電鏟、卡車盲區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用

摘 要：隨著露天礦山開采逐步向規(guī)?；⒋笮突l(fā)展，開采所使用的設(shè)備從外形尺寸到生產(chǎn)能力都在與日俱增，而電鏟、卡車等設(shè)備由于體積過于巨大，駕駛員無法實(shí)時(shí)掌握盲區(qū)的視野及回轉(zhuǎn)半徑，生產(chǎn)過程中特別容易與裝載設(shè)備發(fā)生磕碰事故?；诖?，在卡車、電鏟上安裝前后左右4個(gè)攝像頭對(duì)盲區(qū)進(jìn)行拍攝，將所拍攝視頻圖像顯示在駕駛室內(nèi)的顯示屏上，同時(shí)根據(jù)車輛方向盤轉(zhuǎn)角及擋位信息自動(dòng)放大顯示屏上相對(duì)應(yīng)的盲區(qū)圖像;每一個(gè)攝像頭上設(shè)置自動(dòng)噴水清洗裝置，駕駛員在駕駛室內(nèi)即可控制自動(dòng)噴水清洗裝置，有效解決了露天礦電鏟、卡車等設(shè)備盲區(qū)面積過大、容易發(fā)生事故的問題，保障了安全生產(chǎn)。

關(guān)鍵詞：露天礦;電鏟;卡車;盲區(qū);安全生產(chǎn)

1 ? ?問題的提出

大型礦用卡車和電鏟等設(shè)備的盲區(qū)，是指設(shè)備操作人員的視線所不能看到的設(shè)備工作運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)所處的空間區(qū)域。它是由于設(shè)備的龐大和駕駛室設(shè)計(jì)布置所形成且客觀存在的。圖1所示為星月CMJ-10卡車的視野盲區(qū)示意圖，其前方、左右兩側(cè)盲區(qū)均達(dá)到40 m，車后的盲區(qū)更是達(dá)到60 m。如此大的盲區(qū)面積對(duì)駕駛員的經(jīng)驗(yàn)、熟練度以及對(duì)礦區(qū)道路環(huán)境的熟悉程度均有著嚴(yán)格的要求，也增加了發(fā)生交通事故的概率。近幾年來，我國露天煤礦各類礦用電鏟、卡車交通事件頻發(fā)，車輛碰撞甚至跌落懸崖等事故時(shí)有發(fā)生，且呈逐年增加趨勢，直接和間接經(jīng)濟(jì)損失非常驚人，形勢十分嚴(yán)峻。

目前，在解決車輛視野盲區(qū)的問題上，國內(nèi)提出過多種方法，例如在《淺談重型載貨汽車視野盲區(qū)解決方法》[1]中采用4個(gè)攝像頭分別設(shè)置在卡車前后左右方向，采用7寸顯示器進(jìn)行顯示。在《360度3D全景環(huán)視系統(tǒng)天邁科技對(duì)車輛盲區(qū)技術(shù)的思考與應(yīng)用》[2]中提出了通過前后左右4個(gè)攝像頭采集車輛盲區(qū)圖像，再通過核心算法進(jìn)行畸變還原、無縫拼接形成360°空中鳥瞰圖，使得司機(jī)可以直接查看車輛所處的位置和周邊情況。

然而，上述方法是針對(duì)重型卡車和公交車所提出的方案，對(duì)于露天礦所采用的卡車、電鏟設(shè)備，其規(guī)模要遠(yuǎn)大于公共道路交通中的公交車和重型卡車，例如930E型號(hào)的卡車，其長度超過17 m，寬度超過8 m，高度超過6 m，盲區(qū)面積要遠(yuǎn)大于公交車和重型卡車的盲區(qū)面積，司機(jī)在駕駛室內(nèi)操作時(shí)并不能直觀地獲取指定區(qū)域的盲區(qū)圖像，上述方案并不適用于露天礦中的大型電鏟和卡車。另一方面，上述方法是針對(duì)重型卡車和大型公交車設(shè)計(jì)的盲區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)，其工作環(huán)境通常為公共道路，工作環(huán)境較好，而露天礦的工作環(huán)境較為惡劣，灰塵、泥土等都會(huì)嚴(yán)重影響攝像頭的拍攝，尤其在雨后，泥土在車輪的轉(zhuǎn)動(dòng)作用下極易粘到攝像頭上，從而對(duì)視野造成嚴(yán)重影響，上述方案并不能解決這個(gè)問題。

2 ? ?電鏟、卡車盲區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)

2.1 ? ?設(shè)備的安裝

在電鏟駕駛室平臺(tái)前上沿正中、后機(jī)棚正上方、左右機(jī)棚旁邊各安裝1臺(tái)攝像機(jī)，在駕駛室內(nèi)設(shè)置1臺(tái)10寸液晶四畫面切換顯示器，在每一個(gè)攝像頭旁設(shè)置紅外補(bǔ)光裝置，實(shí)現(xiàn)夜視補(bǔ)光功能，當(dāng)車夜行時(shí)，攝像機(jī)會(huì)自動(dòng)打開紅外系統(tǒng)，顯示夜視畫面。盲區(qū)廣角為120°，有效可視距離可達(dá)60 m。

2.2 ? ?方向盤、擋位檢測及圖像切換系統(tǒng)

通過在變速桿上安裝霍爾元件[3]，對(duì)變速桿的位置進(jìn)行檢測并輸出，處理器根據(jù)變速桿的位置信息自動(dòng)將相對(duì)應(yīng)的盲區(qū)圖像放大顯示。

如圖2所示，卡車常用的變速器通常由變速桿50、旋轉(zhuǎn)中心51、換擋桿100和導(dǎo)向桿200組成，再參照?qǐng)D3，在導(dǎo)向桿200的另一端設(shè)置磁體300，當(dāng)變速桿50撥向前進(jìn)擋、空擋或者倒車擋時(shí)，磁體300的位置隨之發(fā)生變化并分別對(duì)應(yīng)3個(gè)不同的位置，在與磁體300對(duì)應(yīng)的3個(gè)不同位置處設(shè)置3個(gè)霍爾傳感器400?；魻杺鞲衅髋c處理器連接，將信號(hào)傳輸?shù)教幚砥?，處理器根?jù)霍爾傳感器發(fā)送的信號(hào)切換顯示屏上的視頻畫面，當(dāng)接收到空擋信號(hào)時(shí)，顯示屏上同時(shí)顯示前后左右4個(gè)區(qū)域的盲區(qū)圖像;當(dāng)接收到前進(jìn)擋信號(hào)時(shí)，顯示屏顯示前方盲區(qū)圖像;當(dāng)接收到倒車擋信號(hào)時(shí)，顯示屏顯示后方盲區(qū)圖像。

將方向盤轉(zhuǎn)角傳感器設(shè)置在方向盤下方的方向柱內(nèi)，并通過CAN總線與處理器連接。當(dāng)方向盤轉(zhuǎn)角傳感器檢測到向左轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度時(shí)，處理器控制顯示屏切換車輛左側(cè)的盲區(qū)圖像;當(dāng)方向盤轉(zhuǎn)角傳感器檢測到向右轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度時(shí)，處理器控制顯示屏切換車輛右側(cè)的盲區(qū)圖像。

2.3 ? ?自動(dòng)清洗系統(tǒng)

自動(dòng)清洗系統(tǒng)設(shè)置在每一個(gè)攝像頭的外圍，如圖4所示，其由電動(dòng)機(jī)、減速器、擺臂、刷頭、噴水裝置組成。噴水裝置的噴頭朝向攝像頭的鏡頭，當(dāng)司機(jī)在駕駛室發(fā)出指令后，噴水裝置向攝像頭鏡頭進(jìn)行噴水，電動(dòng)機(jī)工作，通過減速器控制擺臂擺動(dòng)，擺臂上的刷頭對(duì)攝像頭鏡頭進(jìn)行清洗，將攝像頭鏡頭上的泥土或雜物清洗干凈，保證視頻的清晰度。

2.4 ? ?遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)

在卡車、電鏟上設(shè)置4G網(wǎng)絡(luò)模塊，將攝像頭拍攝到的錄像實(shí)時(shí)傳輸?shù)街欣^服務(wù)站，再通過光纖將實(shí)時(shí)的視頻錄像傳送到監(jiān)控中心，監(jiān)控中心對(duì)所有電鏟、卡車上的盲區(qū)監(jiān)控?cái)z像頭所拍攝到的實(shí)時(shí)錄像進(jìn)行監(jiān)控。

其網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D如圖5所示。

3 ? ?結(jié)語

電鏟、卡車等通過前后左右4個(gè)攝像頭對(duì)盲區(qū)進(jìn)行拍攝，使駕駛員在駕駛室內(nèi)可以觀察所有方向的盲區(qū)圖像，并通過擋位位置以及方向盤的轉(zhuǎn)角自動(dòng)切換相對(duì)應(yīng)區(qū)域的盲區(qū)圖像，可以減少絕大部分的視野盲區(qū)，有效避免因視野盲區(qū)帶來的碰撞、跌落懸崖等事故的發(fā)生，保障礦山企業(yè)的安全生產(chǎn)。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 趙才諄.淺談重型載貨汽車視野盲區(qū)解決方法[J].酒鋼科技，2016（1）：44-49.

[2] 360度3D全景環(huán)視系統(tǒng)天邁科技對(duì)車輛盲區(qū)技術(shù)的思考與應(yīng)用[J].城市公共交通，2020（8）：121-122.

[3] 慶昌產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社.檢測換擋擋位狀態(tài)的變速器控制裝置及使用其的車輛：CN109099145A[P].2018-12-28.

收稿日期：2020-12-16

作者簡介：張來紅（1974—），男，內(nèi)蒙古錫盟人，工程師，研究方向：露天礦采礦生產(chǎn)工藝。