基于红外热释和视频联合检测的架空乘人装置智能调速装置研究

李 龙

（山西马堡煤业有限公司， 山西 长治 046000）

引言

煤矿架空乘人装置是一种运输能力强、运输距离远、成本相对较低的井下辅助运输设备,对提高煤矿生产效率以及降低工人劳动强度有着很大作用。工人们乘坐架空乘人装置的时间多为上下班交接过程的时间段，此阶段架空乘人装置负载较大设备以额定速度运行，其余时间段无人员乘坐时设备仍以额定速度运行。在此期间设备消耗的电能及设备运行期间的零部件磨损是一种很大的浪费。采用人体红外识别和AI视觉识别的智能调速装置系统，经过定制的控制算法可以实现对架空乘人装置运行速度的智能监测与控制，使得对架空乘人装置的监测能够实现无人值守[1]。

1 架空乘人装置智能调速装置组成结构

架空乘人装置智能监测运行调速装置主要包括矿用隔爆兼本质安全型电控箱、矿用热释红外光控传感器、矿用本安型人员智能识别摄像头、矿用耐潮防水LED显示屏、矿用光控传感器及控制电缆等[2]。

架空乘人装置智能监测运行调速装置整个系统拓扑如图1所示。

2 架空乘人装置智能调速装置技术原理

架空乘人装置智能调速装置采用人体红外识别和AI视觉识别，并经过定制的控制算法可以实现对架空乘人装置运行速度的智能监测与控制。当有人员使用架空乘人装置上下井时设备进入额定速度运行模式；当短时间内没有人员使用架空乘人装置时，系统控制架空乘人装置进入降速运行模式；当长时间内架空乘人装置无人使用且乘车区域无人员进入，系统控制设备进入停止待机模式。当有人员需要上下井且进入到乘车区域时，该装置系统可以控制架空乘人装置自动进入额定速度运行模式[3]。架空乘人装置调速装置用于人体红外识别和AI视觉识别的传感器布置如图2所示。

图1 架空乘人装置智能调速装置组成结构图

图2 传感器布置位置图

在斜巷井上和井下的架空乘人装置上下车区域安装有矿用本安型红外热释传感器、矿用本安型光照传感器和矿用本安型红外摄像头，当红外热释传感器和红外摄像头检测到上下车区域有工作人员，或光照传感器检测到工作人员矿灯的光照时，传感器将检测信号实时传输给电控箱，电控箱根据内部PLC设定的程序和控制算法对架空乘人装置智能调速装置控制器进行控制，架空乘人装置将开始启动并以设定的额定速度高速运行，LED屏显示“设备正在启动”，同时报警器进行声光报警提示；当传感器在一定时间检测到上下车区域没有工作人员乘坐架空乘人装置时，系统控制架空乘人装置进入降速运行模式；当传感器在长时间检测到上下车区域没有工作人员乘坐架空乘人装置时，系统控制架空乘人装置进入停止待机状态；当传感器重新检测到上下车区域有工作人员时，在工作人员上车后，系统控制架空乘人装置启动并以额定速度高速运行。

利用红外热释传感器与视频监测器协同工作的多目标跟踪识别，可以充分利用两种检测方式的优势，弥补了在目标跟踪识别的不足。

3 架空乘人装置智能监测运行调速装置的设备功能特点

该调速装置具有以下功能：装置系统电源为煤矿常用127 V照明电源（电压可定制660 V），无需进行转换，功率不大于500 W；架空乘人装置启动时可以发出语音预警，启动重复预警三遍“设备正在启动”，同时LED显示器显示装置开车倒计时剩余时间（显示内容及语音内容可以定制）；监控架空乘人装置使用情况，同时根据架空乘人装置的使用情况对设备的运行速度进行智能调节，当有人使用时设备进入额定速度运行模式，短时间内无人使用时即进入到降速运行模式，长时间（时间可调节）无人使用则控制设备进入停止待机模式（且时间长度可以自行设定）。

智能监测运行调速装置的设备功能特点具体有：

1）双重监测：为了准确监控上下车区域人员情况，系统设置红外人员探测传感器和矿用人员智能识别摄像头双重监测，红外探测和图像识别双重技术结合，使得监控效果更加准确和灵敏。

2）区域可调：红外热释人员探测传感器和矿用本安型红外摄像头可根据井下实际情况调整角度与安装方位，进而调整监控区域的范围。

3）传感器可选：可根据现场情况，结合使用单位的意见，配置不通类型和数量的探测传感器。红外热释人员探测传感器为扇形检测式，测人不测物，检测准确性和精度高。

4）智能多段定速调节：通过监控架空乘人装置的人员乘坐情况，智能调节架空乘人装置的运行速度。实现有人使用时系统控制设备进入额定速度运行模式，短时间内无人使用时进入降速运行模式，长时间无人使用时进入停止待机模式。

5）节能降耗：通过本装置集成的控制算法对架空乘人装置进行监控和控制，减少无人使用时设备的运行时间，达到节能降耗、减少设备机械磨损、延长设备使用寿命的目的。

6）停机唤醒方式多样化：系统可选配光照传感器与红外热释传感器及人体识别摄像头混合使用（并联或串联使用），用于某些人员频繁劳作的场合，以减少信号误动作频繁启动设备的情况。

4 装置投入运行后所取得的效果

架空乘人装置智能监测运行调速装置的投入运行，可以实时智能监测“候车”状态，操作方便，系统反应迅速可靠，能够有效保障人员安全，实现了井下架空乘人装置的智能调速以及无人值守，有效减少了架空乘人装置的耗电量和相关零部件的磨损程度。系统装置设备较少便于安装，节省空间，提高了煤矿自动化、数字化水平。