CN208702464U - 一种煤矿井下基于人员身份识别的监测报警系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了煤矿井下基于人员身份识别的监测报警系统。在煤矿井下巷道墙面上镶嵌摄像机装置，摄像机通过视频分路器连接步态识别设备和视频采集设备，步态识别设备采集处理现场步态视频数据，根据识别监测结果向监控终端发送报警信号，生产管理人员可通过监控终端查看现场实时视频和历史视频，并做出相应处理；本监测报警系统充分考虑了煤矿井下步态识别设备工作特点，实施简单，通过对人体步态图像进行识别监测，可第一时间准确地识别出井下作业人员身份信息并实时报警。

Description

一种煤矿井下基于人员身份识别的监测报警系统

技术领域

本实用新型涉及一种煤矿井下基于人员身份识别的监测报警系统。

背景技术

煤炭是我国最重要的基础能源，也是我国战略性发展能源之一，我国以煤为主的能源结构将长期不变。随着经济地不断发展，煤炭需求总量不断提升，与之而来的煤矿安全生产事故也逐渐增多，因此煤矿安全问题亟待解决。作为煤矿井下安全避险“六大系统”之一，煤矿井下人员位置监测系统用来监测井下人员位置，具有管理、查询携卡人员出入井时刻、重点区域出入时刻、限制区域出入时刻等功能。

其中，矿井下人员身份识别是煤矿井下人员位置监测系统的关键环节。步态识别，在远距离、低视频质量情况下的识别潜力，迅速引起了国内外研究者的广泛关注。步态识别旨在根据人的体型特征和走路姿态进行身份识别，具有远距离、非受控，难以伪装、受环境影响小等优势，在矿井下的恶劣环境中仍可识别感知。

步态，顾名思义，就是人走路的姿态。早期的医学研究证明，步态是一种独特的个性化特征，拥有韵律，并且本质上是周期性的。当前，大量的安全监控摄像头被安装在银行、商场、地铁站、机场和校园等公共场所，在采集到的监控视频数据中，步态是出现频率最高的生物特征。与其它生物特征相比，步态具有可远距离获取、非接触性和非侵犯性、难于伪装模仿或隐藏、不需要额外配合及接触识别设备、对图像分辨率要求低等优点。在一定的距离下，当其它的生物特征由于分辨率过低或者被隐藏的时候，步态却能够发挥作用。依据步态这种行为性的生物特征，可以对行人进行身份识别。

目前，步态识别还未能在煤矿井下人员位置监测系统中应用，处于独立研究阶段。

实用新型内容

本实用新型提出一种煤矿井下基于人员身份识别的监测报警系统，所述监测报警系统设置有步态识别设备，通过步态特征识别井下人员的身份，解决目前煤矿井下身份识别系统对人员身份识别的准确率低的问题。

所述监测报警系统包括：安装于井下的摄像机装置、视频分路器、视频采集设备和步态识别设备，以及安装于井上的监控终端和报警器；

所述摄像机装置安装于巷道墙面上，摄像机装置的视频输出口通过视频分路器连接步态识别设备和视频采集设备，摄像机装置用于采集煤矿井下作业人员的步态模拟视频数据，并发送给步态识别设备和视频采集设备；

所述步态识别设备与监控终端通信连接，用于根据接收到的步态模拟视频数据识别井下作业人员的身份，并将身份识别信息传输至井上的监控终端；

所述视频采集设备的输出端连接监控终端，用于将实时步态视频数据传输至井上的监控终端；

所述监控终端的控制输出端连接报警器，所述监控终端用于实时监测井下作业人员的步态视频以及身份识别信息，并当监测到的身份识别信息与井下作业人员的身份信息不匹配时，控制报警器报警。

进一步地，所述监测报警系统在巷道墙面水平方向均匀安装多部摄像机装置，所述摄像机装置镶嵌在煤矿井下的巷道墙面上距离地面1米处的安装槽中。

进一步地，所述摄像机装置包括摄像机、光源和矿用防爆外壳，所述摄像机和光源设置于矿用防爆外壳内，所述矿用防爆外壳设置有高透视窗，所述摄像机对准高透视窗。

进一步地，所述监测报警系统包括设置于井上的光源控制器，所述光源控制器控制连接光源，用于调节井下光源，以获取高质量步态图像信息。

进一步地，所述步态识别设备包括视频采集卡和核心处理器，所述视频采集卡的输入端连接摄像机的模拟视频输出口，所述视频采集卡的输出端连接核心处理器。

进一步地，所述高透视窗是一块高清圆形防爆玻璃。

进一步地，所述监测报警系统包括井上的网络交换机和井下的矿用以太环网，设置于井下的视频采集设备、步态识别设备、摄像机装置，均通过井上的网络交换机和矿用以太环网与设置于井上的监控终端通信。

进一步地，所述监测报警系统包括定位服务器，所述定位服务器与摄像机装置通信连接，同时信号输出端与监控终端连接，用于接收摄像机装置的定位数据，并当井下人员位置处于重点限制区域时，发送报警信号给监控终端。

进一步地，所述监测报警系统包括设置于井上的视频存储设备，所述视频存储设备的输入端与视频采集设备连接，所述视频存储设备的输出端与监控终端连接。

进一步地，所述报警器为声光报警器。

本实用新型达到的有益效果：本实用新型设置步态识别设备，通过井下人员的体型特征和走路姿态进行身份识别，可在短时间内较准确地对煤矿井下人员的身份进行识别，为煤矿井下工人安全作业提供保障。

附图说明

图1一种煤矿井下基于人员身份识别的监测报警系统示意图。

图2步态识别设备结构示意图。

具体实施方式

本实用新型的监测报警系统如图1所示：

1.摄像机(102)，采用符合煤矿隔爆要求的矿用摄像机，本实施例中，摄像机装置镶嵌在煤矿井下巷道墙面上距离地面1米处的安装槽中，通过同轴电缆与视频分路器(104)连接。在本实施方案中选用国安GAEX煤矿防爆摄像机GAHC-EX-DT200。

2.光源(103)，通过井下交换机(107)和网络交换机(108)连接，光源的光线投射方向与摄像机视频采集方向一致，为摄像机可采集到高质量图像数据提供保障。

3.矿用防爆外壳(101)，采用镶嵌有高透视窗的矿用防爆外壳,摄像机与光源放置于矿用防爆外壳内，高透视窗是一块高清圆形防爆玻璃，将摄像机对准高透视窗，便于采集视频图像数据。

4.视频分路器(104)，视频分路器的输入端连接摄像机，视频分路器的输出端连接步态识别设备(105)和视频采集设备(106)，视频分路器负责将摄像机的一路模拟视频信号输出分成两路输出，其中一路接步态识别设备(105)，另一路接视频采集设备(106)。在本实施方案中选用ADI公司的RF视频分路器ADA4304-2。

5.步态识别设备(105)，步态识别设备(105)通过同轴电缆连接视频分路器(104)采集视频，并通过矿用以太环网连接监控终端，步态识别设备(105)用于接收由视频分路器(104)输出的一路步态模拟视频信号，根据步态视频数据进行人员身份识别，并将人员身份识别信息上传至监控终端。

6.视频采集设备(106)，视频采集设备(106)通过矿用以太环网与井上的视频存储设备和监控终端连接，接收由视频分路器(104)输出的一路模拟视频信号，将其数字化处理后，通过矿用以太环网向井上的视频存储设备和监控终端传输实时的步态视频数据。

7.井下交换机(107)，是矿用以太环网的井下接入设备，串接形成环网，负责视频采集设备和其它通过网络通信设备的接入和数据交换，设备接入端一般为RJ45接口，环网接续端为光接口，具有隔爆外壳，符合煤矿井下隔爆要求。

8.网络交换机(108)，是矿用以太环网的核心管理设备，负责所有接入网络的设备的管理和数据交换。

9.视频存储设备(109)，负责接收由视频采集设备上传的步态视频数据并存储，为监控终端提供现场历史查询调取服务。

10.光源控制器(110)，通过网络交换机和井下交换机连接摄像机装置中的光源，控制调节光源，为摄像机采集高质量的视频数据提供支持。

11.定位服务器(111)，为监控终端提供定位信息服务,使用ArcGIS平台,存储摄像机的定位数据，且具有事故分析功能,可根据突发事故情况,分析结果为井下各工作区域提供疏散策略,并发送给井上监控终端。

12.监控终端(112)，控制连接报警器，报警器为声光报警器，当监控终端(112)接收到的身份识别信息与井下作业人员的身份信息不匹配时，控制报警器发出声光报警信号；监控终端具有实时视频监控和历史视频调取功能，生产管理人员通过监控终端查看由视频采集设备(104)上传的现场视频图像，也可从视频存储设备(107)调取历史视频数据。生产管理人员可通过煤矿通信系统发出报警信号，对相关人员下发应急调度指令。监控终端内置井下地理信息，并具有地图显示引擎，本实施方案使用Map Info公司的可视化地图组件MapX，可自动显示监测到报警的摄像机位置。

步态识别设备组成如图2所示：

1.核心处理器(201)，采用Texas Instruments公司的TMS320C6678多核定点和浮点数字信号处理器，TMS320C6678是基于C66x内核的微处理器，通过16位的EMIF与存储模块(204)连接，通过16位总线方式连接网络通信模块(205)；TMS320C6678还具有I2C接口，SPI接口，TSIP接口，UART接口，SRIO接口，PCIe接口；通过IIC-BUS接口与视频采集模块(203)进行控制通信，使用嵌入式Linux平台实现驱动控制通信，内置Open CV库用于视频数据处理。

2.电源与时钟模块(202)，包括AC/DC开关电源、DC电压转换和时钟管理元件，AC/DC开关电源输出5V直流电，DC电压转换均采用MAX1724电源芯片，为各模块中所有芯片供电；选用12MHz晶振。

3.视频采集卡(203)，主要处理芯片采用SAA7113H视频输入处理芯片，SAA7113H是QFP44封装，电压3.3V，通过IIC-BUS接口与核心处理器(201)进行控制通信，选择四路模拟输入通道一路进行摄像头模拟场频视频信号的采集，通过8位VPO总线向核心处理器(201)输出标准ITU656格式的数字视频。

4.存储模块(204)，包括256M NAND Flash、一片4M NOR Flash、128M SDRAM、一片IIC-BUS接口的EEPROM。

5.网络通信模块(205)，主要芯片采用DM9000，DM9000是完全集成的单芯片以太网MAC控制器，上层的网络协议由核心处理器的内置Linux驱动支持。DM9000支持10/100M自适应，支持3.3V与5V的电源电压。DM9000通过网络隔离变压器接口芯片YL18-1080S连接RJ45网络接口，实现对网络的物理连接进行通信。

6.隔爆壳(206)，用于内部各电路模块与外界环境的物理隔离，应符合煤矿井下隔爆要求。

Claims (10)

1.一种煤矿井下基于人员身份识别的监测报警系统，其特征在于：所述监测报警系统包括：安装于井下的摄像机装置、视频分路器、视频采集设备和步态识别设备，以及安装于井上的监控终端和报警器；

所述摄像机装置安装于巷道墙面上，摄像机装置的视频输出口通过视频分路器连接步态识别设备和视频采集设备，摄像机装置用于采集煤矿井下作业人员的步态模拟视频数据，并发送给步态识别设备和视频采集设备；

所述步态识别设备与监控终端通信连接，用于根据接收到的步态模拟视频数据识别井下作业人员的身份，并将身份识别信息传输至井上的监控终端；

所述视频采集设备的输出端连接监控终端，用于将实时步态视频数据传输至井上的监控终端；

所述监控终端的控制输出端连接报警器，所述监控终端用于实时监测井下作业人员的步态视频以及身份识别信息，并当监测到的身份识别信息与井下作业人员的身份信息不匹配时，控制报警器报警。

2.如权利要求1所述的监测报警系统，其特征在于：所述监测报警系统在巷道墙面水平方向均匀安装多部摄像机装置，所述摄像机装置镶嵌在煤矿井下的巷道墙面上距离地面1米处的安装槽中。

3.如权利要求2所述的监测报警系统，其特征在于：所述摄像机装置包括摄像机、光源和矿用防爆外壳，所述摄像机和光源设置于矿用防爆外壳内，所述矿用防爆外壳设置有高透视窗，所述摄像机对准高透视窗。

4.如权利要求3所述的监测报警系统，其特征在于：所述监测系统包括设置于井上的光源控制器，所述光源控制器控制连接光源，用于调节井下光源，以获取高质量步态图像信息。

5.如权利要求3所述的监测报警系统，其特征在于：所述步态识别设备包括视频采集卡和核心处理器，所述视频采集卡的输入端连接摄像机的模拟视频输出口，所述视频采集卡的输出端连接核心处理器。

6.如权利要求3所述的监测报警系统，其特征在于：所述高透视窗是一块高清圆形防爆玻璃。

7.如权利要求1所述的监测报警系统，其特征在于：所述监测系统包括井上的网络交换机和井下的矿用以太环网，设置于井下的视频采集设备、步态识别设备、摄像机装置，均通过井上的网络交换机和矿用以太环网与设置于井上的监控终端通信。

8.如权利要求1所述的监测报警系统，其特征在于：所述监测系统包括定位服务器，所述定位服务器与摄像机装置通信连接，同时信号输出端与监控终端连接，用于接收摄像机装置的定位数据，并当井下人员位置处于重点限制区域时，发送报警信号给监控终端。

9.如权利要求1所述的监测报警系统，其特征在于：所述监测报警系统包括设置于井上的视频存储设备，所述视频存储设备的输入端与视频采集设备连接，所述视频存储设备的输出端与监控终端连接。

10.如权利要求1所述的监测报警系统，其特征在于：所述报警器为声光报警器。