煤矿井下智能交通控制系统

煤矿井下智能交通控制系统

张帅

华洋通信科技股份有限公司，江苏 徐州 221116

摘要：本文介绍了煤矿井下智能控制系统，该系统采用AI识别技术和自动化技术，实现对井下的智能化交通管理，可以达到对井下车辆的统一调度、安全监管，提高安全生产的目的。

关键词：智能交通；AI识别；自动化技术

1、引言

煤矿井下智能交通系统涉及地面A智能监控平台以及井下智能交通控制系统建设，系统细分为三个部分：1、AI视频分析系统2、控制系统3、视频监控系统。控制系统通过巷道内设置综合网关、声光报警器和LED 显示屏，利用安装的相关开关量设备完成系统本地控制以及远程控制。同时在巷道沿线辅以补光灯、关键点安装本安型工业交换机确保系统的良好运行。

近年来，无轨胶轮车在煤矿开采中得到了广泛的应用，弥补了传统运输体系中设备多、速度慢、成本高以及安全性差的问题。随着煤矿提升生产能力的同时，也提升了矿物运输的效率。但是井下无轨胶轮运输车受限于井下地质构造，井下弯道多、岔口多，在行驶时经常会遇到难以错车或拥堵的现象，严重影响车辆运输和生产效率，所以井下交通控制系统成为煤矿井下必不可少的系统，建立煤矿井下智能交通系统，是非常必要的。

2、系统结构及原理

系统采用分布式结构，主要由地面AI监控平台、PLC系统、AI分析系统、视频系统组成，系统示意图如图1所示。

图1

控制系统：每个巷道路口放置一台摄像仪用于采集车辆和人员动态信息，包括车辆/人是否在检测区、进巷计数、出巷计数、车辆进入标志等信号。摄像机将视频图像传输给图像处理分站进行视频分析，随后，处理分站将分析结果通过modubuds协议传递给综合接入网关（PLC系统），网关根据预设程序，联动红绿灯和声光报警器进行报警输出。巷道内设置的一个物理开关按钮，用以控制当巷道内车辆故障和人员施工时，暂停红绿灯系统运行，也可通过客户端实现远程停机操作，系统具备就地/远程控制功能。

语音系统：巷道口设置摄像仪与地面控制主机实现互联互通。该设备通过网线接入网关内以太网接口，网关则通过矿环网系统与地面进行通信，地面主机通过操作麦克和音响设备，可实现对单个路口相机的语音对讲及报警，增加车辆运行的安全性。

视频系统：在单行巷道或多路口各个点安装摄像仪，通过监控软件和地面流媒体服务器，对车辆运行过程中各个关键地点进行可视化监控和视频存储，保障系统功能完整性。

3、系统设计

3.1地面控制中心：由一台AI管理服务器、一台流媒体服务器和AI智能交通控制系统平台等组成。在地面调度中心的一台管理计算机，安装AI智能交通系统平台、视频监控系统等。井下红绿灯信号、视频信号、PLC控制系统等通过光缆传输至地面调度机房，并通过电视墙进行实时监控。

3.2 井下智能交通系统：通过在井下巷道沿线设置综合接入网关和图像处理分站、监测相机、声光报警器和红绿灯等设备，并利用矿上先前已经安装完好的隔爆交换机（数据传输），完成就地控制和远程控制。同时在巷道沿线辅以补光灯、关键点安装本安型工业交换机确保系统通信的正常运行。

4、系统功能

通过视频智能识别分析以及自动化技术，对井下胶轮车通行红绿灯进行智能控制，有效地实现了对各个交通路口车辆、行人识别和管理，智能管理红绿灯路口次序通行，可以实现以下功能：

  4.1控制系统

(1)识别预警

可自动识别行人是否经过路口，当检测到行人时，路口声光报警器语音提示行人和司机注意行车安全。

可自动识别行人、车辆违章闯红灯行为，当出现违章时，会首先利用路口声光报警器语音提示行人、司机违章行为，同时将违章信息上传给地面。通过管理软件弹窗显示违章信息，也可查询历史违章记录。

(2)优先通行

可以识别车辆类型，是否为重载货车，是否为上坡车辆等等，控制红绿灯等设备优先让重载、载人、上坡车辆优先通过路口。

可自动对每个路口出入车辆数据进行统计，根据各路线的繁忙程度合理调整优化行车路线。

优先原则，先到路口先触发的车辆优先通过，单行巷道实行优先上行原则，多路口固定一方车辆优先通行，并按照顺序逐一通过，特殊情况下也可实现交通管制。

(3)单车控制

自动控制单行巷道和多路口的车辆数量，保证巷道内只有一辆车辆通行，防止两车在巷道内会车，对有车辆闯红灯和违章行为进行自动抓拍，客户端推送报警信息。

(4)保护功能

采用边、端计算设计，当出现井下网络、服务器设备异常时，系统仍能正常工作。

可实现地面或井下对各个路口红绿灯状态进行人为干预，必要时可以在地面通过客户端软件或井下手动操控红绿灯控制器，人为干预井下通行状况。

(5)扩展功能

具备车辆超速抓拍功能，可以扩展区域测速和车牌自动识别功能。

可划定危险来临时的疏散和救援路线，危险来临时，依照实现划定好的紧急路线，部分区域会变成全绿通行信号，部分区域变成红色禁行信号，自动生成安全紧急撤离和救援通道，最大限度的提高救援、撤离效率。

地面AI管理服务器提供第三方通信接口，可与其他系统进行通信数据共享。

4.2本地监测

系统可实时监测显示各路口设备、车辆和人员的状态数据，如设备运行状态、车辆是否在检测区和车辆进出统计等。

4.3信号联络和通讯

系统具有视频通讯功能，可对井下单个路口相机进行语音对讲。通过配置综合接入网关和声光报警器联动，还可实现本地化报警功能。

4.4视频监视

   由矿用摄像仪和流媒体视频服务器等组成。通过在运输线关键点位安装视频摄像仪，实现现场各关键路口的实时监视，便于地面操作人员及时了解现场情况。

5、结束语

煤矿井下AI视频智能交通控制系统是建设注重的是不断贴近井下实际应用，利用不断发展的AI人工智能技术和自动化技术服务于煤矿安全管理。系统的投入使用，不仅最大程度减少井下人员数量，提高了矿井的运输效率，减少了安全隐患，而且极大的方便了操作员的操作与管理，减轻了劳动强度，使其真正有效的服务于安全生产，具有较高的研究价值。

参考文献

[1]任荷.煤矿井下运输管理系统[J].计算机系统应用.2011.5

[2]刘一江.井下交通信号控制及指挥系统的研究与实现[J].计算机测量与控制,2008.01

作者简介：张帅（1992.2-),供职于华洋通信科技股份有限公司，主要负责矿山安全监控监测、综合信息化等工程的项目调研、设计、建设。

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