；视频大小不超 10M;
3.6 传送带煤量识别
系统自动检测传送皮带的含煤量等级 即满溢、多煤、少煤、无
煤状态,状态变改时产生事件通知;
3.7 采煤机开采时人员闯入识别
系统自动检测综合采煤机的工作状态，即开机开采状态和停机状
态，如果开机开采状态时，有人进入开采范围，即产生预警事件，系
统产生抓拍预警事件或语音提醒; 事件触发延迟不超过 3 秒；事件触
发后生成带有标记框的视频文件（时长 10 秒）；视频大小不超 10M;
3.8 人员未戴安全帽识别
系统自动检测人员是否佩戴安全帽,当人员未戴安全帽时产生抓
拍事件，可以选项配置人脸识别，当能获得人脸的情况下，识别是谁
未戴安全帽;系统产生抓拍预警事件或语音提醒; 事件触发延迟不超
过 3 秒；事件触发后生成带有标记框的视频文件（时长 10 秒）；视频
大小不超 10M;
3.9 人员未穿煤矿工服识别
系统自动检测人员是否穿煤矿工服,当人员未穿工服时产生
抓拍事件，可以选项配置人脸识别，当能获得人脸的情况下，识别是
谁未穿工服;系统产生抓拍预警事件或语音提醒; 事件触发延迟不超
过 3 秒；事件触发后生成带有标记框的视频文件（时长 10 秒）；视频
大小不超 10M;
3.10 摄像头遮挡识别
每小时识别一次，当识别到摄像头被遮挡、挪动角度时，触发事
件，触发延迟不超过 5 秒；生成带标记框的证据视频 MP4 文件；视频
大小不超 10M;
3.11 对接开发
系统提供摄像头是否在线的 API 接口，调取相应状态信息。可用
API 接口查询设备抓拍历记录、实时订阅事件，支持采用 Http mjpeg
方式点播放实时视频，支持在 BS 网页里无插件方式点播视频。
4. 设备选项
系统支持采用服务器、工控机、边缘计算盒子三种形态部署，服
务器和工控机模式支持 liunx 系统、windows 系统部署。
5. 主要算法功能设置操作说明
5.1 传输带移位跑偏识别算法规则设置说明
传输带移位算法规则设置界面
主要字段说明：
通过“绘制多边形”按钮，在传输带左右两边绘制两个检测区域，如
果检测到传输带边缘线与绘制的左右两个检测区域相交，刚表示传输
带移动。
“清除”按钮，点击它将清除绘制的左右两边的检测区域。
基本参数:
目标对象：有“对象相交”与“对象包含”两种方式，如果相关
模式，边缘线需完全进入检测区域（80%以上）才触发事件，如果选
用相交，刚边缘线只要有一部分进入检测区域才触发事件。
小检测阈值：表示系统识别的传输带边缘线识别评分，大于此
分数，系统才识别是传输带边缘线。
重复事件间隔:秒数，产生移位时，触发预警事件，一直移位时上
一次预警事件与下一次预警事件的间隔时间。
布控时间：这里列出系统的布控时间模板列表（可以模板管理功
能添加、修改、删除时间布控模板），可以选中布控时间模板，模板
内规则了一周每天的那些时间段进行识别。
联动：可以设置联动语音识别、继电器输出等功能
排除：可以绘制添加排除线，如产生误检时，在误检处绘制排除
线，误检对象自动被过滤掉。
5.2 传输带异物识别算法规则设置说明
传输带异物检测算法规则设置界面
主要字段说明:
绘制多边形：通过点击“绘制多边形”按钮，绘制一个检测区域，当
异物经过此区域时产生预警。
清除：点击“清除”按钮，将清除已经绘制的检测区域。
目标对象：有“对象相交”与“对象包含”两种方式，如果相关模式，
边缘线需完全进入检测区域（80%以上）才触发事件，如果选用相交，
刚边缘线只要有一部分进入检测区域才触发事件。
使用的目标类型：系统支持木块、石头、编织袋、铁丝、铁杆，无煤
/少煤/多煤的传输带等
小检测阈值：表示系统识别的传输带边缘线识别评分，大于此
分数，系统才识别是传输带边缘线。
大块煤（石）小宽：小像素点宽，少于此值过滤掉。
大块煤（石）小高：小像素点高，少于此值过滤掉。
重复事件间隔:秒数，产生移位时，触发预警事件，一直移位时上一
次预警事件与下一次预警事件的间隔时间。
布控时间：这里列出系统的布控时间模板列表（可以模板管理功
能添加、修改、删除时间布控模板），可以选中布控时间模板，模板
内规则了一周每天的那些时间段进行识别。
联动：可以设置联动语音识别、继电器输出等功能
排除：可以绘制添加排除线，如产生误检时，在误检处绘制排除
线，误检对象自动被过滤掉。