5G视频监控无人押车在原料检验中的应用

汤国翔，张红标

（江西铜业集团有限公司 贵溪冶炼厂，江西 贵溪 335424）

1 引言

铜精矿、废杂铜是铜冶炼的主要原料，贵冶原料部作为入厂原料检验的管理部门，肩负着采样、制样、加工、检验和原料汽车运输管理的职能［1］。其中，铜原料汽车运输管理的重点工作主要有：一是交通安全管理。大部分驾驶员都是外地人，对工厂路线不熟悉，对厂区汽车管理规定也不清楚，容易出现违规驾驶行为，发生交通事故。二是原料安全管控。防止不法经营者在载货车水箱中装满水，在驾驶室内或车顶上放置石块、钢锭等重物。其在计重后，会将水放掉、重物抛掉，卸货后计皮重［2］，从中谋利。因此，原料部需安排专人押车，负责汽车从进厂到卸货的运输全过程监督，实时掌握运输过程的动态，确保车辆行驶安全及原料安全。

由于原料运输车辆多，货场路途远，检验人员骑自行车押送原料运输汽车，需要多人次往返押送，作业劳动强度大，人力资源耗费过量；同时，员工押运多辆汽车，无法实时掌握每一辆汽车的行驶状况，以及司机违反规定抛撒非铜物料,在车皮重量上、原料重量及品位上实施做假的行为［3］。随着5G通信技术的发展，贵冶以建设智能工厂为契机，将5G通信技术应用在汽车运输管理上，使用高效、强大的智能视频监控系统来解决人工押车难题，实现了高质量的押车管理［4］。

2 技术方案

采用基于5G通信技术的无线视频监控技术对车辆行驶状况进行智能视频监控，主要是利用5G低延迟、高速度和大容量的特点，结合交通一体化枪球机系统智能算法、图像识别、大数据分析等技术，实现对外来运输车辆基本信息、车速状况、行车轨迹的掌控，能对流动吸烟、违规抛撒非铜物料、超速等违规行为全程抓拍。交通一体化枪球机采用深度学习的智能算法，去除了原算法层面的人工目标挑选过程，由前端摄像机进行目标自主挑选，摒除人工挑选对识别模式的限制，利用计算机精细化的运算、几何图形、几何比例特殊处理等方式，达到精细化识别的目的，实现对各类违规事件的抓拍及报警。

通过在厂区现场道路加装高清智能摄像机，利用5G网络传输视频数据，搭建集后台处理和大屏显示为一体的监控中心等技术手段，建设智能视频监控系统，实现对厂区内运输车辆的实时智能监控。一旦发现违规行为，监控中心就能自动判断和发送预警，监控人员通过天翼对讲喊话功能，与司机取得联系，及时干预和处置。

2.1 交通一体化枪球典型系统

交通一体化枪球典型系统如图1所示，主要包括：前端枪球、存储终端和监控中心平台，通过前端设备实现交通事件的抓拍取证，将数据存储到终端设备，最终在监控中心平台将数据进行汇聚使用。其主要功能如下：

图1 交通一体化枪球典型系统图

（1）违章取证。球机通道支持违停、逆行、压线、变道、机占非、掉头六种违章事件检测；枪机通道支持逆行、压线、变道、机占非、掉头五种违章事件检测。

（2）交通事件检测。枪球机通道支持抛撒物检测、行人检测、路障检测、施工检测、交通事故检测。

（3）车辆检测。支持抓拍、识牌，并能对车辆进行结构化分析。球机通道自带白光灯，支持针对车牌进行白光补光，提升产品适应范围。支持自动标定，内嵌多套枪机视场角参数和畸变参数，使枪机在任意角度、任意焦距位置，均可以进行自动标定。

2.2 智能视频监控系统

传统视频监控系统以人工监控为主，一类是安排监控人员专职监控视频，发现违规事件立即手动抓拍，但容易出现遗漏的情形。另一类是现场发现违规事件，反馈到监控中心，再去调看视频，此类属于事后查证，视频监控没有发挥及时、有效的作用。本文提出的5G智能视频监控系统具有目标自主挑选、实时事件监控功能。首先，将所有违规行为按照事件等级高低形成事件列表，其中超速、打电话、吸烟为高等级，不系安全带为低等级。一旦违规事件发生，系统将自动抓拍形成事件详情，并以弹图形式展示在事件联动界面上，同时伴有声音提示。事件详情包括事件的触发时间、事件内容、事件等级、抓拍图片或实时视频等。检验人员接到提示信息后，可立即处置，实现了准确、高效、全方位的监控管理。

2.2.1 车辆测速系统

贵冶对厂区车辆行驶速度做了明确的限制，要求小车限速30km/h，大车限速20km/h。原料运输车辆在厂内行驶容易发生超速行为。在关键卡口安装摄像机，实时对限速区域进行车辆测速。汽车超速后,将报警信息传送到监控中心，进行弹图和声音提示，并自动记录在案，如图2所示。同时该系统可设置黑名单车辆，当厂区卡口设备识别黑名单车辆时，监控中心会接收到报警信息并进行声音提示。

图2 超速

2.2.2 道路安全监控系统

道路安全监控系统通过枪球一体机进行道路车辆异常行为分析，基于目标识别与跟踪技术来分析采集的视频数据，过滤掉图像中的无用信息或干扰信息，抽取视频源中的关键信息，判断有无异常［6］。车辆有违规行为时，系统会给平台发送报警信号，监控中心人员可以通过平台实时监测车辆运行情况，实现远程监管。枪球一体机可以覆盖三车道，纵深长度100m。

（1）针对驾驶员接打手机、吸烟、不系安全带等违法驾驶行为，系统采用卡口检测技术，实现对前排驾驶人接打电话等状态的检测，识别提示潜在的安全风险，督促驾驶员规范操作［7］，做到安全文明驾驶。系统对违规行为进行自动抓拍时，前期容易将司机摸后脑勺、掏耳朵等行为误报为打电话。通过采用人脸识别服务器，利用摸耳朵过程比较短暂，打电话手部比较稳定等行为上的差异，进行深度机器学习，通过大量的打电话和摸耳朵差异化的图片样本去做机器学习和算法训练，采集多帧图片持续跟踪动作，已解决此类误报事件，提升了系统检测准确度。接打手机行为见图3。

图3 接打手机行为

（2）智能视频监控系统的显著优点是能够实时报告准确的交通状况信息［8］，对监控区域内发生的违章停车事件进行自动检测并报警。通过平台设置规则，当车辆在卸货区正常停车时不报警。如果施工车辆违规停车进行占道作业（如图4所示），或者原料运输车辆在其他非卸货区域停车，发生司机将水放掉、抛撒非铜物料等违规行为，平台就会自动报警，并通知现场检验人员前往处置。

图4 机动车违停检测图

（3）若发生原料运输车辆行驶途中不停车直接抛撒非铜物料现象（如图5所示），系统将自动抓拍取证并在监控中心弹出报警信息。检验人员第一时间去现场处置，对非铜物料进行计量并做扣量处理。检测抛撒物的区域、停留时间、布防时间可自定义设置。该功能能有效解决相关信息发现不及时、记录不直观、传递效率低等问题［9］。

图5 抛洒物检测图

2.3 传输网络系统设计

传输网络系统主要作用是接入各类监控资源，为中心管理平台的各项应用提供基础保障，能够更好地服务于终端用户。随着网络管理技术的进步和发展，网络设计向扁平化方向发展，采用核心、接入层设计。网络结构如图6所示。

图6 传输网络结构图

2.3.1 核心层

核心层主要设备是核心交换机。作为整个网络的大脑，核心交换机需具备高可靠性及高稳定性的要求，一般均采用模块化框式交换机，在可靠性配置上需具备双电源、双引擎的要求，在稳定性配置上需选择合适的背板带宽及处理能力较高的板卡，对特殊行业还可采用双核心交换机部署方式。

2.3.2 接入层

（1）前端视频资源接入

前端网络采用独立的IP地址网段，完成对前端多只监控设备的互联。前端视频资源通过IP传输网络接入数据中心或者数据机房进行汇聚。

（2）用户接入

对于用户端接入交换机部分，需要增加相应的用户接入交换机，提供用户上网服务。数据中心部署接入交换机，通过千兆光纤链路接入到传输网络，保证设备及客户端的正常使用。

2.4 监控中心系统设计

监控中心系统主要由存储系统、解码系统、控制系统、显示系统等组成。通过采用CVR集中存储的存储系统，可实现对监控数据的直接下载、检索、浏览和回放等，可获得极高的录像导入、导出速度，提供更流畅的录像回放质量。解码系统便于用户用鼠标直接拖拽树形资源上的监控点到解码窗口中，完成该监控点实时视频、回放视频的解码上墙处理。控制系统可以通过网络，实现对视频综合平台输出的视频进行矩阵切换控制，可以实现对前端通道的云镜控制。显示系统则通过高清大屏，对高清视频进行高分辨率地展现［10］，如图7所示。

图7 监控中心电视墙

2.5 天翼对讲

天翼对讲机即GPS定位智能喊话器，车辆进厂时分发给司机，离厂时收回。天翼对讲机具有定位功能和报警喊话功能。在车辆行驶过程中出现违规行为后，会通过视频智能分析并传输信号到监控中心，此时系统会发出报警信息，监控中心人员可以使用天翼对讲直接对原料运输车辆司机进行指挥、调度，也可以通知现场检验人员就近处置，实现监控中心人员远程集中调度管理，确保车辆在运输过程中的实时监控和管理。

3 方案实施

选取厂区120吨磅房到一系统铜精矿库路段和货车返程单向路段两条线路进行项目实施,在原料运输路线沿途安装34台高清智能摄像机（其中球机17台，枪机17台），将监控视频画面通过5G网络传送至监控中心大屏，对来厂车辆实时监控。

（1）点位设置：根据现场环境，约100米设置一个监控点位，采用5G+光纤有线分开传输的模式，以最佳的性价比保证系统功能实现。

（2）安装方式：新增立杆，或者利用现有的管网龙门架安装设备。安装方式如图8、图9所示。

图8 利用现有管网龙门架

图9 新增立杆

（3）节约投资：通信光缆尽量沿厂区内架空管网布放，减少路面开挖，设备电源就近取电，避免资源浪费。

4 实施效果

（1）5G智能视频监控系统通过实时事件监控功能，自动抓拍违规行为并弹图提示检验人员及时处置，实现了准确、高效、全方位的视频监控。

（2）通过视频监控，可以发现司机和制止司机开车打电话、抽烟、违规超车等违规驾驶行为，确保车辆行驶安全。同时，克服了人工押车视线受阻、长距离车队很难监控到位的弊端，有效打击了司机抛撒非铜物料，行驶途中放水等作假行为。

（3）利用视频监控来替代人工现场监督，实行无人押车。作业人员由原来4人骑自行车押车，缩减成1人在监控中心值守，将押车人员从重复、低效的劳动中解放出来，降低了劳动强度，改善了员工作业环境。

5 结束语

通过采用基于5G无线视频监控技术对车辆行驶状况进行智能监控，实行无人押车、远程集中监控，有效解决了以往汽车运输管理工作的难题，保障了道路交通安全，遏制了抛撒非铜物料、行驶途中放水等作假行为，切实维护了工厂经济利益。同时，该项目通过智能化的视频系统代替人工监控，在降低劳动强度和用工数量的同时，进一步提升了企业管理的数字化水平，对于大型工厂厂区内原料运输监管和交通安全管控有一定借鉴意义。