趙金升 高亞超 張帥 袁峰
摘要:基于視頻智能分析技術的井下AI智能交通控制系統(tǒng)就是針對井下復雜交通路況而設計的。系統(tǒng)采用最新的AI人工智能分析技術,識別車輛的行駛情況、車輛狀態(tài)、車輛類別以及行人狀態(tài),智能控制巷道交叉口、單行巷道出入口等場所的紅綠燈,使車輛可以有序,高效的通行,同時具備車輛闖紅燈、超速等違章行為的抓拍及交通流量統(tǒng)計功能。解決井下無軌膠輪車堵塞、空等紅燈等問題,實現井下無軌膠輪車的安全、高效運行,實現井下車輛管理的合理性和科學性。系統(tǒng)實現了交通管理的信息化、數字化和智能化水平。
關鍵詞:人工智能;智能分析;無軌膠輪車:智能交通
引言
煤礦井下無軌膠輪車填補了井下軌道交通的空白,該運輸方式優(yōu)點眾多,靈活、便捷,運輸效率高。但井下環(huán)境特殊,巷道寬窄不一,單行巷道、巷道交叉口眾多,如不能解決此類問題,膠輪車在井下運行時會出現單行巷道會車、坡道會車、巷道交叉口擁堵等問題,借助紅綠燈能有效解決此問題,但傳統(tǒng)的計時紅綠燈嚴重影響通行效率,出現巷道無車司機也需停車等待,因此智能交通控制系統(tǒng)應運而生,該系統(tǒng)能有效解決井下無軌膠輪車的高效通行問題。
1、系統(tǒng)研究背景及意義
近年來,無軌膠輪車在煤礦運輸中得到了廣泛的應用,彌補了傳統(tǒng)運輸體系中設備多、速度慢、成本高以及安全性差的問題。提升煤礦生產能力的同時,也提升了礦物運輸的效率。無軌膠輪車不僅可以運輸人,還可以運輸設備、材料等,裝載完成即可直達終點,實現了點對點直接運輸。但是井下無軌膠輪運輸車受限于井下地質構造,井下彎道多、岔口多,在行駛時經常會遇到難以錯車或擁堵的現象,嚴重影響車輛運輸的速率,從而降低煤礦的生產效率,所以井下交通控制系統(tǒng)成為煤礦井下生產必不可少的系統(tǒng)。
2、系統(tǒng)概述
煤礦井下AI智能交通控制系統(tǒng)是為現代化礦井專門設計的交通安全管理和調度系統(tǒng),用于礦井輔助運輸的各種車輛交通調度指揮。主要由井下路口紅綠燈的自動控制、車輛的識別與定位檢測、人員的識別與定位檢測、車輛闖紅燈抓拍、車輛超速抓拍、聲光告警系統(tǒng)等部分組成。系統(tǒng)通過對路口的視頻圖像進行AI分析,實時識別井下車輛的行駛情況、車輛狀態(tài)、車輛類別以及行人狀態(tài),智能控制巷道口紅綠燈狀態(tài),使得車輛可以有序、安全高效的通行,同時具備車輛闖紅燈、超速等違章行為的抓拍及交通流量統(tǒng)計功能。解決了礦井下無軌膠輪車堵塞、空等紅燈等問題。通過對數據的存儲、統(tǒng)計,可以生成當前井下各路口車輛類型、數量、車輛及人員違章等多種匯總信息,以便于進一步優(yōu)化交通管理。
3、系統(tǒng)功能
(1)實現了各路口車輛、行人識別和流量統(tǒng)計,智能控制路口紅綠燈,指揮車輛次序通行,既提高了運行效率,又消除了安全隱患。
(2)可以識別車輛類型,是否為重載貨車,是否為上坡車輛等等,這樣就可以優(yōu)先讓重載、載人、下坡車輛優(yōu)先通過路口。
(3)可以識別行人是否經過路口,檢測到行人時,路口聲光報警器可以語音提示行人和司機注意行車安全。
(4)可以識別行人、車輛闖紅燈違章行為,當出現違章時,會利用聲光報警器語音提示行人、司機違章行為,同時將違章信息上傳給地面,可查詢歷史違章記錄。
(5)控制單行巷道車輛數量,防止兩車在巷道內會車造成極大的安全隱患。
(6)具備車輛超速抓拍功能,可以擴展區(qū)域測速功能。
4、系統(tǒng)詳細設計
煤礦井下智能交通管理系統(tǒng)根據井下路口情況,分為巷道岔口、單行巷道和區(qū)間測速等應用場景。巷道岔口智能控制用于井下岔口(三岔口、四岔口等)路口紅綠燈智能管理。單行巷道紅綠燈控制用于單向通行巷道出入口的紅綠燈智能控制。區(qū)間測速用于指定巷道區(qū)間的車輛限速控制。
1)巷道岔口紅綠燈智能控制
系統(tǒng)分井上和井下兩大部分,井上部分作為視頻、報警、數據的記錄和展示,必要時可以遠程手動操控井下紅綠燈。井下部分作為路口交通燈控制核心部分,可脫離井上部分獨立運行,實時檢測路口交通情況,自動控制紅綠燈動作。必要時也可進行人工手動控制紅綠燈。
岔道口每個路口分別安裝本安型攝像儀兩臺,紅綠燈和聲光報警器各一臺。攝像儀安裝在岔口附近,用于拍攝車輛進出路口和闖紅燈。另一臺安裝在據路口至少50米外,拍攝角度正對車輛去路口方向,用于車輛預判斷。
2)單行巷道紅綠燈智能控制
在單行巷道的上行口和下行口分別安裝攝像儀、紅綠燈和聲光報警器各一臺。攝像儀用于拍攝車輛進出路口和闖紅燈。
3)區(qū)間測速
在需要限速的巷道,在起始點分別安裝1臺本圖像處理(智能抓拍)攝像儀,對通過的車輛進行抓拍,通過計算測量通過起始點的時間判斷車輛是否超速,對超速車輛進行報警并記錄,就地的聲光報警器和LED顯示屏對司機進行警示。
(4)系統(tǒng)測量優(yōu)勢
1)通過視頻智能識別分析、智能識別以及跟蹤技術,對井下膠輪車通行紅綠燈進行智能控制,有效地實現了對各個交通路口車輛、行人識別和管理,智能管理紅綠燈路口次序通行,不僅提高了運行效率,而且消除了安全隱患。
采用通信協(xié)議,將車輛的實時狀態(tài)反饋給管理服務器,AI管理服務器進行智能調度算法分析,通過控制協(xié)議將紅綠燈通行信息發(fā)給隔爆兼本安型綜合接入網關,并根據預設的各個子程序對紅綠燈和聲光報警器進行準確輸出,以保證井下車輛的行駛的高效性和人員行為的安全性。
2)可以識別車輛類型,是否為重載貨車,是否為上坡車輛等等,這樣
3)可以識別行人是否經過路口,這樣當檢測到行人時,路口聲光報警器可以語音提示行人和司機注意行車安全。
4)可以識別行人、車輛違章闖紅燈行為,當出現違章時,會首先利用路口聲光報警器語音提示行人、司機違章行為,同時將違章信息上傳給地面。通過管理軟件彈窗顯示違章信息也可查詢歷史違章記錄。
5)控制單行巷道車輛數量,保證單行巷道內只有一輛車輛通行,防止兩車在巷道內會車,造成極大的安全隱患。
6)具備車輛超速抓拍功能,可以擴展區(qū)域測速功能。
7)采用邊、端計算設計,具有可靠性高,實時性好,當出現井下網絡、服務器設備異常時,系統(tǒng)仍能正常工作。
8)系統(tǒng)實現地面對井下各點紅綠燈設備的集中管理,通過地面管理軟件,可以判斷出各點的紅綠燈運行狀況,能夠及時發(fā)現設備故障并及時處理恢復。
9)可以對每個路口出入車輛數據進行統(tǒng)計,這樣就可以根據各路線的繁忙程度合理調整優(yōu)化行車路線。
10)可以實現地面或井下對各個路口紅綠燈狀態(tài)進行人為干預,必要時可以在地面通過客戶端軟件或井下手動操控紅綠燈控制器,人為干預井下通行狀況。
11)通過各個路口出入車輛的數據,根據產能狀況,可以判斷運輸效率是否合理,為地面車輛合理調配提供數據支撐。
12)根據礦區(qū)安全特點,劃定危險來臨時的疏散和救援通道,危險來臨,依照實現劃定好的緊急通道,部分區(qū)域會變成全綠通行信號,部分區(qū)域變成紅色禁行信號,自動生成安全緊急撤離和救援通道,最大限度的提高救援、撤離效率。
5、效益分析
系統(tǒng)功能的實現是依托攝像儀監(jiān)控和智能分析算法來實現,其造價低廉,安裝簡便,運行可靠。系統(tǒng)不僅僅只是完成紅綠燈的智能升級,它使井下交通控制系統(tǒng)的功能得到了極大地提升和挖掘。提高井下膠輪車行駛的安全性和通行效率。大大降低煤礦工作量,提高煤礦運輸效率,降低運輸成本,減少事故率。
6、結語
系統(tǒng)成熟可靠,有自動和人工干預兩種模式自由切換,并具有語音、圖象以及報警功能;系統(tǒng)具備智能控制膠輪車通行,同時具有闖紅燈和超速抓拍功能,存儲周期長,自動實時報警,語音現場提示等功能。系統(tǒng)正常運行時不需人工干預,規(guī)避人員操作失誤等,大大提高煤礦智能水平,具有廣泛的應用和推廣價值。
參考文獻:
[1]趙金升. 智能化礦山建設[J]. 科技創(chuàng)新導報. 2019,16(19):55-56.
作者簡介:趙金升(1987.10-),江蘇徐州 漢族 本科 項目經理 系統(tǒng)集成項目管理工程師 中級工程師 目前主要從事煤礦綜合自動化、信息化、智能化系統(tǒng)調研、設計、建設。課題編號:2018YFC0808302。