引言

隨著智能礦山應(yīng)用技術(shù)的不斷發(fā)展,煤礦自動(dòng)化系統(tǒng)將能通過運(yùn)用各種感知技術(shù),更加全面、準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)地感知人、物和環(huán)境的信息,實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制及無人值守。煤礦斜巷主要擔(dān)負(fù)著礦井材料、設(shè)備運(yùn)輸及人員運(yùn)輸、行走等任務(wù)。因軌道運(yùn)輸與人員行走同巷布置,如控制系統(tǒng)或設(shè)備配套不到位,易出現(xiàn)軌道提升機(jī)運(yùn)行期間施工人員進(jìn)入提升機(jī)運(yùn)行區(qū)域的現(xiàn)象,對人員安全構(gòu)成威脅:或人員、物料運(yùn)輸期間跑車防護(hù)裝置動(dòng)作不正常,造成斜巷運(yùn)輸?shù)拇嬖诎踩L(fēng)險(xiǎn)。因此,建設(shè)斜巷"行車不行人"智能管理系統(tǒng)顯得尤為重要。

1系統(tǒng)組成

如圖1所示,斜巷"行車不行人"智能管理系統(tǒng)主要由地面監(jiān)控中心、數(shù)據(jù)傳輸部分、現(xiàn)場監(jiān)控部分等組成。

2系統(tǒng)設(shè)計(jì)和功能

2.1地面監(jiān)控中心

地面監(jiān)控中心設(shè)置在調(diào)度中心,主要包括工作站、服務(wù)器、語音報(bào)警裝置、UPS等設(shè)備,同時(shí)部署組態(tài)軟件、圖像智能分析軟件、系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)軟件、智能閉環(huán)管理軟件等,具有實(shí)時(shí)顯示機(jī)車位置和運(yùn)行方向,司控道岔的開閉及到位狀態(tài),斜巷防跑車和跑車防護(hù)裝置的狀態(tài),斜巷絞車主電機(jī)電流、電壓、有功功率、無功功率、功率因數(shù),電機(jī)溫度、軸承溫度、油溫、水溫,提升機(jī)的開停狀態(tài)等功能:還能實(shí)現(xiàn)人員闖入報(bào)警、人員離開自動(dòng)記錄等。

2.2數(shù)據(jù)傳輸部分

利用工業(yè)以太網(wǎng)或通信光纜進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸,主要傳輸自動(dòng)化控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)、人員定位系統(tǒng)數(shù)據(jù)、圖像數(shù)據(jù)及報(bào)警聯(lián)動(dòng)數(shù)據(jù)等。

2.3現(xiàn)場監(jiān)控部分

現(xiàn)場監(jiān)控部分主要包括自動(dòng)化控制系統(tǒng)、人員定位系統(tǒng)、圖像智能識別系統(tǒng)和智能聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)。

2.3.1自動(dòng)化控制系統(tǒng)

宜采用PLC作為控制核心,實(shí)現(xiàn)絞車上行或下行、跑車防護(hù)裝置落下或提起、司控道岔直道或彎道的控制:同時(shí)負(fù)責(zé)采集絞車電機(jī)的電壓、電流、制動(dòng)壓力、工作壓力、伺服壓力,機(jī)車速度、位置,司控道岔狀態(tài),擋車欄狀態(tài)等數(shù)據(jù)。

自動(dòng)化控制系統(tǒng)應(yīng)具備通信聯(lián)絡(luò)、打點(diǎn)及擴(kuò)音廣播功能,即實(shí)現(xiàn)沿線通話和擴(kuò)音預(yù)警功能。在上平臺、中間片盤和底部車場安裝礦用擴(kuò)音電話,同時(shí)將礦用擴(kuò)音電話通過以太網(wǎng)接入到地面監(jiān)控中心工作站。有突發(fā)情況時(shí),地面監(jiān)控中心可實(shí)現(xiàn)整條巷道的擴(kuò)音廣播。

自動(dòng)化控制系統(tǒng)應(yīng)實(shí)現(xiàn)道岔自動(dòng)控制,并采集道岔的狀態(tài)。

自動(dòng)化控制系統(tǒng)應(yīng)實(shí)現(xiàn)跑車防護(hù)裝置自動(dòng)控制,并采集擋車欄的狀態(tài)。正常擋車欄未常閉,當(dāng)機(jī)車接近時(shí),擋車欄自動(dòng)升起:機(jī)車通過后擋車欄落下。

2.3.2人員定位系統(tǒng)

應(yīng)建立覆蓋整條斜巷及附近片盤的人員定位系統(tǒng)。人員定位系統(tǒng)具備實(shí)時(shí)軌跡跟蹤功能,既可對人員的活動(dòng)路線進(jìn)行跟蹤,實(shí)時(shí)描繪運(yùn)動(dòng)軌跡,還可對歷史軌跡進(jìn)行回放,掌握人員詳細(xì)工作路線和時(shí)間,在進(jìn)行救援或事故分析時(shí)可提供有效的線索或證據(jù):具備求救報(bào)警功能,人員出現(xiàn)異常情況時(shí),可通過定位終端向系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警求救信號,地面監(jiān)控界面立即顯示出報(bào)警提示,使警報(bào)發(fā)出人和所在地點(diǎn)一目了然:具備區(qū)域禁止/限制報(bào)警功能功能,即井下人員進(jìn)入禁區(qū)或無權(quán)限進(jìn)入的區(qū)域時(shí),系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警提示:具備超時(shí)超員報(bào)警功能,即當(dāng)人員在井下停留的時(shí)間超過系統(tǒng)設(shè)置的時(shí)間,則系統(tǒng)發(fā)出超時(shí)報(bào)警提示,某一區(qū)域人員或全礦下井人員超過限定人數(shù)時(shí),系統(tǒng)發(fā)出超員報(bào)警提示。

2.3.3圖像智能識別系統(tǒng)

建設(shè)一套基于目標(biāo)行為的智能監(jiān)控系統(tǒng)。在人員出入口及危險(xiǎn)區(qū)域安裝礦用紅外攝像儀紅外傳感器,用于人員抓拍,開車前巡視巷道,確保巷道內(nèi)無行人,管理崗位工人,井下安裝隔爆計(jì)算機(jī)、超腦硬盤錄像機(jī),對采集的圖像進(jìn)行處理,當(dāng)發(fā)現(xiàn)違章人員后,與人員定位系統(tǒng)結(jié)合,識別出具體人員:同時(shí)給斜巷運(yùn)輸控制系統(tǒng)發(fā)送停車信號,確保及時(shí)停車。

系統(tǒng)提取視頻監(jiān)控子系統(tǒng)、人員定位子系統(tǒng)和聲光報(bào)警子系統(tǒng)的參數(shù)信息,再通過智能視頻分析算法進(jìn)行自動(dòng)分析,利用智能一體化攝像機(jī)自動(dòng)報(bào)警,結(jié)合便攜式攝像機(jī)進(jìn)行可視化隱患排查,實(shí)現(xiàn)安全信息可知、現(xiàn)場情況可視、安全事故可防、危險(xiǎn)源及不安全行為可控及相關(guān)應(yīng)用。系統(tǒng)對危險(xiǎn)區(qū)域能夠識別違章人員和事件,能夠記錄相關(guān)信息,能夠跟蹤違章行為的處理結(jié)果,超期未處理的會(huì)給管理者發(fā)送相關(guān)信息,提醒管理者及時(shí)處理。

圖像智能識別系統(tǒng)的主要特點(diǎn):

(1）實(shí)現(xiàn)不安全行為的自動(dòng)識別、自動(dòng)預(yù)警:

(2）實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場不安全行為的自動(dòng)拍照、自動(dòng)錄像:

(3）實(shí)現(xiàn)隱患排查的可視化、科學(xué)化、精細(xì)化:

(4）實(shí)現(xiàn)對違章人員、違章時(shí)間、違章地點(diǎn)、違章行為信息的自動(dòng)獲取以及閉合處理流程:

(5）實(shí)現(xiàn)聲光報(bào)警聯(lián)動(dòng),第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)違章同時(shí)啟動(dòng)現(xiàn)場聲光報(bào)警:

(6）實(shí)現(xiàn)地面遠(yuǎn)程"一鍵抓違章"功能:

(7）實(shí)現(xiàn)井下"一鍵報(bào)警"直達(dá)地面,現(xiàn)場畫面彈窗直播功能。

通過圖像智能識別系統(tǒng),管理人員能夠直觀、快捷地了解生產(chǎn)一線情況,掌握井上、井下重要設(shè)備的實(shí)時(shí)工況:可以在作業(yè)區(qū)域設(shè)置相應(yīng)規(guī)則,當(dāng)監(jiān)視到井下作業(yè)區(qū)域內(nèi)作業(yè)人員即將觸發(fā)"三違"時(shí),系統(tǒng)發(fā)送控制指令,實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場的實(shí)時(shí)聲光報(bào)警,并可以對現(xiàn)場作業(yè)人員進(jìn)行語音警示,及時(shí)制止違章行為。圖像智能識別系統(tǒng)可以大幅降低安全生產(chǎn)成本,真正實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)、智能、快速預(yù)警,有助于提高安全生產(chǎn)的自動(dòng)化水平,降低事故發(fā)生率,節(jié)省人力、物力開支。

2.3.4智能聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)

實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制系統(tǒng)、人員定位系統(tǒng)、圖像智能識別系統(tǒng)之間的聯(lián)動(dòng),主要包含以下內(nèi)容:

在絞車運(yùn)行過程中,如果有人誤入斜巷,可以通過圖像智能識別系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)異常,并在絞車房顯示器自動(dòng)彈出該處視頻監(jiān)控畫面,同時(shí)圖像智能識別系統(tǒng)向絞車自動(dòng)化控制系統(tǒng)發(fā)送報(bào)警信號,斜巷的聲光報(bào)警器啟動(dòng)提醒警告行人"您已進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)域,請立即離開",同時(shí)絞車房內(nèi)的聲光報(bào)警器提醒絞車司機(jī)"有人進(jìn)入行車巷道,請減速慢行",自動(dòng)化控制系統(tǒng)收到信號后,在操作界面提醒絞車司機(jī),并緩慢停車:在地面監(jiān)控中心的工作站可自動(dòng)彈出闖入人員信息。

絞車啟動(dòng)前,如果斜巷區(qū)域內(nèi)有人作業(yè)或行走,絞車房聲光報(bào)警器啟動(dòng),提醒絞車司機(jī)"有人作業(yè),請勿啟動(dòng)絞車",絞車房顯示器自動(dòng)彈出該處視頻監(jiān)控畫面和人員信息,同時(shí)自動(dòng)化控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)閉鎖,不能啟動(dòng)絞車。

3結(jié)語

隨著礦井自動(dòng)化、信息化水平的逐漸提升,煤礦對自動(dòng)化控制、系統(tǒng)融合要求越來越高。斜巷"行車不行人"智能控制管理系統(tǒng)以自動(dòng)化控制為核心,以圖像智能識別為偵查手段,以系統(tǒng)融合聯(lián)動(dòng)為安全保障,有效提高了煤礦安全生產(chǎn)水平。該系統(tǒng)已在中煤華晉能源有限公司得到應(yīng)用,實(shí)踐表明,該系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠。