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。