爨璐鵬，許建民

（寶雞西北有色七一七總隊(duì)有限公司，陜西 寶雞 721000）

礦山上進(jìn)行礦石運(yùn)輸也屬于礦山安全事故的一種。礦區(qū)運(yùn)輸車輛為了節(jié)省時(shí)間和成本，很少使用小型車輛進(jìn)行運(yùn)輸。大型車輛的視覺盲區(qū)是造成交通事故的主要原因，而礦區(qū)運(yùn)輸和城市市區(qū)中的出租車不同，沒有固定的工作時(shí)間，長(zhǎng)途運(yùn)輸會(huì)導(dǎo)致司機(jī)疲勞駕駛。疲勞駕駛的危害和酒駕的危害一樣大。經(jīng)有關(guān)部門統(tǒng)計(jì)，礦山地區(qū)的礦產(chǎn)運(yùn)輸車輛發(fā)生事故的概率約為4.36次/a[1]，每次事故都有不同程度的傷亡。如果礦山運(yùn)輸?shù)臅r(shí)候可以進(jìn)行避免事故發(fā)生的預(yù)警系統(tǒng)，就可以大大減少礦山運(yùn)輸?shù)乃劳雎省?/p>

安全智能預(yù)警體系的建立的立足點(diǎn)是根據(jù)導(dǎo)致事故發(fā)生因素中最主要的4個(gè)方面。第一要素是車輛相撞，大型車輛的視野盲區(qū)會(huì)讓司機(jī)忽略周邊一些小型車輛的存在，如果不能依靠右眼進(jìn)行辨認(rèn)就只能依靠科技進(jìn)行輔助。視野盲區(qū)并非所有交通事故的遮羞布，有些礦山上的交通事故是因?yàn)樗緳C(jī)超速來不及剎車所導(dǎo)致了，而疲勞駕駛也是引起事故的主要原因。而除去司機(jī)的個(gè)人因素，車輛在駕駛過程中突然發(fā)生故障，例如剎車失靈等原因也是發(fā)生運(yùn)輸事故的一大重要原因。

1 設(shè)計(jì)交通安全預(yù)警系統(tǒng)

視野盲區(qū)分為動(dòng)態(tài)盲區(qū)和靜態(tài)盲區(qū)，無論那種盲區(qū)只要可以獲得車輛的實(shí)時(shí)地理位置就可以有效的避免。單純的GPS是無法實(shí)現(xiàn)盲區(qū)填充的，需要結(jié)合電子羅盤技術(shù)進(jìn)行定位系統(tǒng)改造。還要附加一些其他的現(xiàn)代化電子設(shè)備，電子顯示屏實(shí)時(shí)顯示位置，語音播報(bào)功能用來進(jìn)行語音預(yù)警。GPS定位運(yùn)輸車輛的位置，但由于礦山大多位于叫偏遠(yuǎn)地區(qū)，而GPS的定位在信號(hào)不佳的時(shí)候會(huì)有延遲或者偏差，所以需要電子羅盤輔助定位。同時(shí)利用該方法對(duì)附近車輛的位置進(jìn)行定位，在液晶顯示屏上將道路以網(wǎng)格形式展現(xiàn)，再顯示周邊車輛的位置。周邊車輛在顯示屏中和自身車輛采用不同的顏色代表，當(dāng)自身車輛與其他車輛距離太近的時(shí)候會(huì)發(fā)出警告。

圖1 系統(tǒng)預(yù)警區(qū)域范圍示意圖

具體設(shè)定為：顯示車輛周圍直徑為150m范圍的車輛，當(dāng)其他車輛靠近自身車輛時(shí)候開始進(jìn)行語音提示和實(shí)時(shí)位置監(jiān)控。當(dāng)兩輛車的距離小于20m時(shí)候，車輛語音系統(tǒng)發(fā)出即將相撞警告。

2 設(shè)計(jì)超速預(yù)警系統(tǒng)

采礦作業(yè)不止運(yùn)輸?shù)V產(chǎn)需要車輛，采礦的各個(gè)環(huán)節(jié)都需要車輛。實(shí)地考察、拉運(yùn)貨物、接送工人、運(yùn)輸?shù)V產(chǎn)等等，所以作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)車輛往來頻繁。再加上山區(qū)道路崎嶇顛簸，一旦車速過快很容易造成交通事故直接導(dǎo)致車毀人亡。車輛超速造成的礦山交通事故占所有交通事故的五分之一左右[2]。礦山運(yùn)輸一定要嚴(yán)格遵守交通規(guī)則。超速預(yù)警和交通事故預(yù)警在車內(nèi)的設(shè)備可以使用同一套，這樣也可以節(jié)省一部分成本。只要駕車司機(jī)出現(xiàn)超速狀態(tài)立刻發(fā)出警報(bào)。但是很多司機(jī)會(huì)存在僥幸心理，覺得前后都沒有車輛可以稍微開快一些，早些完成生產(chǎn)任務(wù)。所以在礦區(qū)和沿途也要安裝檢測(cè)車速的裝置，一旦發(fā)生車輛超速現(xiàn)象嚴(yán)格按照違規(guī)處理。車速檢測(cè)設(shè)備的運(yùn)行原理是無線信號(hào)發(fā)出依靠信號(hào)回傳反饋信息。每天進(jìn)行車輛行駛速度記錄，違規(guī)超過三次對(duì)司機(jī)進(jìn)行罰款，一個(gè)月出現(xiàn)超速現(xiàn)象給予獎(jiǎng)勵(lì)，科學(xué)手段和獎(jiǎng)懲并存的手段結(jié)合，減少車輛超速的現(xiàn)象。

3 設(shè)計(jì)疲勞駕駛預(yù)警系統(tǒng)

大型卡車一般是按照運(yùn)輸物品的體積或者運(yùn)輸次數(shù)進(jìn)行工資結(jié)算，很多司機(jī)為了多賺一些錢，白天干完活還要通宵開車賺錢。疲憊了一天的身體無論是體力還是反應(yīng)力都不如白天精力充沛的時(shí)候。司機(jī)工作強(qiáng)度大增加了事故發(fā)生的危險(xiǎn)性。疲勞駕駛的智能識(shí)別系統(tǒng)依靠的是人臉識(shí)別系統(tǒng)的應(yīng)用，主要是通過多司機(jī)眼睛部位進(jìn)行疲勞識(shí)別，除了機(jī)器識(shí)別之外，后臺(tái)還配有專業(yè)人員人工識(shí)別，以防機(jī)器對(duì)人的輕微面部表情不靈敏，測(cè)試疲勞駕駛效果不佳。無論是機(jī)器識(shí)別還是進(jìn)行補(bǔ)充的人工識(shí)別都依靠的是著名的微表情管理作為理論基礎(chǔ)，識(shí)別系統(tǒng)可以定位司機(jī)五官的位置來確定司機(jī)是否專心的目視前方，通過上眼皮和下眼皮的距離與原始數(shù)據(jù)的對(duì)比來驗(yàn)證駕駛員的困倦狀態(tài)。系統(tǒng)還可以累積司機(jī)的工作時(shí)長(zhǎng)，同一司機(jī)的駕駛時(shí)間不可超過八個(gè)小時(shí)。當(dāng)檢測(cè)到駕駛員處于疲勞狀態(tài)的時(shí)候，語音農(nóng)保系統(tǒng)會(huì)發(fā)出警告。到了行駛目的地之后，被警告司機(jī)10小時(shí)之內(nèi)不能再繼續(xù)駕駛。

4 設(shè)計(jì)車輛故障預(yù)警系統(tǒng)

車輛最危險(xiǎn)的故障就是剎車失靈，剎車失靈是解決視覺盲區(qū)之后依舊無法避免車輛相撞的原因。如果可以在車輛上安裝自動(dòng)剎車裝置，在預(yù)判車輛涉車失靈的時(shí)候自動(dòng)熄火?？梢栽谲囕v上安裝雷達(dá)裝置，可以提前監(jiān)測(cè)到車輛周圍的障礙物位置，在車輛正常行駛的時(shí)候只起到識(shí)別障礙物的作用，當(dāng)車輛剎車失靈時(shí)候，車輛與障礙物的距離小于安全距離雷達(dá)裝置直接啟動(dòng)強(qiáng)制剎車程序，避免悲劇發(fā)生。

礦區(qū)運(yùn)輸安全的最易出現(xiàn)紕漏的地方都已經(jīng)想到了有效的解決辦法，但在同一輛車上安裝四種不同的安全裝置既繁瑣有不好操作。將四種裝置合成一種功能齊全的新裝置，既可以定位語音播報(bào)[3]，又可以臉部識(shí)別疲勞駕駛，還可以在車輛剎車故障的時(shí)候發(fā)揮作用。因此該設(shè)備必需同時(shí)具備GPS定位功能、語音播報(bào)功能、面部識(shí)別功能和雷達(dá)障礙物識(shí)別幾大功能。將技術(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)單融合最終形成一體化車輛運(yùn)輸預(yù)警系統(tǒng)。系統(tǒng)融合后處理器只要實(shí)現(xiàn)的是障礙物識(shí)別，同時(shí)具備兩個(gè)雷達(dá)裝置可以將障礙物的識(shí)別安危鋪滿車輛的四周，攝像頭也全方位覆蓋了其他車輛可能出現(xiàn)的角度。車輛內(nèi)部只安裝顯示屏（附帶面部識(shí)別攝像頭）和語音播報(bào)器兩個(gè)裝置不會(huì)顯得雜亂。系統(tǒng)按照功能分為四大塊，GPS定位與定位輔助器為一個(gè)模塊，人臉識(shí)別與數(shù)據(jù)對(duì)比為一個(gè)模塊。雷達(dá)探測(cè)和強(qiáng)制剎車為一個(gè)模塊，最后語音播報(bào)和超速監(jiān)控為一個(gè)模塊。

5 仿真實(shí)驗(yàn)

礦山運(yùn)輸安全的仿真實(shí)驗(yàn)采用控制變量法，將影響礦山運(yùn)輸安全的因素列舉出來，使用理論分析會(huì)容易造成交通事故的幾項(xiàng)因素。設(shè)置幾項(xiàng)因素的固定參數(shù)值。采用傳統(tǒng)方法和本文方式進(jìn)行仿真模擬實(shí)驗(yàn)，看礦山運(yùn)輸?shù)倪^程中避開這些因素的幾率那個(gè)更高。

5.1 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備與參數(shù)設(shè)置

為了提高仿真平臺(tái)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的參考價(jià)值，采用模塊化實(shí)驗(yàn)對(duì)比的形式，首先進(jìn)行實(shí)驗(yàn)參數(shù)確定。仿真地點(diǎn)是某省東部礦山，應(yīng)用GPS定位軟件進(jìn)行模擬道路情況，在仿真平臺(tái)中設(shè)置200~350個(gè)節(jié)點(diǎn)作為道路的連接點(diǎn)。車輛和道路的參數(shù)確定之后使用軟件自動(dòng)轉(zhuǎn)化為2D圖像。

安全系數(shù)計(jì)算模塊需要計(jì)算車輛的平均速度和相對(duì)速度變化率。如果車輛在行駛過程中沒有超速，那么該車輛的平均速度也不會(huì)高于正常行駛的平均速度太多。為了防止平均速度一個(gè)數(shù)據(jù)太片面，還測(cè)試了相對(duì)速度變化率，相對(duì)速度變化率指的是開始剎車時(shí)間到車輛停車時(shí)間兩個(gè)時(shí)間點(diǎn)速度的差值，相對(duì)速度變化率越大說明行駛過程越平穩(wěn)，車輛出事故的概率就越小。

5.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

進(jìn)過仿真實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，在早中晚三個(gè)時(shí)間段進(jìn)行模擬運(yùn)輸。測(cè)算傳統(tǒng)運(yùn)輸方式和加上本文設(shè)計(jì)的運(yùn)輸體系下三次運(yùn)輸?shù)钠骄俣?，得到?shù)據(jù)繪制成圖表如下圖所示。

圖2 平均速度對(duì)比

如上圖所示，傳統(tǒng)方式礦山運(yùn)輸車輛的平均速度在60km/h以上，在晚間路上其他車輛減少的時(shí)候速度甚至達(dá)到了70km/h以上，在市區(qū)或者高速公路上這個(gè)行駛速度也是不太安全的，而礦山上山路崎嶇，半路上石頭等障礙物也有很多，超速行駛勢(shì)必會(huì)增加出現(xiàn)交通事故的概率。而安裝本文設(shè)計(jì)的安全系統(tǒng)之后，車輛的行駛速度始終保持在50km/h~55km/h之間。在安全駕駛的行車速度區(qū)間之內(nèi)，而晚間路面寬敞之后，行車速度反而下降。這是考慮到晚上光線不好，尤其礦山上路燈設(shè)施沒有市區(qū)完備，所以更應(yīng)該減速慢行，保證車輛的運(yùn)輸安全。

6 結(jié)語

本文基于礦山運(yùn)輸危險(xiǎn)性高的問題，重新設(shè)計(jì)了礦山運(yùn)輸?shù)闹悄茴A(yù)警體系。在傳統(tǒng)方式的基礎(chǔ)上安裝了更多預(yù)警裝置。最大限度的減小了車輛發(fā)生危險(xiǎn)的可能性。但是由于本文篇幅有限，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的優(yōu)勢(shì)只有一點(diǎn)，希望在接下來的研究中可以證明該體系的其他優(yōu)勢(shì)。