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1、 项目建设背景
我国南方煤矿规模小、数量多，特别是长期停工停产、临时停工停产煤矿数量多，如何进一步采取更加精准有效的监管措施，切实解决这些煤矿可能存在的“明停暗开”“昼停夜开”等违法行为，是摆在各级地方政府及监管部门面前的“大事”“难事”“头疼事”。为此，国家矿山安全监察局正推行“互联网+”煤矿安全监管监察标准体系建设。
要确保停工停产煤矿真正“停下来”，必须坚持“技防”和“人防”相结合，强化科技支撑作用，推广煤矿“电子封条”技术，给煤矿装上“电子锁”是一种有效的“技防手段。
2021年9月，国家矿山安全监察局综合司发布《关于全面开展煤矿“电子封条”推广建设的通知》（矿安综〔2021〕55号），决定在全国全面开展煤矿“电子封条”推广建设工作。
通知要求，在全国所有在册煤矿建设“电子封条”，通过在煤矿关键地点安装摄像机、图像分析终端等设备，利用智能化视频识别等技术，实时监测分析矿井出入井人员、人数变化及煤矿生产作业状态等情况，及时发现煤矿异常动态，自动生成、推送报警信息，实现全天候远程监测。
煤矿“电子封条”建设对象为全国所有在册煤矿，既包括生产建设煤矿，也包括停产停建、正在实施关闭等各类型的煤矿。“电子封条”矿端安装位置为煤矿主副井口、风井口、车辆出入口和调度室等关键地点。
通知要求，各省级煤矿安全监管部门要结合实际情况，按照“一矿一策”原则，制定各省（自治区、直辖市）煤矿“电子封条”建设实施方案，于2021年10月15日前，将实施方案报国家矿山安全监察局备案，指导煤矿建设，完成联网接入，建立管理制度，组织开展验收。
通知明确，2021年12月15日前，各地区要完成停产整顿、长期关停及其他“不放心”煤矿“电子封条”的建设和联网，并实现在线监管；2022年3月底前，要完成所有在册煤矿“电子封条”的建设和联网，实现在线监管全覆盖。
2、 项目建设目标与内容
2.1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。政府监管机构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。从而消除“单一人工监管”在时间上存在的漏洞和空间上存在的盲区。
2.2建设内容
（1）在矿山关键位置安装摄像仪+视频AI智能分析装置对矿山图像进行实时分析。结合实际生产场景，将AI技术与皮带运输场景、人员入井出入口场景、货运车辆进出矿场景、调度室工作场景监控规则深度融合，支持以场景为单位的视频监测规则定义，满足对生产场景进行实时监管的需求；
（2）全过程记录。将入井人员、货运车辆、皮带运输状态、调度室现场状况以视频（图像）形式记录和存储，提供视频回放及下载，同时通过视频融合技术实现随时查看各矿摄像仪监控直播画面的功能；
（3）进行监控升级与平台对接。系统可对接矿企监控中心及工业环网等专网，进行跨网跨平台的无缝对接，一旦有实报信息及时推送至国家矿山局的智能监管平台，各省监管监察部门可通过PC终端访问国家矿山局“电子封条”智能监管平台或通过部署VPN专线中转矿端告警信息时查看，实现视频信息资源共享和应用效益最大化。
3、 方案设计依据
方案依据最新国家标准（GB）、行业规范及政策文件且不低于下列标准、规范及文件要求。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》GBT34679-2017
《安全高效现代化矿井技术规范》MT/T1167-2019
《爆炸性气体环境用电气设备第2部分：隔爆型“d”》GB3836.24
《爆炸性气体环境用电气设备第4部分：本质安全型“i”》GB3836.4
《煤矿监控系统主要性能测试方法》MT/T772-1998
《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
《国家矿山安监局综合司关于开展“电子封条”试点工作的通知》(矿安综〔2021〕7号)；
《国家矿山安全监察局综合司关于全面开展煤矿“电子封条”推广建设的通知》（矿安综〔2021〕55号）；
《煤矿“电子封条”建设技术指导书》（试行）。
按照上述有关标准、规范及文件的规定设计、制造、检验、确保产品质量达到国家标准。
4、 方案设计原则
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。
方便升级：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：识别算法可以进行升级和扩展。
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。
5、 系统概述
5.1技术架构
“电子封条”管理系统分为矿端、国家矿山局端以及可配置的各省监管监察部门端组成，矿端主要由普通网络摄像仪、矿用网络摄像仪及视频AI智能分析装置组成。国家矿山局端主要为智能监管平台，各省监管监察部门主要通过PC终端访问国家矿山局“电子封条”智能监管平台或通过部署VPN专线中转矿端告警信息时查看（如图5-1）。
图5-1“电子封条”技术架构
指导书规定了两种架构与两种分析方式。由于很多省份已经建设了视频联网及相关视频平台，已经接入部分矿端视频，且已推送给国家局。而且，为了利于矿端摄像机利旧与视频存储，建议优先选用图5-1方式。同时，为了充分利用视频转发、算法模型管理升级等功能，需要对已有联网平台进行升级，以满足实际需求。
5.2矿端实现的功能概述
（1）人员入井识别
在矿山的入井通道出入口安装摄像仪，识别到人员入井时，生成一个证据视频（带标记），并立即上传国家矿山监管平台。
（2）货运车辆出矿识别
在矿山货运车辆出入口安装摄像仪，识别到货运车辆出矿时，生成一个证据视频（带标记），并立即上传国家矿山监管平台。
（3）运输设备运行状态识别
在矿山的主井口运输设备处安装摄像仪，识别到运输设备启动运行时，生成一个特征视频流（时长10秒），在运输设备运行工作状态下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），并立即上传国家矿山监管平台。
（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），上传国家矿山监管平台。
（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），并立即上传国家矿山监管平台。
6、 系统主要功能及实现方法
6.1入井人员识别功能
在停产、停工以及长期停产、停建矿井，但井口尚未物理封闭矿井的副井、风井井口安装普通高清摄像仪+视频AI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，视频AI智能分析装置立即产生报警信号，同时生成带标记报警视频。视频AI智能分析装置根据“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”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（参见图6-1）。
正常生产建设矿井，在副井井口安装普通高清摄像仪+视频AI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，生成人员入井记录，上传监管平台。
图6-1入井人员识别
6.2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普通高清摄像仪+视频AI智能分析装置，对常用的货运车辆进行样本采集和训练，使视频AI智能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，视频AI智能分析装置立即产生带标记报警视频，视频AI智能分析装置根据“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”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（见图6-2）。
图6-2货运车辆出矿识别
正常生产建设矿井，在矿山运煤车辆出入口安装普通高清摄像仪+视频AI智能分析装置，对常用的货运车辆进行样本采集和训练，使视频AI智能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。识别到货运车辆出矿，生成出矿记录，上传监管平台。
6.3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普通高清摄像仪+视频AI智能分析装置，对运输设备进行样本采集和训练，使视频AI智能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，视频AI智能分析装置立即产生报警信号以及生成带标记报警视频。视频AI智能分析装置根据“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”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（见图6-3）。
图6-3运输设备运行状态识别
正常生产建设矿井，在主井口安装普通高清摄像仪+视频AI智能分析装置，对运输设备进行样本采集和训练，使视频AI智能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）。识别到运输设备启动运行，生成变化记录（携带有煤无煤状态）；识别到运输设备运行工作状态下有煤、无煤转换，生成状态变化记录。
6.4调度室空岗识别功能
利用普通高清摄像仪+视频AI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。视频AI智能分析装置根据“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（见图6-4）。
图6-4调度室空岗识别
6.5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。视频AI智能分析装置根据“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（见图6-5）。
图6-5摄像头遮挡、挪动角度识别
7、 现场设备布置
为使系统发挥应有的功能，现场设备的安装位置、安装方式必须符合规范要求。尤其是矿井主井、副井、风井等关键井口及矿山车辆出入口、调度室的视频摄像头，必须结合矿井实际情况合理选择安装地点进行安装，同时调整好摄像头覆盖范围、安装角度，使其能够完全覆盖矿井生产作业过程中人员和车辆的必经地点，确保及时掌握矿井生产作业状态。
视频摄像头安装固定后，通过调整安装角度焦距，使各场景录入镜头画面符合下述要求：
7.1主井摄像仪安装位置及画面调整示意图
图7-1摄像仪画面内主井皮带运输监控画面示意图
序号 |
字段 |
备注 |
1 |
画面距离 |
距离皮带或矿车所在位置三米以内 |
2 |
画面角度 |
垂直角度在40°到70°之间 |
3 |
画面色彩 |
全彩 |
4 |
画面焦距 |
具备自动和手动调整焦距 |
5 |
基础画面稳定性 |
摄像头画面水平，掉帧数不高于两帧 |
6 |
画面内运输 设备情况 |
1)设备到皮带之间无遮挡，能看到物料传送情况； 2)皮带处于整个画面的垂直居中位置且皮带左右两侧对称； |
7 |
基础画面清晰度 |
2560*1440的分辨率 |
8 |
视频流文件格式 |
视频流文件要求H.265编码的mp4格式 |
主井摄像仪画面要求如下表：
7.2副井摄像仪安装位置（人员下井出入口）
图7-2摄像仪画面内人员出入井监控画面示意图
副井摄像仪画面要求如下表：
序号 |
字段 |
备注 |
1 |
画面位置 |
通道出入口斜侧上方 |
2 |
画面角度 |
垂直角度在40°到70°之间 |
3 |
画面色彩 |
全彩 |
4 |
画面焦距 |
具备自动和手动调整焦距 |
5 |
基础画面稳定性 |
摄像头画面水平，掉帧数不高于两帧 |
6 |
画面内人员情况 |
1）设备到通道出入口之间需要无遮挡，要能覆盖整个井口区域，能看到人员出入井口情况； 2）前后人头肩无遮挡的同时头肩特征完整； 3）人员站在出入口边缘前后1米时，摄像机画面还能完全看到人员头肩； |
7 |
基础画面清晰度 |
2560*1440的分辨率 |
8 |
视频流文件格式 |
视频流文件要求H.265编码的mp4格式 |
7.3车辆出入口摄像仪安装（货运车）
图7-3摄像仪画面内车辆出入口监控画面示意图
车辆出入口摄像仪画面要求如下表：
序号 |
字段 |
备注 |
1 |
画面角度 |
垂直角度在40°到70°之间 |
2 |
画面色彩 |
全彩 |
3 |
画面焦距 |
具备自动和手动调整焦距 |
4 |
基础画面稳定性 |
摄像头画面水平，掉帧数不高于两帧 |
5 |
画面内 货运车情况 |
1）货运车辆出入口到摄像头之间尽量无遮挡，保证货运车辆完整图像信息； 2）视频监控范围覆盖货运车辆出入口，能够监控货运车辆出入情况； 3）货运车辆的图像画面占比在[1/128，1/32]范围内； |
6 |
基础画面清晰度 |
2560*1440的分辨率 |
7 |
视频流文件格式 |
视频流文件要求H.265编码的mp4格式 |
7.4调度室摄像仪安装
图7-4摄像仪画面内调度室监控画面示意图
调度室摄像仪画面要求如下表：
序号 |
字段 |
备注 |
1 |
画面角度 |
垂直角度在40°到70°之间 |
2 |
画面色彩 |
全彩 |
3 |
画面焦距 |
具备自动和手动调整焦距 |
4 |
基础画面稳定性 |
摄像头画面水平，掉帧数不高于两帧 |
5 |
画面内 调度室情况 |
调度室工位到摄像头之间无遮挡，尽量覆盖整个调度室区域，能看到值班人员情况； |
6 |
基础画面清晰度 |
2560*1440的分辨率 |
7 |
视频流文件格式 |
视频流文件要求H.265编码的mp4格式 |
7.5现场安装防作弊措施
为防止矿山对“电子封条”相关设备及联网设备进行作弊。现场安装时应采用专用机箱布置安装“电子封条”智能分析设备及联网设备，且应安装在远离监控操作台的数据机房内；联网设备电源应取自机房供电电源总开关的进线端，防止人为断电；联网网线应采取固定安装措施，防止人为断线。
8、 “电子封条”管理系统
我公司为煤矿“电子封条”系统专门开发了“电子封条”分析管理系统。系统分为 Web 端（如图 8-1）与移动 APP 端，用户根据实际需求选择配置相关软件。
图 8-1 电子封条 Web 端登录界面
“电子封条”分析管理系统支持运输设备状态信息（包括矿车、皮带等）、入井人员统计信息、货运车辆出矿统计信息、调度室空岗识别信息、摄像头被遮挡/挪动/离线识别信息实时预览（如图 8-2）。
图 8-2 信息实时预览界面
支持报警信息查询（如图 8-3）；支持实时监控视频直播；支持 GB/T 28181 协议要求的视频联网端口；支持分析模型远程自动更新、优化。
图 8-3 报警信息查询界面
信息配置与系统管理界面（如图 8-4）
图 8—4 信息配置与系统管理界面
9、 矿端主要设备技术参数
矿山“电子封条”系统的核心设备为我公司自主开发的视频AI智能分析装置。该装置完全满足《煤矿“电子封条”建设技术指导书（试行）》4.4.1条“前置分析设备AI算力至少满足22 TOPS INT8要求，需要支持4路视频12个模型的同时在线分析。”等相关要求，支持接入矿山现有符合要求的摄像头进行实时视频分析。若煤矿“电子封条”要求配置关键地点的摄像头参数不符合下述要求或未覆盖煤矿“电子封条”要求的场景，则需采购另行采购。
9.1视频AI智能分析装置
设备采用达芬奇架构，在ARM架构基础之上建立独立的AI硬件处理单元，超强的训练和推理框架能够满足端侧、边缘侧及云端的应用场景，AI算力达到22 TOPS INT8要求。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等功能，识别异常结果可实时推送国家局平台。
设备主要技术参数如下表：
名称 |
规格/功能描述 |
视频AI智能分析装置 |
1.AI算力：22 TOPS INT8 2.内存规格：LPDDR4X，8 GB/4 GB，总带宽51.2 GB/s 3.编解码能力： a.支持H.264硬件解码，16路1080P 30 FPS （2路3840*2160 60 FPS）； b.JPEG解码能力1080P 256 FPS，编码能力 1080P 64 FPS，最大分辨率：8192*4320； c.PNG解码能力1080P 24 FPS，最大分辨率：4096*2160 4.接口：PCIe ×4 Gen3.0； 1个USB2.0 / 1个USB3.0，RGMII； 4个RJ45。 5.串行总线：UART / I2C / SPI； 6.接口规格：144 pin BTB连接器； 7.功率：小于等于20W 8.工作环境温度：-25℃~80℃（-13°F～+176°F） |
9.2网络摄像仪
矿山在煤矿“电子封条”要求的场景中配置的网络摄像仪满足如下参数要求，可以利旧。否需更新。
网络摄像仪参数表
名称 |
规格/功能描述 |
网络摄像仪 |
1.接口协议：开放型网络视频接口，ISAPI,SDK,GB28281； 2.网络协议：TCP/IP,ICMP,HTTP,FTP,DHCP,DNS,RTP,RTSP,QoS,IPv6； 3.网络接口：1个RJ45 10M/100M自适应以太网口； 4.视频压缩;H.265编码，2Kbps～8Mbps； 5.防水等级：IP66； 6.供电方式：POE供电，12V±25％，支持防反接设计 7.夜视：全彩夜视； 8.分辨率：400万(2560*1440)； 9.红外夜视：4颗红外夜视灯+4颗白光； 10.靶面尺寸：不低于1/2.7" |
9.3 KBA12矿用本安型网络摄像仪
设备主要技术参数如下表：
名称 |
规格/功能描述 |
矿用网络摄像仪 |
1.电源：DC12V，典型功耗2.5W@25℃ 2.工作电流：≤700mA； 3.以太网：100/1000Base，支持TCP、UDP、IP、DHCP、RTSP、ONVIF等协议； 4.防爆等级：ExdIICT6； 5.传输方式：TCP/IP传输协议，10/100Mbps自适应，-15dBm～0dBm； 6.分辨率：彩色,400万(2560*1440), 彩色：0.005 LUX；黑白：0.0025 LUX； 7.网络接口：10M/100M自适应网口； 8.使用环境： a.环境温度：0℃～+40℃； b.相对湿度：不大于95%（+25℃）； 9.调焦方式：电动/手动，电动镜头支持自动对焦 |
10、系统参考配置清单
10.1功能软件及智能应用（选配）
序号 |
类型 |
名称 |
规格/功能描述 |
单位 |
数量 |
备注 |
一、功能软件 |
||||||
1 |
功能软件 |
“电子封条”管理系统 |
/ |
套 |
1 |
|
2 |
功能软件 |
移动APP |
/ |
套 |
1 |
按需 |
3 |
功能软件 |
智能识别模型训练优化 |
识别模型授权、标注、训练、优化 |
套 |
1 |
|
10.2矿端设备材料
序号 |
名称 |
规格型号 |
品牌 |
单位 |
数量 |
备注 |
1 |
视频AI智能分析装置 |
MCFT-01A |
明创慧远 |
台 |
1 |
必配 |
2 |
高清网络摄像仪 |
400万像素 |
海康、大华、宇视 |
台 |
4 |
按需 |
3 |
矿用网络摄像仪 |
KBA12 |
明创慧远 |
台 |
按需 |
|
4 |
电源箱 |
明创慧远定制 |
台 |
1 |
||
5 |
专用网络机柜 |
明创慧远定制 |
台 |
1 |
||
6 |
光电交换机 |
华为 |
台 |
按需 |
||
7 |
矿用阻燃光缆 |
MGTS-8B |
米 |
按需 |
||
8 |
矿用阻燃网线 |
MHYV4*2 |
米 |
按需 |
||
8 |
安装辅材 |
批 |
1 |
明创慧远电子封条系统推广建设现状
目前明创慧远在贵州、湖南、湖北、江西等地与三十余家煤矿单位签订电子封条系统建设合同，一方面体现明创慧远“电子封条系统”产品性能稳定可靠，另一方面也体现明创慧远响应国家要求，将继续在全国各地稳步推进，高质量的完成“电子封条”的建设实施的决心。
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