浅谈矿区智能监控系统

崔鹏宇

摘要：智能监控是在传统监控的基础上，加入智能的识别算法，能够对视频图像中的行人、车辆等检测目标进行识别，并根据检查结果自动做出一些判断。作为计算机视觉和人工智能结合的产物，智能监控可实现无人值守，自主判断，并能保证实时性，对适应恶略环境有很强的适应性。本文通过对矿区的智能监控系统进行阐述，介绍了智能监控系统的总体结构以及矿区系统信息的传输，对后续的矿区智能监控系统的设计具有一定的参考价值。

关键词：智能监控 视频采集 信息传输 远程控制

中图分类号：TP277 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2014）11-0011-02

所谓智能监控是在传统监控的硬件基础之上，集成智能的识别算法，能够对场景中的人或车辆的行为进行识并自动的做出相应的动作，实现对目标的控制、监视、智能的管理[1，2]。目前已广泛应用在海关、公安、消防、林业、堤坝、机场、铁路、港口、城市交通等众多公众场合，随着技术的进步和成本的降低将逐渐普及到家庭安全防范和娱乐应用。监控技术经历了很多不同的阶段，图像监控技术是视频监控的核心内容。就目前的研究来讲，智能视频监控技术主要包括：运动目标的检测、分类、跟踪及高层次的行为分析与识别等方面，所涉及到的领域包括计算机视觉、模式识别、图像处理等。虽然已经应用到很多领域，但仍是一个有多挑战的研究课题，要达到真正的智能化还有一段路要走。存在困难的同时也得到了全世界广大科研人员的关注。

1 矿区智能监控系统总体结构

按照功能对矿区智能监控系统进行模块划分，主要有以下几个模块组成：现场视频采集模块、视频处理模块、传输模块、监控中心、远程控制。通过矿区现场的视频采集模块实时获取现场的视频图像[3]，将视频图像通过网络以推送的形式发送到放置在现场的工控机；安装在工控机上的视频处理模块对视频进行处理并调用检测算法对现场图像进行分析，将处理的视频和检测结果通过第三方的通信线路传输到远程的监控中心机房；监控中心负责对视频和结果的存储转发，同时显示视频；执法人员通过联网的PC或手持设备可以实时了解现场的情况。如图1所示是矿区智能监控系统的总体结构图。

现场视频采集模块是系统的眼睛，负责对于现场视频信息的录入。通过对矿区现场的分析，在兼顾施工和占地条件的前提下，选取能够覆盖整个矿区的监控点，尽量的扩大监控区域。根据监控点的情况架设4-10米的监控杆，用于架设视频摄像机，在监控杆的顶部视角基本可以俯视整个监控矿区。为满足摄像机对矿区的无死角监控，系统加入了云台，其水平旋转角度为0°～350°，垂直旋转角度为+90°，通过云台的不断旋转每个监控点只需要一个摄像机就能实现全场的监控。摄像机的选取是决定此模块性能的关键，针对现场大面积、远距离、全天候监控的特征，系统采用枪式高清日夜型彩色网络摄像机。高清晰度，最低彩色照度为0.001LUX，CCD耙面大小 12.7mm×9.6mm，镜头根据具体监控目标的位置、范围大小，重要性来决定，要求物距（摄像机到监控区域的最远距离）500米-1000米。视频图像通过双绞线传输给工控机，视频的格式是摄像机厂家所提供的加密形式，需要获取二次开发的SDK，这是视频处理模块所处理的前提[4]。

视频处理模块式整个矿区智能监控系统的核心部分，也是区别去传统监控的最主要部分，本文将着重介绍此部分的检测算法。主要包括视频图像的获取、检测算法。系统在每个监控点设置工控机，作为视频的中转和检测算法的载体；选取高性能的箱式工控机。主频2.5GHz以上，内存不小于2GB，硬盘容量不小于60GB，工作温度：0℃～50℃，存储温度：-40℃～60℃，2个USB接口，工作5个以上标准PCI插槽，支持10Mbps-100Mbps的网卡。带有良好的滤尘和散热系统。在视频获取部分，系统采用C/S结构，在工控机端开发客户端软件，软件结合厂家提供的SDK能够在摄像机传输的视频里提取出一帧为单位的视频图像，并将图像转化为RGB格式作为检测算法的视频源。检测算法实现在给出的现场对图像中工程车辆的检测并结合地貌特征变化判断是否发生违法行为。基于工程车辆的检测实现对露天矿区违法行为的监管，是智能监控在矿区监管中的比较有效的方式。

监控中心是系统的中枢，主要负责对矿区现场视频的汇总、存储、显示、转发，同时可以根据检测结果的不同做相应的处理。硬件服务器选取主要包括应用服务器、网络服务器和视频服务器。应用服务器主要功能是提供友好的用户界面，便于执法监督人员管理，接受到的矿区结果。网络服务器主要负责视频流的接收和传输。视频服务器主要用来存储视频图像。

远程控制模块实现了在监控中心对于远程摄像机和云台的控制。针对传输到监控中心的图像，可以对设备进行调整，保证视频的有效性和清晰度。主要调整的内容包括摄像机的参数和云台的转动信息，如云台的旋转角度、速度，摄像机的焦距等。

概括的讲矿区智能监控系统，最主要的就是两个模块视频处理算法和信息的传输模块，其中视频处理算法指的就是检测算法，用于在图像中检测出目标；信息的传输主要指从工控机到监控中心的通信。

2 系统信息的传输

在矿区智能监控系统中用到的信息的传输方式主要有：有线传输和无线传输。有线网络，主要有两种方式：有限局域网和光线专线组成的网络；无线网络，包括WIFI和3G。有线网络，可以实现大数据量的传输，是一种组建方便、技术简单的组网方式。在目前的网络组建中，有线网络占据着绝大部分的比例。对于小范围内的网络组建多采用有线局域网络，采用网线作为介质，在保证传输质量的同时，能够达到较大的传输速率；而对于远距离的传输，目前主要用到的方式是光纤组建的城域网和广域网。无线网络，以其不收接入点限制的特点广泛的受到人们的青睐，而且随着技术的不断发展，无线的稳定性和传输速率都在不断的提高。目前常用的无线网络包括WIFI、3G、CDMA、蓝牙等等。系统根据需要传输的距离和传输点的位置，选取不同的组网方式。工控机和摄像机通信、监控中心内机房和执法办公室的连接等属于近距离的传输，采用有线网线组建局域网。现场与监控中心的通信，距离较远，系统主要采用两种方式，一种是使用光纤专线直线连接两端，此种方法适用于接口比较方便的地方；第二种方法是在现场和监控中心架设中继点，对于现场和中继点采用无线WIFI传输，中继点和监控中心使用光纤专线传输，此种方法用于现场附近没有专线接入点的情况。对于监控中心和移动终端的连接，采用无线3G的传输方式。

3 结语

智能监控是在传统监控的基础上，加入智能的识别算法，能够对视频图像中的行人、车辆等检测目标进行识别，并根据检查结果自动做出一些判断。作为计算机视觉和人工智能结合的产物，智能监控可实现无人值守，自主判断，并能保证实时性，对适应恶略环境有很强的适应性。

参考文献

[1]梁建新.远程监控技术在苍山县矿产资源开发管理中的应用[J].山东国土资源，2009（11）：41-44.

[2]刘东升，刘鹏鹏，王刚.一种基于HOG的快速人体检测算法[J].电子设计工程，2012（11）：190-192.

[3]杨全银.基于Hough变换的图像形状特征检测[D].济南：山东大学，2009.34-36.

[4]吴伟.智能视频监控中目标跟踪算法研究及应用[D].合肥：中国科学技术大学，2011.12-14.