基于人臉識別的人員入井唯一性檢測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

張立剛 李誠誠

摘要：煤礦井口人員入井唯一性檢測系統(tǒng)是在煤礦人員定位系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，借助井下人員定位識別卡檢測功能，利用人臉識別的生物特征識別技術(shù)實(shí)現(xiàn)人員身份的檢測功能，實(shí)現(xiàn)煤礦入井人員唯一性監(jiān)測。為礦山企業(yè)工作人員進(jìn)行準(zhǔn)確無誤的身份識別，從根本上解決了代替刷卡和漏刷卡等問題。

關(guān)鍵詞： 煤礦;人員入井; 唯一性檢測; 人臉識別

中圖分類號：TP311? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2019）17-0186-02

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）：

2016年國家安監(jiān)總局頒發(fā)了新的煤礦安全規(guī)程，其中對礦用人員定位系統(tǒng)增加了新的要求，既增加了煤礦入井人員的唯一性識別要求，杜絕人卡不匹配等問題，同時(shí)也對煤礦真實(shí)考勤提出了考查要求。

傳統(tǒng)的煤礦人員入井考勤系統(tǒng)包含有人員定位系統(tǒng)、礦燈考勤系統(tǒng)、井口虹膜考勤系統(tǒng)等，這些系統(tǒng)在正常情況下都可記錄人員入井情況，并提供統(tǒng)計(jì)查詢功能。但都不能解決人員代替刷卡和捎帶卡的問題。隨著人臉圖像識別技術(shù)的不斷發(fā)展，人臉識別的速度和準(zhǔn)確度已經(jīng)非常完善，本文通過人臉識別技術(shù)和人員定位系統(tǒng)結(jié)合的方式，設(shè)計(jì)了人員入井唯一性監(jiān)測系統(tǒng)，從根本上解決了代替刷卡和漏刷卡等問題。

1 系統(tǒng)概述

礦井人員入井唯一性檢測系統(tǒng)根據(jù)我國煤礦的現(xiàn)狀，采用先進(jìn)的人臉識別技術(shù)，將人臉特征識別技術(shù)、RFID無線射頻技術(shù)、視頻分析技術(shù)、并融合計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)以及數(shù)據(jù)庫技術(shù)等多種技術(shù)進(jìn)行提取和整合，解決以往人員考勤系統(tǒng)只認(rèn)卡不認(rèn)人的考勤問題，通過人臉特征識別庫和與人員定位系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，保證入井人員的人卡一致、一人一卡，當(dāng)井下遇到突發(fā)事故，礦井可準(zhǔn)確地獲取井下人員信息情況，幫助救援人員進(jìn)行正確的救援判斷。同時(shí)預(yù)留擴(kuò)展接口，實(shí)現(xiàn)如三違人員未學(xué)習(xí)通過或其他情況明確禁止下井的人員，系統(tǒng)可自動進(jìn)行判斷提醒，阻止下井，從而加強(qiáng)了監(jiān)督礦井生產(chǎn)管理過程，減少井下風(fēng)險(xiǎn)事故的發(fā)生，是提高礦井生產(chǎn)管理水平的必要手段。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)主要由終端計(jì)算機(jī)、顯示模塊、人員唯一性自動檢測門（以下簡稱“檢測門”）、進(jìn)門檢測模塊、人員識別模塊、人像識別比對儀（由攝像儀及軟件組成，以下簡稱“攝像儀”）、礦用通信電纜等設(shè)備組成。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框架如圖1所示。

3 工作原理

人員識別模塊主要實(shí)現(xiàn)檢測每個礦工身上攜帶的識別卡，如果是壞卡或者未帶卡，則不傳送卡號至上位機(jī)監(jiān)測軟件界面顯示，可以提示礦工未帶卡或者識別卡已損壞;如果只帶一張卡，則顯示相應(yīng)卡號信息;如果是多帶卡，則通過檢測結(jié)果觸發(fā)聲光報(bào)警控制模塊進(jìn)行報(bào)警提示。人像比對儀將采集到的人像信息與人像數(shù)據(jù)庫人像數(shù)據(jù)進(jìn)行比對，同時(shí)調(diào)取對應(yīng)注冊卡號與人員識別模塊檢測到的卡號是否一致，并語音提示成功或失敗。

4 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

在入井口安裝閘機(jī)和檢測門等裝置，保證人員有效快速入井，管理服務(wù)器就近安裝在井口附近房間內(nèi)，大屏幕顯示器安裝在入井通道內(nèi)，音箱安裝在井口入井等候大廳內(nèi)。

出入礦井的人員經(jīng)過人員定位基站時(shí)，基站會讀取到人員信息并經(jīng)過人員定位系統(tǒng)判斷是否為入井人員，唯一性檢測系統(tǒng)軟件實(shí)時(shí)與人員定位系統(tǒng)主機(jī)通訊，將讀取到的入井人員信息傳遞給人臉閘機(jī)控制軟件，人臉識別成功后，若判斷當(dāng)前人員為待入井人員時(shí)閘機(jī)自動開放，若判斷人員短時(shí)間內(nèi)曾入過井或輸入升井人員狀態(tài)，則閘機(jī)拒絕打開，同時(shí)廣播喊話報(bào)警，系統(tǒng)自動記錄違章情況，并自動錄入待確認(rèn)信息內(nèi)，若經(jīng)員工領(lǐng)導(dǎo)確認(rèn)，確實(shí)安排升井取物，則恢復(fù)為合法狀態(tài)，若無相關(guān)證明，則確認(rèn)在違章信息內(nèi)。

自動生成有效考勤報(bào)表，原則如下：

5.1人員信息管理

人員信息管理模塊是對人員信息、人臉信息、人員工號信息等資料的管理，包括部門定義，添加、編輯、刪除人員，人員離職，人員調(diào)動，人臉錄入，人員工號登記等相關(guān)操作。

人員信息錄入：人員信息錄入可通過輸入或?qū)雰煞N方式，輸入方式適合小部分人員添加或修改，手動按照系統(tǒng)要求進(jìn)行填寫錄入。導(dǎo)入方式適合系統(tǒng)進(jìn)行初始化或大批量增加人員信息，按照系統(tǒng)提供的EXECL報(bào)表的規(guī)定格式填寫，導(dǎo)入系統(tǒng)。也可用于系統(tǒng)人員信息備份和還原。

人臉特征信息錄入：人臉照片錄入有三種方式，1、從人員定位系統(tǒng)中批量導(dǎo)入人員照片信息;2、從照片文件中選取;3、通過人臉識別攝像儀在系統(tǒng)中注冊。三種方式可根據(jù)系統(tǒng)情況結(jié)合使用，首次初始化，可從人員定位批量導(dǎo)入，結(jié)合導(dǎo)入情況，對不符合人臉識別要求的照片進(jìn)行特殊標(biāo)注，進(jìn)行照片注冊或系統(tǒng)現(xiàn)場注冊方式。

人員工號登記：唯一性檢測系統(tǒng)需要結(jié)合人員定位系統(tǒng)中定位卡信息，來判斷唯一性與否，兩個系統(tǒng)中人員信息，通過人員工號進(jìn)行唯一對應(yīng)。

5.2唯一性識別功能

包含兩個部分，首先由煤礦人員定位系統(tǒng)識別待入井人員，入井唯一性檢測判斷該員工是否在較短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行過出入井，提供有效名單給人臉閘機(jī)控制系統(tǒng)，其次在礦井人員下井等候大廳口或提升罐籠前安裝唯一性檢測門裝置，它包含人臉識別相機(jī)、動態(tài)反饋人臉信息顯示屏、屏蔽式定位卡采集分站，當(dāng)人員進(jìn)入檢測門，攝像儀捕捉到人臉，系統(tǒng)按照程序提示用戶進(jìn)行下一步正確操作，保證人員快速準(zhǔn)確的通過。

5.3人卡綁定功能

人卡綁定單元是人臉識別子系統(tǒng)和RFID井下跟蹤定位子系統(tǒng)的結(jié)合點(diǎn)，主要完成人、卡隨機(jī)綁定和解除。提前將卡的信息和人的人臉信息進(jìn)行綁定。提供綁定，修改等功能。

5.4大屏幕顯示功能

現(xiàn)場入井口安裝大屏幕顯示器，顯示入井人員信息，報(bào)警信息等內(nèi)容。

5.5報(bào)警提示

設(shè)備安裝有聲光報(bào)警器，對非法進(jìn)入的行為進(jìn)行包含區(qū)隊(duì)、人名、違規(guī)類別的報(bào)警。

6 結(jié)語

基于人臉識別的礦井人員唯一性檢測系統(tǒng)通過人臉識別生物特征識別技術(shù)和人員定位系統(tǒng)結(jié)合進(jìn)行綜合比對，判斷入井人員是否不帶卡、攜帶壞卡、捎帶卡、替代卡等行為，具有較高的識別率和快速的識別速度。目前此系統(tǒng)已經(jīng)在永煤集團(tuán)城郊煤礦得到了良好的應(yīng)用，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠，保證了入井人員信息都是真實(shí)性、準(zhǔn)確性。

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【通聯(lián)編輯：聞翔軍】