基于人臉識別的人員入井唯一性檢測系統的設計

張立剛 李誠誠

摘要：煤礦井口人員入井唯一性檢測系統是在煤礦人員定位系統的基礎上，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實現人員身份的檢測功能，實現煤礦入井人員唯一性監測。為礦山企業工作人員進行準確無誤的身份識別，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? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2019）17-0186-02

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

2016年國家安監總局頒發了新的煤礦安全規程，其中對礦用人員定位系統增加了新的要求，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，同時也對煤礦真實考勤提出了考查要求。

傳統的煤礦人員入井考勤系統包含有人員定位系統、礦燈考勤系統、井口虹膜考勤系統等，這些系統在正常情況下都可記錄人員入井情況，并提供統計查詢功能。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的不斷發展，人臉識別的速度和準確度已經非常完善，本文通過人臉識別技術和人員定位系統結合的方式，設計了人員入井唯一性監測系統，從根本上解決了代替刷卡和漏刷卡等問題。

1 系統概述

礦井人員入井唯一性檢測系統根據我國煤礦的現狀，采用先進的人臉識別技術，將人臉特征識別技術、RFID無線射頻技術、視頻分析技術、并融合計算機網絡通訊技術以及數據庫技術等多種技術進行提取和整合，解決以往人員考勤系統只認卡不認人的考勤問題，通過人臉特征識別庫和與人員定位系統進行數據交互，保證入井人員的人卡一致、一人一卡，當井下遇到突發事故，礦井可準確地獲取井下人員信息情況，幫助救援人員進行正確的救援判斷。同時預留擴展接口，實現如三違人員未學習通過或其他情況明確禁止下井的人員，系統可自動進行判斷提醒，阻止下井，從而加強了監督礦井生產管理過程，減少井下風險事故的發生，是提高礦井生產管理水平的必要手段。

2 系統設計結構

系統主要由終端計算機、顯示模塊、人員唯一性自動檢測門（以下簡稱“檢測門”）、進門檢測模塊、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”）、礦用通信電纜等設備組成。系統結構框架如圖1所示。

3 工作原理

人員識別模塊主要實現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監測軟件界面顯示，可以提示礦工未帶卡或者識別卡已損壞;如果只帶一張卡，則顯示相應卡號信息;如果是多帶卡，則通過檢測結果觸發聲光報警控制模塊進行報警提示。人像比對儀將采集到的人像信息與人像數據庫人像數據進行比對，同時調取對應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 系統設計

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

出入礦井的人員經過人員定位基站時，基站會讀取到人員信息并經過人員定位系統判斷是否為入井人員，唯一性檢測系統軟件實時與人員定位系統主機通訊，將讀取到的入井人員信息傳遞給人臉閘機控制軟件，人臉識別成功后，若判斷當前人員為待入井人員時閘機自動開放，若判斷人員短時間內曾入過井或輸入升井人員狀態，則閘機拒絕打開，同時廣播喊話報警，系統自動記錄違章情況，并自動錄入待確認信息內，若經員工領導確認，確實安排升井取物，則恢復為合法狀態，若無相關證明，則確認在違章信息內。

自動生成有效考勤報表，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，人員調動，人臉錄入，人員工號登記等相關操作。

人員信息錄入：人員信息錄入可通過輸入或導入兩種方式，輸入方式適合小部分人員添加或修改，手動按照系統要求進行填寫錄入。導入方式適合系統進行初始化或大批量增加人員信息，按照系統提供的EXECL報表的規定格式填寫，導入系統。也可用于系統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、從人員定位系統中批量導入人員照片信息;2、從照片文件中選取;3、通過人臉識別攝像儀在系統中注冊。三種方式可根據系統情況結合使用，首次初始化，可從人員定位批量導入，結合導入情況，對不符合人臉識別要求的照片進行特殊標注，進行照片注冊或系統現場注冊方式。

人員工號登記：唯一性檢測系統需要結合人員定位系統中定位卡信息，來判斷唯一性與否，兩個系統中人員信息，通過人員工號進行唯一對應。

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間內進行過出入井，提供有效名單給人臉閘機控制系統，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、動態反饋人臉信息顯示屏、屏蔽式定位卡采集分站，當人員進入檢測門，攝像儀捕捉到人臉，系統按照程序提示用戶進行下一步正確操作，保證人員快速準確的通過。

5.3人卡綁定功能

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

5.4大屏幕顯示功能

現場入井口安裝大屏幕顯示器，顯示入井人員信息，報警信息等內容。

5.5報警提示

設備安裝有聲光報警器，對非法進入的行為進行包含區隊、人名、違規類別的報警。

6 結語

基于人臉識別的礦井人員唯一性檢測系統通過人臉識別生物特征識別技術和人員定位系統結合進行綜合比對，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。目前此系統已經在永煤集團城郊煤礦得到了良好的應用，系統運行穩定可靠，保證了入井人員信息都是真實性、準確性。

參考文獻：

[1] 國家安全生產監督管理總局.煤礦安全規程（2016年修訂版）[S].北京：煤炭工業出版社，2016.

[2] 國家安全生產監督管理總局.AQ1048-2007 煤礦井下作業人員系統使用與管理規范[S].北京：煤炭工業出版社，2007.

[3] 郭海軍.礦井人員定位系統中標識卡唯一性檢測裝置設計[J].常州：工礦自動化，2012.

[4] 夏振杰.基于人臉識別技術的身份認證系統實現簡介[J].科技信息，2010（5）.

【通聯編輯：聞翔軍】