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        煤礦井下AI智能交通控制系統(tǒng)

        2021-01-10 10:24:39趙金升高亞超張帥袁峰
        科學(xué)與生活 2021年26期
        關(guān)鍵詞:智能分析智能交通人工智能

        趙金升 高亞超 張帥 袁峰

        摘要:基于視頻智能分析技術(shù)的井下AI智能交通控制系統(tǒng)就是針對(duì)井下復(fù)雜交通路況而設(shè)計(jì)的。系統(tǒng)采用最新的AI人工智能分析技術(shù),識(shí)別車(chē)輛的行駛情況、車(chē)輛狀態(tài)、車(chē)輛類(lèi)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(chǎng)所的紅綠燈,使車(chē)輛可以有序,高效的通行,同時(shí)具備車(chē)輛闖紅燈、超速等違章行為的抓拍及交通流量統(tǒng)計(jì)功能。解決井下無(wú)軌膠輪車(chē)堵塞、空等紅燈等問(wèn)題,實(shí)現(xiàn)井下無(wú)軌膠輪車(chē)的安全、高效運(yùn)行,實(shí)現(xiàn)井下車(chē)輛管理的合理性和科學(xué)性。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了交通管理的信息化、數(shù)字化和智能化水平。

        關(guān)鍵詞:人工智能;智能分析;無(wú)軌膠輪車(chē):智能交通

        引言

        煤礦井下無(wú)軌膠輪車(chē)填補(bǔ)了井下軌道交通的空白,該運(yùn)輸方式優(yōu)點(diǎn)眾多,靈活、便捷,運(yùn)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(lèi)問(wèn)題,膠輪車(chē)在井下運(yùn)行時(shí)會(huì)出現(xiàn)單行巷道會(huì)車(chē)、坡道會(huì)車(chē)、巷道交叉口擁堵等問(wèn)題,借助紅綠燈能有效解決此問(wèn)題,但傳統(tǒng)的計(jì)時(shí)紅綠燈嚴(yán)重影響通行效率,出現(xiàn)巷道無(wú)車(chē)司機(jī)也需停車(chē)等待,因此智能交通控制系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生,該系統(tǒng)能有效解決井下無(wú)軌膠輪車(chē)的高效通行問(wèn)題。

        1、系統(tǒng)研究背景及意義

        近年來(lái),無(wú)軌膠輪車(chē)在煤礦運(yùn)輸中得到了廣泛的應(yīng)用,彌補(bǔ)了傳統(tǒng)運(yùn)輸體系中設(shè)備多、速度慢、成本高以及安全性差的問(wèn)題。提升煤礦生產(chǎn)能力的同時(shí),也提升了礦物運(yùn)輸?shù)男?。無(wú)軌膠輪車(chē)不僅可以運(yùn)輸人,還可以運(yùn)輸設(shè)備、材料等,裝載完成即可直達(dá)終點(diǎn),實(shí)現(xiàn)了點(diǎn)對(duì)點(diǎn)直接運(yùn)輸。但是井下無(wú)軌膠輪運(yùn)輸車(chē)受限于井下地質(zhì)構(gòu)造,井下彎道多、岔口多,在行駛時(shí)經(jīng)常會(huì)遇到難以錯(cuò)車(chē)或擁堵的現(xiàn)象,嚴(yán)重影響車(chē)輛運(yùn)輸?shù)乃俾?,從而降低煤礦的生產(chǎn)效率,所以井下交通控制系統(tǒng)成為煤礦井下生產(chǎn)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(xiàn)代化礦井專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的交通安全管理和調(diào)度系統(tǒng),用于礦井輔助運(yùn)輸?shù)母鞣N車(chē)輛交通調(diào)度指揮。主要由井下路口紅綠燈的自動(dòng)控制、車(chē)輛的識(shí)別與定位檢測(cè)、人員的識(shí)別與定位檢測(cè)、車(chē)輛闖紅燈抓拍、車(chē)輛超速抓拍、聲光告警系統(tǒng)等部分組成。系統(tǒng)通過(guò)對(duì)路口的視頻圖像進(jìn)行AI分析,實(shí)時(shí)識(shí)別井下車(chē)輛的行駛情況、車(chē)輛狀態(tài)、車(chē)輛類(lèi)別以及行人狀態(tài),智能控制巷道口紅綠燈狀態(tài),使得車(chē)輛可以有序、安全高效的通行,同時(shí)具備車(chē)輛闖紅燈、超速等違章行為的抓拍及交通流量統(tǒng)計(jì)功能。解決了礦井下無(wú)軌膠輪車(chē)堵塞、空等紅燈等問(wèn)題。通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、統(tǒng)計(jì),可以生成當(dāng)前井下各路口車(chē)輛類(lèi)型、數(shù)量、車(chē)輛及人員違章等多種匯總信息,以便于進(jìn)一步優(yōu)化交通管理。

        3、系統(tǒng)功能

        (1)實(shí)現(xiàn)了各路口車(chē)輛、行人識(shí)別和流量統(tǒng)計(jì),智能控制路口紅綠燈,指揮車(chē)輛次序通行,既提高了運(yùn)行效率,又消除了安全隱患。

        (2)可以識(shí)別車(chē)輛類(lèi)型,是否為重載貨車(chē),是否為上坡車(chē)輛等等,這樣就可以?xún)?yōu)先讓重載、載人、下坡車(chē)輛優(yōu)先通過(guò)路口。

        (3)可以識(shí)別行人是否經(jīng)過(guò)路口,檢測(cè)到行人時(shí),路口聲光報(bào)警器可以語(yǔ)音提示行人和司機(jī)注意行車(chē)安全。

        (4)可以識(shí)別行人、車(chē)輛闖紅燈違章行為,當(dāng)出現(xiàn)違章時(shí),會(huì)利用聲光報(bào)警器語(yǔ)音提示行人、司機(jī)違章行為,同時(shí)將違章信息上傳給地面,可查詢(xún)歷史違章記錄。

        (5)控制單行巷道車(chē)輛數(shù)量,防止兩車(chē)在巷道內(nèi)會(huì)車(chē)造成極大的安全隱患。

        (6)具備車(chē)輛超速抓拍功能,可以擴(kuò)展區(qū)域測(cè)速功能。

        4、系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計(jì)

        煤礦井下智能交通管理系統(tǒng)根據(jù)井下路口情況,分為巷道岔口、單行巷道和區(qū)間測(cè)速等應(yīng)用場(chǎng)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(cè)速用于指定巷道區(qū)間的車(chē)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(bào)警、數(shù)據(jù)的記錄和展示,必要時(shí)可以遠(yuǎn)程手動(dòng)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(dú)立運(yùn)行,實(shí)時(shí)檢測(cè)路口交通情況,自動(dòng)控制紅綠燈動(dòng)作。必要時(shí)也可進(jìn)行人工手動(dòng)控制紅綠燈。

        岔道口每個(gè)路口分別安裝本安型攝像儀兩臺(tái),紅綠燈和聲光報(bào)警器各一臺(tái)。攝像儀安裝在岔口附近,用于拍攝車(chē)輛進(jìn)出路口和闖紅燈。另一臺(tái)安裝在據(jù)路口至少50米外,拍攝角度正對(duì)車(chē)輛去路口方向,用于車(chē)輛預(yù)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(bào)警器各一臺(tái)。攝像儀用于拍攝車(chē)輛進(jìn)出路口和闖紅燈。

        3)區(qū)間測(cè)速

        在需要限速的巷道,在起始點(diǎn)分別安裝1臺(tái)本圖像處理(智能抓拍)攝像儀,對(duì)通過(guò)的車(chē)輛進(jìn)行抓拍,通過(guò)計(jì)算測(cè)量通過(guò)起始點(diǎn)的時(shí)間判斷車(chē)輛是否超速,對(duì)超速車(chē)輛進(jìn)行報(bào)警并記錄,就地的聲光報(bào)警器和LED顯示屏對(duì)司機(jī)進(jìn)行警示。

        (4)系統(tǒng)測(cè)量?jī)?yōu)勢(shì)

        1)通過(guò)視頻智能識(shí)別分析、智能識(shí)別以及跟蹤技術(shù),對(duì)井下膠輪車(chē)通行紅綠燈進(jìn)行智能控制,有效地實(shí)現(xiàn)了對(duì)各個(gè)交通路口車(chē)輛、行人識(shí)別和管理,智能管理紅綠燈路口次序通行,不僅提高了運(yùn)行效率,而且消除了安全隱患。

        采用通信協(xié)議,將車(chē)輛的實(shí)時(shí)狀態(tài)反饋給管理服務(wù)器,AI管理服務(wù)器進(jìn)行智能調(diào)度算法分析,通過(guò)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(wǎng)關(guān),并根據(jù)預(yù)設(shè)的各個(gè)子程序?qū)t綠燈和聲光報(bào)警器進(jìn)行準(zhǔn)確輸出,以保證井下車(chē)輛的行駛的高效性和人員行為的安全性。

        2)可以識(shí)別車(chē)輛類(lèi)型,是否為重載貨車(chē),是否為上坡車(chē)輛等等,這樣

        3)可以識(shí)別行人是否經(jīng)過(guò)路口,這樣當(dāng)檢測(cè)到行人時(shí),路口聲光報(bào)警器可以語(yǔ)音提示行人和司機(jī)注意行車(chē)安全。

        4)可以識(shí)別行人、車(chē)輛違章闖紅燈行為,當(dāng)出現(xiàn)違章時(shí),會(huì)首先利用路口聲光報(bào)警器語(yǔ)音提示行人、司機(jī)違章行為,同時(shí)將違章信息上傳給地面。通過(guò)管理軟件彈窗顯示違章信息也可查詢(xún)歷史違章記錄。

        5)控制單行巷道車(chē)輛數(shù)量,保證單行巷道內(nèi)只有一輛車(chē)輛通行,防止兩車(chē)在巷道內(nèi)會(huì)車(chē),造成極大的安全隱患。

        6)具備車(chē)輛超速抓拍功能,可以擴(kuò)展區(qū)域測(cè)速功能。

        7)采用邊、端計(jì)算設(shè)計(jì),具有可靠性高,實(shí)時(shí)性好,當(dāng)出現(xiàn)井下網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器設(shè)備異常時(shí),系統(tǒng)仍能正常工作。

        8)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)地面對(duì)井下各點(diǎn)紅綠燈設(shè)備的集中管理,通過(guò)地面管理軟件,可以判斷出各點(diǎn)的紅綠燈運(yùn)行狀況,能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障并及時(shí)處理恢復(fù)。

        9)可以對(duì)每個(gè)路口出入車(chē)輛數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì),這樣就可以根據(jù)各路線的繁忙程度合理調(diào)整優(yōu)化行車(chē)路線。

        10)可以實(shí)現(xiàn)地面或井下對(duì)各個(gè)路口紅綠燈狀態(tài)進(jìn)行人為干預(yù),必要時(shí)可以在地面通過(guò)客戶(hù)端軟件或井下手動(dòng)操控紅綠燈控制器,人為干預(yù)井下通行狀況。

        11)通過(guò)各個(gè)路口出入車(chē)輛的數(shù)據(jù),根據(jù)產(chǎn)能狀況,可以判斷運(yùn)輸效率是否合理,為地面車(chē)輛合理調(diào)配提供數(shù)據(jù)支撐。

        12)根據(jù)礦區(qū)安全特點(diǎn),劃定危險(xiǎn)來(lái)臨時(shí)的疏散和救援通道,危險(xiǎn)來(lái)臨,依照實(shí)現(xiàn)劃定好的緊急通道,部分區(qū)域會(huì)變成全綠通行信號(hào),部分區(qū)域變成紅色禁行信號(hào),自動(dòng)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(shí)現(xiàn)是依托攝像儀監(jiān)控和智能分析算法來(lái)實(shí)現(xiàn),其造價(jià)低廉,安裝簡(jiǎn)便,運(yùn)行可靠。系統(tǒng)不僅僅只是完成紅綠燈的智能升級(jí),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(chē)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(yùn)輸效率,降低運(yùn)輸成本,減少事故率。

        6、結(jié)語(yǔ)

        系統(tǒng)成熟可靠,有自動(dòng)和人工干預(yù)兩種模式自由切換,并具有語(yǔ)音、圖象以及報(bào)警功能;系統(tǒng)具備智能控制膠輪車(chē)通行,同時(shí)具有闖紅燈和超速抓拍功能,存儲(chǔ)周期長(zhǎng),自動(dòng)實(shí)時(shí)報(bào)警,語(yǔ)音現(xiàn)場(chǎng)提示等功能。系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)不需人工干預(yù),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(yīng)用和推廣價(jià)值。

        參考文獻(xiàn):

        [1]趙金升. 智能化礦山建設(shè)[J]. 科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào). 2019,16(19):55-56.

        作者簡(jiǎn)介:趙金升(1987.10-),江蘇徐州 漢族 本科 項(xiàng)目經(jīng)理 系統(tǒng)集成項(xiàng)目管理工程師 中級(jí)工程師 目前主要從事煤礦綜合自動(dòng)化、信息化、智能化系統(tǒng)調(diào)研、設(shè)計(jì)、建設(shè)。課題編號(hào):2018YFC0808302。

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