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现代矿山安全监控系统在矿山安全管理中的应用

发表时间：2020/11/4 来源：《基层建设》2020年第21期作者：林永春

[导读] 摘要：矿山具有生产情况点多面广，环境恶劣，井下施工事故频发等特点。

        紫金矿业集团股份有限公司
        摘要：矿山具有生产情况点多面广，环境恶劣，井下施工事故频发等特点。因此在矿山重要生产环节、关键场所安装智能化监控系统，可以方便矿山技术人员管理，实时了解现场设备运转情况及安全情况，及时发现并避免可能发生的突发性事件，对于提高生产管理水平、保障矿山安全生产和灾后及时施救都具有十分重要的意义。本文对矿山安全监控系统及其在矿山安全管理中的应用进行分析。
        关键词：矿山安全；监控系统；安全管理；应用
        1矿山智能化监控系统组成
        智能化监控系统主要由前端部分、传输部分和终端部分组成。前端部分由室外球式网络摄像机、室内半球广角网络摄像机和通道处长焦枪式摄像机组成；传输部分包括连接各个生产区域的传输光缆、双绞线和分布在采区的无线信号传输基站等传输介质和光交换机、光电转换器、无线中继器、路由器及远距离传输时使用的专线等传输设备；终端部分由监控控制中心（平台服务器、流媒体服务器、网关服务器、时钟服务器、VPN服务器）、存储设备（NVR、DVR、磁盘阵列）和其他终端设备（显示器、电视墙）组成。
        2现代矿山安全监控系统的特征
        2.1系统平台的调度及显示
        现代矿山安全监控系统不仅仅能够实现对于矿井内部各项数据的采集，同时还能够对于这些数据进行深度的分析，从而使得管理人员能够通过该系统获得更为直观的信息，便于其决策。现代矿山安全监控系统具有良好的系统平台，在平台上可以显示出经过计算机分析处理后的数据，这些数据不仅仅有效地反映了矿井中的各项参数，同时还能够为管理者提供决策的依据，让其了解矿井中的生产状态，有效地预防安全事故的发生。
        2.2实现人员定位
        现代矿山安全监控系统还包含了专用的定位仪，通过为矿井中的每一个工作人员配备录入个人身份信息的定位仪，在地面系统中即可实时了解每一个作业人员的位置，同时全面地掌握矿井中工人的数量。通过精准地对于井下工作人员进行定位，在发生安全事故时，即可有效地开展救援活动，提升救援的效率。此外，在通过地面系统发现矿井中存在异常情况时，可以利用该定位仪进行报警，从而确保每一个工作人员都能够及时地疏散和撤离，有效地保证井下工作人员的安全。
        3现代矿山安全监控系统在矿山安全管理中的应用技术
        3.1车辆及车牌识别技术
        在出入厂区的大门、办公区域、生产间隔离区域、采区卡口上安装高清卡口门禁管理子系统，该系统采用一体化高清摄像机，支持线圈、视频、雷达等多种触发方式，实现机动车图片抓拍、车辆号牌识别等车辆特征数据采集记录，并对车辆超速等交通违法行为进行自动抓拍，对被盗抢、违法黑名单、肇事逃逸、作案嫌疑车辆进行报警联动上传至监控中心。系统实现了号牌识别、车身颜色识别、车型识别、车标识别、车辆子品牌识别，以及未系安全带、打开遮阳板、接打电话检测和人脸特征抠图等功能。
        3.2入侵检测技术
        在炸药库、运转设备、皮带等重点安防及危险区域采用高分辨率智能摄像机，在照射区域内设立布防区域，系统可自动识别运动像素为前景，结合其他条件参数确认是否发现入侵事件，如是则弹出红色提示框并发出声音预警。白天由于灯光干扰不多，采用混合高斯背景建模方法可达到良好的入侵检测效果。晚上由于照明灯光的密集散射干扰，混合高斯背景建模方法难以满足检测指标的要求，因此摄像机切换为动态纹理建模方法进行入侵检测。此方法不易受整幅图像灰度线性变化的影响，即当图像的灰度发生均匀变化时，其纹理特征是不变的，具有很强的鲁棒性。光照频繁变化时，模型可很好地定位前景位置和轮廓。

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        3.3行人检测技术
        在主要交通要道、人员密集区域、铁运站、安防管控区域启用带行人检测智能识别技术的摄像机，系统采用方向梯度直方图（HOG）与支持向量机（SVM）结合的方法进行行人识别。系统对输入的视频帧进行校正与归一化等预处理，去除背景噪声的干扰，然后采用HOG方法提取图像特征，最后使用SVM分类器对输入的图像特征模式进行分类，以区分行人与背景物体，并实现对行人各种行为的识别。一旦该区域行人较多、目标出现时，监视摄像机根据内置设定的特征及行为识别参数发出告警信息并对目标进行跟踪，然后将相关信息上传至调度监控中心。
        3.4设备形位变化检测
        对于关系到安全生产的重要设备设施，尤其是运转振动速度较大的设备（球磨机、皮带驱动器、浮选机、浓密机等设备），传统PLC等控制系统只能监视设备运行时电流、温度、压力、转速等相关参数。而这些设备设施需要对形位进行实时监测预警，为此，在牢固可靠的位置安装专门的摄像机，对设备设施进行图像实时采集，结合设备形位变化检测模块，当设备的形态或位置发生缓慢改变时，系统可识别并发出预警。
        4监控终端设备控制中心
        控制中心以网络为纽带，基于统一规范整合接入的各类视频监控设备，能实现跨地区、跨部门视频图像信息资源的整合共享和互联互通互控，为智能化监控系统可视化管理、两化深度融合提供基础服务和应用支撑。该系统采用SOA软件架构体系设计，结合中间件等主流技术，支持海量接入和大并发量访问的能力；核心服务器均支持完善的双机热备机制，确保系统的稳定运行；平台各服务采用模块化设计，可以根据业务发展要求进行灵活扩充；支持主流操作系统、Ｗｅｂ中间件、数据库以及其他第三方标准中间件的开发和运行环境；平台拥有完善的运维管理工具，管理人员能够实时了解系统核心设备的运行状况和前端视频图像的质量，及时发现设备故障信息，提高运维效率；平台支持动环、报警、门禁、空调控制、灯光控制等系统无缝接入。监控终端主要功能如下：
        （1）实时视频监控。通过客户端和浏览器可以实时掌握生产现场和办公区域的一切情况，对所辖区域的任一摄像机进行控制，实现遥控云台的上／下／左／右和镜头的变倍／聚焦，并可对摄像机的预置位和巡航进行设置控制，同一时间只允许一个高权限用户操作。（2）录像回放。对监控视频进行实时存储，记录告警前后的现场情况，记录生产办公过程，回放录像可通过网络调用，提供事故发生时的资料，为事故分析和事故处理提供帮助。（3）B／S方式访问。系统支持通过B／S方式访问，B／S方式采用标准的HTTP协议，具有很强的开放性和兼容性，完全能融合在现有的局域网络中。通过标准的浏览器，相关负责人和管理人员可根据不同的权限对系统进行配置和监控。（4）远程配置维护。系统提供远程访问功能，管理员不必到达设备现场，就可修改设备的各项参数，实现校时、重新启动、修改参数、软件升级和远程维护等功能，提高设备维护效率。（5）语音功能。系统支持语音对讲和语音广播功能。通过语音对讲，上级管理部门和现场工作人员可以进行沟通；通过语音广播，工作人员可对现场工作进行指导，对非法闯入人员进行警告。
        5结语
        智能化监控系统在矿山生产中的作用越来越重要。特别是它在生产调度指挥中心的使用，可以实时监控矿区各设备的运行状况，减轻现场操作人员的劳动强度，及时发现并记录现场的危险状况，预防和制止事故的发生。监控系统在矿山的应用取得了显著的效果，可以辅助安全生产、降低生产管理成本和提高工作效率。图像智能分析、主动监控、降低延迟、提高存储效率、实现云存储和系统整合等，将是下一步发展的方向和目标。
        参考文献
        [1]数字矿山综合安全监控系统[J].李明正.内蒙古煤炭经济.2019(10).
        [2]矿山机电电气设备的检修与安全监控系统研究及实际应用[J].涂健青.中国金属通报.2019(06).