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。