王君敏  趙明  朱文東

（鞍鋼股份有限公司煉焦總廠鞍山114021）

【摘要】論述了皮帶系統智能安防控制系統餉應用。系統通過采用視覺安防技術、模式識別技術、人工智能技術、設備遠程監控與診斷技術等實現了對人員、設備的安全檢測，避免了皮帶運行中人身、設備事故的發生。

【關鍵詞】視覺安防；模式識別；遠程監控診斷；安全生產

1概述

皮帶通廊的作用主要是運輸煤和焦炭。由于現場光線暗、粉塵大、通道狹窄等原因，工作人員在巡檢、檢修時極易發生人身傷害事故，因此，在皮帶系統安裝一套智能安防控制系統勢在必行。傳統安防系統,缺少對視頻內容的解析,需要人員緊密配合，才能較好實現“安防”的使命。從安防應用角度看，視覺技術已經從傳統簡單的視頻監控向智能安防、智慧安防方向發展，智能化成為安防行業新的發展方向。目前，智能安防技術的人員檢測、人員定位、人員運動特征識別已獲得成熟的應用，并隨著人工智能技術的發展與應用，日益成熟。將現代視覺安防技術、模式識別技術、人工智能技術應用、設備遠程監控與診斷技術等應用到皮帶運輸系統，對人員、設備進行實時安全檢測，可為人員提供一道安全防線,避免皮帶運行中對人身的傷害，保證安全生產。

2安防目標

2.1加強皮帶通廊人行過道區域監控監管力度

傳統視頻監控雖然也是24 h實時監控,但是需要當班值守人員時刻注意監控畫面，一旦關注度不足，就不能實現監控系統的監控,致使監控系統未發揮作用，將監控能力與用戶關注度完全綁定, 這是傳統監控系統的漏洞。而新系統增加了視頻流自解析模塊，除了當班值守人員監管人工過道畫面外，增加自解析通道，因此，本項目實施后,將加強皮帶通廊人行過道區域監控監管力度。

2.2降低事故率

除常規皮帶通廊的人行過道區域監控外，新系統實時定位作業人員所在位置，如果越過隔離區，軟件系統可通知控制系統，自動控制系統以最快的速度發岀聲光警示并迅速將皮帶停止運轉，減少了事故反應時間，因此,本系統可大幅地減少安全事故的發生。

2.3促使現場安防系統向智能監管方向發展

本系統利用圖像處理技術、人工智能技術，實時識別人體目標、人體行為姿態，并可存儲及搜索關鍵信息，是傳統安防向智能安防發展的轉折點。

3技術方案

方案要求根據現場情況，對皮帶通廊人行過道進行全面視頻監控監管,實時采集視頻圖像,實時進行人員安全檢測。當人員進人危險區或者存在不規范作業姿態時，系統會進行聲光報警,提醒監控室職守人員對現場的關注。為防止人員發生意外，可以人工干預皮帶停機。當工作人員進入危險區時，系統自動感知，可與PLC控制系統通信,控制皮帶停止運轉,避免人員傷亡。

為實現項目的目標，設計一套軟硬件系統（見圖1 。主要包括視頻采集系統、監管區域自定義模塊、監管時間自定義模塊、人體目標檢測模塊、人體姿態識別模塊、硬件控制模塊等。這套軟硬件部署后,將大幅度提高煉焦總廠安全防護水平,使全廠的安全防護向智能化、信息化發展。

3.1視頻采集模塊

利用監控設備對皮帶頭尾部、皮帶通廊出入口、皮帶作業重點區域進行視頻采集，做到皮帶通廊內生產區域全覆蓋。通過硬盤錄像機將采集到的視頻進行轉換,并傳輸至軟件模塊進行分析（見圖2）。

3.2軟件模塊

3.2.1 人體目標幟別

通過在指定位置安裝星光級攝像機進行實時圖像采集與視頻監控，而后應用圖像處理與識別技術，實現指定區域內人員進入自動識別、區域內人員位置監測，實現區域示意圖內人員最新位置標記，當人員進入隔離區和危險區后進行相應的預警和報警。

3.2.2 人體婁志識別

在預先劃定的傳輸皮帶非安全區在指定位置安裝星光級攝像機,進行實時圖像采集與視頻監控。應用圖像處理與識別技術，實現人員危險姿態自動識別并做預警處理。

3.2.3 掖警管理

報警級別分為預警和報警。預警管理是指人員進入隔離區后或工作人員在現場出現摔倒等姿態時進行光預警處理。報警管理是指人員進入危險區后進行聲光報警處理。

綜合查詢是指系統自動記錄每一次預警、報警信息內容,包括報警類別、時間、報警內容、緊急程度。報警信息為事故追蹤、現場決策提供數據支撐。用戶可以根據自己的要求，查詢日期、類別、報警內容、緊急程度數據。

3.2.4 監管區城自良義配置

整個項目關注的重點在于監控監管皮帶通廊人行過道區域的人員安全性，降低人員安全事故率。人工過道區域是重點監控區域，按照事故易發性分為三類監控區域，即作業區、隔離區、危險區。在作業區內系統只識別不報警;在隔離區內系統識別、預警;在危險區內系統識別、報警并進行硬件控制。為了實現精細化監控監管，每個區域要嚴格自定義,三個區域可以用分割線分開,也可以是每個區域是個封閉的多邊形，根據現場實際情況，支持使用鼠標選定作業區、危險區、隔離區的自定義設置。

3.2.5 監植監管作業對間管理

通常監控監管是不分晝夜24h在工作。但是, 現場設備維修時，工作人員經常在非作業區活動，此時做報警提示會影響現場維修工作，因此,設計作業時間管理模塊。時間管理模塊按照兩類監管要求自定義時間，一類是生產監管時間;一類是維修監管時間，兩類時間設定完畢后，系統嚴格按照時間執行任務，在生產監管時間內系統正常工作，在維修時間內，只錄像不分析，或者只分析結果而不做任何報警提示。

3.2.6 硬件控制撲快

根據視覺分析結果，需要對原有自動化系統做部分改造（急停、聯鎖處理等），配合新系統的上線運行。

當有人員進入監控區域時，視頻流解析模塊輸出檢測結果，結果共分為三類，一類是進入了監控作業區，這時會提供信息提示與記錄;二類是進 入了監控隔離區，這時提示作業人員離危險區比較近，極易發生危險。要謹慎作業,時刻注意人身安全，系統發出警告信息提示、提醒監控室值守人員，加強對現場的監控;第三類是進入了監控危險區，是工作人員嚴禁進入的區域，一旦進入，硬件控制模塊自動與皮帶PLC通信,控制皮帶停機，保障工作人員安全。

3.2.7設備運行參數的運程監控與診斷

在皮帶系統中的減速機、液力耦合器（聯軸器）和電動機上增設傳感器作為監測對象,通過采集卡對設備振動、溫度等數據進行采集，采用多因素綜合分析的設備故障預警與故障自診斷分析技術、無線和有線傳感器的網絡數據采集與傳輸技術，經過光纖傳輸到服務器上。對減速機齒輪的磨損、疲勞點蝕、裂紋等,對軸承的內圈、外圈、保持架、滾動體的磨損,對電動機、液力耦合器（聯軸器）的振動及溫升等故障進行綜合分析、診斷，直觀的將設備的數據曲線體現在后臺機上進行實時記錄并存儲,得出設備運行狀態是否有劣化趨勢。

通過智能報警和多因素趨勢預測系統發出報警、停機,全面實時掌控設備的運行狀態，預防人員、設備事故的發生。同時,可通過手機網絡技術.實現手機APP軟件實時查看設備運行狀態，達到“坐在辦公室能輕松掌握現場情況”的信息化、智能化管理目的。

控制臺控制分析顯示界面見圖3~6。

4實現的功能

2018年6月到11月在五煉焦作業區進行了應用。皮帶系統智能安防控制系統通過預先劃定傳輸皮帶非安全區，在指定位置安裝白光攝像機進行實時圖像采集與視頻監控，應用圖像處理與識別技術，實現人員危險姿態（俯臥、后仰、側傾、接近皮帶）自動識別、報警，當工作人員進入危險區時,系統自動感知，并與PLC控制系統通信、控制，使皮帶停止運轉，進而減少不必要的人員傷亡。

另外，設備遠程監控與診斷技術的應用，可以實時掌控設備的運行狀態,降低設備事故率,減少人員因處理設備故障時存在的安全風險。

5結語

鞍鋼股份煉焦總廠皮帶系統智能安防控制系統的應用,大大提升了設備運行穩定性，降低了設備故障率，保障了工作人員人身安全，徹底解決了皮帶運行中極易發生的人身傷害及重大設備事故的問題，確保皮帶系統安全穩定運行。