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一、项目概述
1.1 项目背景
为有效防范煤矿非法生产作业，遏制安全生产事故发生，根据《国家“十四五”矿山安全生产规划》文件要求，矿山安全信息化建设工程提出，完善矿山安全生产信息化标准规范体系框架，规范和指导矿山安全生产综合信息系统建设。
加快推进“互联网+监管”应用工作，实现全国在册煤矿联网监测“全覆盖”，在前期开展试点的基础上，国家矿山安全监察局提出全面开展煤矿“电子封条”推广建设。
1.2 建设目标
在煤矿安装“电子封条”设备，实现对关键地点、关键设备的远程监控。开发统一的智能监管平台，与矿端“电子封条”设备联网，利用信息化、智能化和视频识别等技术手段，远程监控矿井出入井人员、人数变化情况和相关设备开停状态，智能分析异常情况。便于监管监察部门利用分析结果对矿井进行有针对性的核查，严防煤矿违法组织生产行为。
1.3建设内容
按照项目建设目标，在煤矿安装“电子封条”系统，通过安装摄像机、图像分析终端、电子锁等设备，实现对关键地点、关键设备的远程监控。项目建设规模覆盖全国所有在册煤矿。
1.4建设依据
设计和制造应符合适用的中国最新版国家标准（GB）或在国际范围内被接受的具有不低于下列标准的标准。在井筒中和井下必须使用防爆设备。
《煤矿安全规程》2016
《煤炭工业矿井设计规范》2015
《智慧矿山信息系统通用技术规范》 GBT 34679-2017
《安全高效现代化矿井技术规范》 MT/T 1167-2019
《爆炸性气体环境用电气设备 第2部分：隔爆型“d”》 GB 3836.2
《爆炸性气体环境用电气设备 第4部分：本质安全型“i”》 GB 3836.4
《煤矿监控系统主要性能测试方法》 MT/T 772-1998
《煤矿信号设备通用技术条件》 MT287-92
《煤矿用信息传输装置通用技术条件》 MT/T899－1999
《电气装置安装工程施工与验收规范》 GB32/366-1999
按照国家标准有关规定设计、制造、检验、确保产品质量达到国家标准。
1.5安装场景
矿端“电子封条”系统摄像头安装位置及识别内容如下：
主井口安装摄像头，识别皮带开停及有无煤；
副井口安装摄像头，识别人员出入井口情况；
货运车辆出入口道闸处安装摄像头，能够监控货运车辆出入情况。
调度室安装摄像头，能识别值班人员在岗情况。
1.6设计原则
矿山“电子封条”系统设计时应遵循技术先进、功能齐全、性能稳定、节约成本的原则，并综合考虑维护及操作因素，并将为今后的发展、扩建、改造等因素留有扩充的余地。主要原则如下：
安全第一：必须符合矿井安全要求，所有井下产品均通过MA认证。在达到国家规定的安全指标的基础上，全面提升系统的性能。
先进性：煤矿电子封条系统的技术性能和质量指标应达到国际领先水平；同时，系统的安装调试、软件编程和操作使用应简便易行，容易掌握。
经济性与实用性：充分考虑煤矿电子封条系统实际需要和信息技术发展趋势，根据煤矿电子封条系统的现场环境、设计选用功能适合现场情况、符合煤矿电子封条系统要求的系统配置方案，通过严密、有机的组合，实现最佳的性能价格比，以便节约工程投资，同时保证系统功能实施的需求，经济实用。
可靠性：本系统基于可靠的网络通信技术，能确保系统级别的高稳定性和可靠性，满足7×24小时、全年365天的全天候长期稳定运行。
稳定性：煤矿电子封条系统的设计具有较高的稳定性，系统具有一整套完整的系统管理策略，可以保证系统的运行安全。
升级方便：模块化设计，界面必须清晰，无论硬件还是软件，各个分层间结构清楚，完全标准化，便于升级和扩容。
扩展性：满足信息化要求，可与各种应用软件接口传递数据。
迭代性：识别算法可以进化升级和扩展。
兼容性：煤矿电子封条系统与现有矿井视频系统及本要求中的摄像仪具备大平台兼容、同步显示效果。
二、系统详细设计
2.1系统概述
本系统在煤矿指定的关键位置安装普通摄像仪+智能分析装置或者安装智能摄像仪，对矿山的图像进行实时分析，将分析结果实时传送到国家及省安监局矿山“电子封条”智能监管平台，及时向监管监察部门推送报警信息。
矿端的主要功能如下：
1、人员入井识别实时上报
在矿山的入井通道出入口安装摄像仪，识别到入井人员下井时，生成一个证据视频（带标记），并立即上传矿山安监局平台。
2、货运车辆识别实时上报
在矿山的货运车辆出入口安装摄像仪，识别到货运车辆进出厂时，生成一个证据视频（带标记），并立即上传矿山安监局平台。
3、主井运输状态识别
在矿山的主井口运输设备处安装摄像仪，识别主井口运输设备启动运行时，生成一个特征视频流（时长10秒），在运行工作状态识别到有煤或无煤状态变化时，生成一个特征视频流（时长 10秒），并立即上传矿山安监局平台。
4、调度室空岗识别
在矿山的调度室安装摄像仪，识别到调度人员空岗时,且持续时长3分钟，生成证据视频（带标记），上传监管平台。
5、摄像头遮挡、挪动角度识别
识别到摄像头被遮挡、挪动角度时（每小时识别一次），生成一个证据视频（带标记），并立即上传矿山安监局平台。
2.2 系统结构及组成
系统主要由国家矿山局“电子封条”智能管理系统和矿端“电子封条”系统组成。矿端“电子封条”主要分两种结构方式：一种由智能分析装置和普通高清摄像仪组合，普通高清摄像仪主要收集视频资料，智能分析装置进行视频分析和报警信息推送；另外一种直接由智能摄像仪实现视频分析及报警信息推送功能。矿端所有场景均可根据现场实际情况进行配置，选择合适的系统组成模式。
国家局智能监控平台：部署在国家矿山局，作为整个系统的总调度和监控平台，负责接受和存储各矿提交的报警信息。
智能分析装置：基于ARM+DSP的架构，主要进行各种智能分析算法的运算，实时获取普通高清摄像仪图像，通过深度学习功能进行分析人员入井检测、货运车辆进出厂检测、运输状态识别以及摄像仪挪动和遮挡检测。
智能摄像仪：自带智能分析模块，除了普通摄像机功能外，可通过深度学习功能进行分析人员入井检测、货运车辆进出厂检测、运输状态识别以及摄像仪挪动和遮挡检测。
普通高清摄像仪：将双向音频处理、光电交换机、WIFI、双绞线等整合到一块主板上，可任意搭配。支持级联、音视频对讲等功能，为分析装置提供分析图像。
2.3系统主要功能
2.3.1入井人员识别功能
在停产停工，但井口尚未物理封闭矿井的副井井口安装智能摄像仪或者普通高清摄像仪+智能分析装置，对人员入井情况进行智能识别，识别到人员入井后，智能设备（摄像仪或分析装置）立即产生报警信号以及生成带标记报警视频。智能设备（摄像仪或分析装置）根据“煤矿编码+摄像头编码+分析类型编码+视频中入井人数+当前时间+.MP4”这一规则生成视频并通过特定协议上传到国家平台。国家平台将数据进行存储用于后期的查看和取证。
2.3.2 货运车辆出矿识别功能
在停产停工的矿山运煤车辆出入口安装智能摄像仪或者普通高清摄像仪+智能分析装置，对常用的货运车辆进行样本采集和训练，使智能设备（摄像仪或分析装置）通过深度学习机制可以自动识别出矿的货运车辆。当识别到货运车辆出矿后，智能设备（摄像仪或分析装置）立即产生带标记报警视频，智能设备（摄像仪或分析装置）根据“煤矿编码+摄像头编码+分析类型编码+视频中驶出货运车辆数+当前时间+.MP4”这一规则生成视频并通过特定协议上传到国家平台。国家平台将数据进行存储用于后期的查看和取证。
2.3.3 运输设备运行状态识别功能
在停产停工的煤矿主井口安装智能摄像仪或者普通高清摄像仪+智能分析装置，对运输设备进行样本采集和训练，使智能设备（摄像仪或分析装置）通过深度学习机制可以自动识别出矿山运输设备启停及物料传送情况（有煤或无煤）。当识别到运输设备运行或者在运行工作状态下有煤、无煤转换时，智能设备（摄像仪或分析装置）立即产生报警信号以及生成带标记报警视频。智能设备（摄像仪或分析装置）根据“煤矿编码+摄像头编码+分析类型编码+运输设备运行状态编码+当前时间+.MP4”这一规则录制视频文件并通过特定协议上传到国家平台。国家平台将数据进行存储用于后期的查看和取证。
2.3.4 调度室空岗识别
利用智能摄像仪或者普通高清摄像仪+智能分析装置的方式,在摄像仪画面中标定调度室人员工作区域，当识别到调度室空岗且持续时长3分钟时，触发报警信号。智能设备（摄像仪或分析装置）根据“煤矿编码+摄像头编码+分析类型编码+当前时间+.MP4”这一规则生成视频并通过特定协议上传到国家平台。国家平台将数据进行存储用于后期的查看和取证。
2.3.5 摄像头遮挡、挪动角度识别
系统可以对摄像头遮挡及挪动角度进行识别，每小时识别一次，能触发报警信号。智能设备（摄像仪或分析装置）根据“煤矿编码+摄像头编码+分析类型编码+当前时间+.MP4”这一规则生成视频并通过特定协议上传到国家平台。国家平台将数据进行存储用于后期的查看和取证。
三、矿端主要设备参数
3.1 高清摄像仪主要参数
1、【摄像头参数】
400万，星光级1/1.8”
2、【图像及视频参数】
最低照度: 彩色: 0.0005Lux @ (F1.2, AGC ON) 黑白:0.0025Lux(F1.2,AGC ON,1/30快门)
宽动态:超宽动态范围达120dB，室内逆光环境下监控
视频压缩标准:H.265/H.264/MJPEG，最大分辨率:2560*1440
3、【其他参数】
接口类型:支持RJ45 10M/100M，自适应以太网口；RS-485;
工作温度和湿度:-30℃～55℃,湿度小于95%(无凝结)
电源供应:DC：12V±10%；PoE；
防护等级:IP65
补光距离:白光：30m
3.2 智能摄像仪主要参数
1、【摄像头参数】
400万，星光级1/1.8”
2、【图像及视频参数】
最低照度:彩色模式≤0.0005lx，黑白模式≤0.0025lx；
视频压缩标准:H.265/H.264，最大分辨率:2560*1440
3、【AI算例】
内置GPU处理模块，8 TOPS INT8 峰值计算能力
以下四个模型，至少满足一种：
运输设备状态识别：支持矿车、皮带等设备工作状态自动识别功能；
支持人员统计：支持对监控画面中入井人员进行统计；
支持车辆统计：支持对货运车辆出矿进行统计；
支持空岗识别：支持对调度室空岗进行识别。
同时支持：摄像头被遮挡状态、摄像头角度扭转的自动识别
4、【其他参数】
存储功能:支持256GB存储
接口类型:支持RJ45接口
电源供应:DC12V；PoE
防护等级:IP65
补光距离:白光：30m
含摄像机供电模块
支持语音对讲功能
3.3 智能分析装置主要参数
1、【AI芯片】
内置国产NPU芯片
2、【AI算力】
22 TOPS INT8 峰值计算能力，支持4路视频识别
3、【AI模型】
支持嵌入式系统灌装，支持基于ARM架构的卷积神经网络AI模型，支持从国家局平台获取分析模型，支持国家局平台对模型的运行状态监测，支持国家平台对模型的更新。模型含煤矿运输设备运行状态识别、入井人员识别和运煤车辆出入口车辆识别，以及摄像机遮挡、扭转角度的智能识别，识别异常结果实时推送国家局平台。
4、【编解码能力】
支持H.264、H.265硬件解码
5、【接口能力】
（1）网络：1个GE RJ45；（2）USB：1个USB2.0/USB3.0
6、【其他参数】
存储功能:支持256GB存储
功耗不超过20W