基于紅外熱釋和視頻聯合檢測的架空乘人裝置智能調速裝置研究

李 龍

（山西馬堡煤業有限公司， 山西 長治 046000）

引言

煤礦架空乘人裝置是一種運輸能力強、運輸距離遠、成本相對較低的井下輔助運輸設備,對提高煤礦生產效率以及降低工人勞動強度有著很大作用。工人們乘坐架空乘人裝置的時間多為上下班交接過程的時間段，此階段架空乘人裝置負載較大設備以額定速度運行，其余時間段無人員乘坐時設備仍以額定速度運行。在此期間設備消耗的電能及設備運行期間的零部件磨損是一種很大的浪費。采用人體紅外識別和AI視覺識別的智能調速裝置系統，經過定制的控制算法可以實現對架空乘人裝置運行速度的智能監測與控制，使得對架空乘人裝置的監測能夠實現無人值守[1]。

1 架空乘人裝置智能調速裝置組成結構

架空乘人裝置智能監測運行調速裝置主要包括礦用隔爆兼本質安全型電控箱、礦用熱釋紅外光控傳感器、礦用本安型人員智能識別攝像頭、礦用耐潮防水LED顯示屏、礦用光控傳感器及控制電纜等[2]。

架空乘人裝置智能監測運行調速裝置整個系統拓撲如圖1所示。

2 架空乘人裝置智能調速裝置技術原理

架空乘人裝置智能調速裝置采用人體紅外識別和AI視覺識別，并經過定制的控制算法可以實現對架空乘人裝置運行速度的智能監測與控制。當有人員使用架空乘人裝置上下井時設備進入額定速度運行模式；當短時間內沒有人員使用架空乘人裝置時，系統控制架空乘人裝置進入降速運行模式；當長時間內架空乘人裝置無人使用且乘車區域無人員進入，系統控制設備進入停止待機模式。當有人員需要上下井且進入到乘車區域時，該裝置系統可以控制架空乘人裝置自動進入額定速度運行模式[3]。架空乘人裝置調速裝置用于人體紅外識別和AI視覺識別的傳感器布置如圖2所示。

圖1 架空乘人裝置智能調速裝置組成結構圖

圖2 傳感器布置位置圖

在斜巷井上和井下的架空乘人裝置上下車區域安裝有礦用本安型紅外熱釋傳感器、礦用本安型光照傳感器和礦用本安型紅外攝像頭，當紅外熱釋傳感器和紅外攝像頭檢測到上下車區域有工作人員，或光照傳感器檢測到工作人員礦燈的光照時，傳感器將檢測信號實時傳輸給電控箱，電控箱根據內部PLC設定的程序和控制算法對架空乘人裝置智能調速裝置控制器進行控制，架空乘人裝置將開始啟動并以設定的額定速度高速運行，LED屏顯示“設備正在啟動”，同時報警器進行聲光報警提示；當傳感器在一定時間檢測到上下車區域沒有工作人員乘坐架空乘人裝置時，系統控制架空乘人裝置進入降速運行模式；當傳感器在長時間檢測到上下車區域沒有工作人員乘坐架空乘人裝置時，系統控制架空乘人裝置進入停止待機狀態；當傳感器重新檢測到上下車區域有工作人員時，在工作人員上車后，系統控制架空乘人裝置啟動并以額定速度高速運行。

利用紅外熱釋傳感器與視頻監測器協同工作的多目標跟蹤識別，可以充分利用兩種檢測方式的優勢，彌補了在目標跟蹤識別的不足。

3 架空乘人裝置智能監測運行調速裝置的設備功能特點

該調速裝置具有以下功能：裝置系統電源為煤礦常用127 V照明電源（電壓可定制660 V），無需進行轉換，功率不大于500 W；架空乘人裝置啟動時可以發出語音預警，啟動重復預警三遍“設備正在啟動”，同時LED顯示器顯示裝置開車倒計時剩余時間（顯示內容及語音內容可以定制）；監控架空乘人裝置使用情況，同時根據架空乘人裝置的使用情況對設備的運行速度進行智能調節，當有人使用時設備進入額定速度運行模式，短時間內無人使用時即進入到降速運行模式，長時間（時間可調節）無人使用則控制設備進入停止待機模式（且時間長度可以自行設定）。

智能監測運行調速裝置的設備功能特點具體有：

1）雙重監測：為了準確監控上下車區域人員情況，系統設置紅外人員探測傳感器和礦用人員智能識別攝像頭雙重監測，紅外探測和圖像識別雙重技術結合，使得監控效果更加準確和靈敏。

2）區域可調：紅外熱釋人員探測傳感器和礦用本安型紅外攝像頭可根據井下實際情況調整角度與安裝方位，進而調整監控區域的范圍。

3）傳感器可選：可根據現場情況，結合使用單位的意見，配置不通類型和數量的探測傳感器。紅外熱釋人員探測傳感器為扇形檢測式，測人不測物，檢測準確性和精度高。

4）智能多段定速調節：通過監控架空乘人裝置的人員乘坐情況，智能調節架空乘人裝置的運行速度。實現有人使用時系統控制設備進入額定速度運行模式，短時間內無人使用時進入降速運行模式，長時間無人使用時進入停止待機模式。

5）節能降耗：通過本裝置集成的控制算法對架空乘人裝置進行監控和控制，減少無人使用時設備的運行時間，達到節能降耗、減少設備機械磨損、延長設備使用壽命的目的。

6）停機喚醒方式多樣化：系統可選配光照傳感器與紅外熱釋傳感器及人體識別攝像頭混合使用（并聯或串聯使用），用于某些人員頻繁勞作的場合，以減少信號誤動作頻繁啟動設備的情況。

4 裝置投入運行后所取得的效果

架空乘人裝置智能監測運行調速裝置的投入運行，可以實時智能監測“候車”狀態，操作方便，系統反應迅速可靠，能夠有效保障人員安全，實現了井下架空乘人裝置的智能調速以及無人值守，有效減少了架空乘人裝置的耗電量和相關零部件的磨損程度。系統裝置設備較少便于安裝，節省空間，提高了煤礦自動化、數字化水平。