基于紅外熱釋和視頻聯(lián)合檢測(cè)的架空乘人裝置智能調(diào)速裝置研究

李 龍

（山西馬堡煤業(yè)有限公司， 山西 長(zhǎng)治 046000）

引言

煤礦架空乘人裝置是一種運(yùn)輸能力強(qiáng)、運(yùn)輸距離遠(yuǎn)、成本相對(duì)較低的井下輔助運(yùn)輸設(shè)備,對(duì)提高煤礦生產(chǎn)效率以及降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度有著很大作用。工人們乘坐架空乘人裝置的時(shí)間多為上下班交接過(guò)程的時(shí)間段，此階段架空乘人裝置負(fù)載較大設(shè)備以額定速度運(yùn)行，其余時(shí)間段無(wú)人員乘坐時(shí)設(shè)備仍以額定速度運(yùn)行。在此期間設(shè)備消耗的電能及設(shè)備運(yùn)行期間的零部件磨損是一種很大的浪費(fèi)。采用人體紅外識(shí)別和AI視覺(jué)識(shí)別的智能調(diào)速裝置系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)定制的控制算法可以實(shí)現(xiàn)對(duì)架空乘人裝置運(yùn)行速度的智能監(jiān)測(cè)與控制，使得對(duì)架空乘人裝置的監(jiān)測(cè)能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)人值守[1]。

1 架空乘人裝置智能調(diào)速裝置組成結(jié)構(gòu)

架空乘人裝置智能監(jiān)測(cè)運(yùn)行調(diào)速裝置主要包括礦用隔爆兼本質(zhì)安全型電控箱、礦用熱釋紅外光控傳感器、礦用本安型人員智能識(shí)別攝像頭、礦用耐潮防水LED顯示屏、礦用光控傳感器及控制電纜等[2]。

架空乘人裝置智能監(jiān)測(cè)運(yùn)行調(diào)速裝置整個(gè)系統(tǒng)拓?fù)淙鐖D1所示。

2 架空乘人裝置智能調(diào)速裝置技術(shù)原理

架空乘人裝置智能調(diào)速裝置采用人體紅外識(shí)別和AI視覺(jué)識(shí)別，并經(jīng)過(guò)定制的控制算法可以實(shí)現(xiàn)對(duì)架空乘人裝置運(yùn)行速度的智能監(jiān)測(cè)與控制。當(dāng)有人員使用架空乘人裝置上下井時(shí)設(shè)備進(jìn)入額定速度運(yùn)行模式；當(dāng)短時(shí)間內(nèi)沒(méi)有人員使用架空乘人裝置時(shí)，系統(tǒng)控制架空乘人裝置進(jìn)入降速運(yùn)行模式；當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)架空乘人裝置無(wú)人使用且乘車區(qū)域無(wú)人員進(jìn)入，系統(tǒng)控制設(shè)備進(jìn)入停止待機(jī)模式。當(dāng)有人員需要上下井且進(jìn)入到乘車區(qū)域時(shí)，該裝置系統(tǒng)可以控制架空乘人裝置自動(dòng)進(jìn)入額定速度運(yùn)行模式[3]。架空乘人裝置調(diào)速裝置用于人體紅外識(shí)別和AI視覺(jué)識(shí)別的傳感器布置如圖2所示。

圖1 架空乘人裝置智能調(diào)速裝置組成結(jié)構(gòu)圖

圖2 傳感器布置位置圖

在斜巷井上和井下的架空乘人裝置上下車區(qū)域安裝有礦用本安型紅外熱釋傳感器、礦用本安型光照傳感器和礦用本安型紅外攝像頭，當(dāng)紅外熱釋傳感器和紅外攝像頭檢測(cè)到上下車區(qū)域有工作人員，或光照傳感器檢測(cè)到工作人員礦燈的光照時(shí)，傳感器將檢測(cè)信號(hào)實(shí)時(shí)傳輸給電控箱，電控箱根據(jù)內(nèi)部PLC設(shè)定的程序和控制算法對(duì)架空乘人裝置智能調(diào)速裝置控制器進(jìn)行控制，架空乘人裝置將開(kāi)始啟動(dòng)并以設(shè)定的額定速度高速運(yùn)行，LED屏顯示“設(shè)備正在啟動(dòng)”，同時(shí)報(bào)警器進(jìn)行聲光報(bào)警提示；當(dāng)傳感器在一定時(shí)間檢測(cè)到上下車區(qū)域沒(méi)有工作人員乘坐架空乘人裝置時(shí)，系統(tǒng)控制架空乘人裝置進(jìn)入降速運(yùn)行模式；當(dāng)傳感器在長(zhǎng)時(shí)間檢測(cè)到上下車區(qū)域沒(méi)有工作人員乘坐架空乘人裝置時(shí)，系統(tǒng)控制架空乘人裝置進(jìn)入停止待機(jī)狀態(tài)；當(dāng)傳感器重新檢測(cè)到上下車區(qū)域有工作人員時(shí)，在工作人員上車后，系統(tǒng)控制架空乘人裝置啟動(dòng)并以額定速度高速運(yùn)行。

利用紅外熱釋傳感器與視頻監(jiān)測(cè)器協(xié)同工作的多目標(biāo)跟蹤識(shí)別，可以充分利用兩種檢測(cè)方式的優(yōu)勢(shì)，彌補(bǔ)了在目標(biāo)跟蹤識(shí)別的不足。

3 架空乘人裝置智能監(jiān)測(cè)運(yùn)行調(diào)速裝置的設(shè)備功能特點(diǎn)

該調(diào)速裝置具有以下功能：裝置系統(tǒng)電源為煤礦常用127 V照明電源（電壓可定制660 V），無(wú)需進(jìn)行轉(zhuǎn)換，功率不大于500 W；架空乘人裝置啟動(dòng)時(shí)可以發(fā)出語(yǔ)音預(yù)警，啟動(dòng)重復(fù)預(yù)警三遍“設(shè)備正在啟動(dòng)”，同時(shí)LED顯示器顯示裝置開(kāi)車倒計(jì)時(shí)剩余時(shí)間（顯示內(nèi)容及語(yǔ)音內(nèi)容可以定制）；監(jiān)控架空乘人裝置使用情況，同時(shí)根據(jù)架空乘人裝置的使用情況對(duì)設(shè)備的運(yùn)行速度進(jìn)行智能調(diào)節(jié)，當(dāng)有人使用時(shí)設(shè)備進(jìn)入額定速度運(yùn)行模式，短時(shí)間內(nèi)無(wú)人使用時(shí)即進(jìn)入到降速運(yùn)行模式，長(zhǎng)時(shí)間（時(shí)間可調(diào)節(jié)）無(wú)人使用則控制設(shè)備進(jìn)入停止待機(jī)模式（且時(shí)間長(zhǎng)度可以自行設(shè)定）。

智能監(jiān)測(cè)運(yùn)行調(diào)速裝置的設(shè)備功能特點(diǎn)具體有：

1）雙重監(jiān)測(cè)：為了準(zhǔn)確監(jiān)控上下車區(qū)域人員情況，系統(tǒng)設(shè)置紅外人員探測(cè)傳感器和礦用人員智能識(shí)別攝像頭雙重監(jiān)測(cè)，紅外探測(cè)和圖像識(shí)別雙重技術(shù)結(jié)合，使得監(jiān)控效果更加準(zhǔn)確和靈敏。

2）區(qū)域可調(diào)：紅外熱釋人員探測(cè)傳感器和礦用本安型紅外攝像頭可根據(jù)井下實(shí)際情況調(diào)整角度與安裝方位，進(jìn)而調(diào)整監(jiān)控區(qū)域的范圍。

3）傳感器可選：可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，結(jié)合使用單位的意見(jiàn)，配置不通類型和數(shù)量的探測(cè)傳感器。紅外熱釋人員探測(cè)傳感器為扇形檢測(cè)式，測(cè)人不測(cè)物，檢測(cè)準(zhǔn)確性和精度高。

4）智能多段定速調(diào)節(jié)：通過(guò)監(jiān)控架空乘人裝置的人員乘坐情況，智能調(diào)節(jié)架空乘人裝置的運(yùn)行速度。實(shí)現(xiàn)有人使用時(shí)系統(tǒng)控制設(shè)備進(jìn)入額定速度運(yùn)行模式，短時(shí)間內(nèi)無(wú)人使用時(shí)進(jìn)入降速運(yùn)行模式，長(zhǎng)時(shí)間無(wú)人使用時(shí)進(jìn)入停止待機(jī)模式。

5）節(jié)能降耗：通過(guò)本裝置集成的控制算法對(duì)架空乘人裝置進(jìn)行監(jiān)控和控制，減少無(wú)人使用時(shí)設(shè)備的運(yùn)行時(shí)間，達(dá)到節(jié)能降耗、減少設(shè)備機(jī)械磨損、延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命的目的。

6）停機(jī)喚醒方式多樣化：系統(tǒng)可選配光照傳感器與紅外熱釋傳感器及人體識(shí)別攝像頭混合使用（并聯(lián)或串聯(lián)使用），用于某些人員頻繁勞作的場(chǎng)合，以減少信號(hào)誤動(dòng)作頻繁啟動(dòng)設(shè)備的情況。

4 裝置投入運(yùn)行后所取得的效果

架空乘人裝置智能監(jiān)測(cè)運(yùn)行調(diào)速裝置的投入運(yùn)行，可以實(shí)時(shí)智能監(jiān)測(cè)“候車”狀態(tài)，操作方便，系統(tǒng)反應(yīng)迅速可靠，能夠有效保障人員安全，實(shí)現(xiàn)了井下架空乘人裝置的智能調(diào)速以及無(wú)人值守，有效減少了架空乘人裝置的耗電量和相關(guān)零部件的磨損程度。系統(tǒng)裝置設(shè)備較少便于安裝，節(jié)省空間，提高了煤礦自動(dòng)化、數(shù)字化水平。