斜巷"行车不行人"智能控制管理系统设计

引言

随着智能矿山应用技术的不断发展,煤矿自动化系统将能通过运用各种感知技术,更加全面、准确、实时地感知人、物和环境的信息,实现自动控制及无人值守。煤矿斜巷主要担负着矿井材料、设备运输及人员运输、行走等任务。因轨道运输与人员行走同巷布置,如控制系统或设备配套不到位,易出现轨道提升机运行期间施工人员进入提升机运行区域的现象,对人员安全构成威胁:或人员、物料运输期间跑车防护装置动作不正常,造成斜巷运输的存在安全风险。因此,建设斜巷"行车不行人"智能管理系统显得尤为重要。

1系统组成

如图1所示,斜巷"行车不行人"智能管理系统主要由地面监控中心、数据传输部分、现场监控部分等组成。

2系统设计和功能

2.1地面监控中心

地面监控中心设置在调度中心,主要包括工作站、服务器、语音报警装置、UPS等设备,同时部署组态软件、图像智能分析软件、系统联动软件、智能闭环管理软件等,具有实时显示机车位置和运行方向,司控道岔的开闭及到位状态,斜巷防跑车和跑车防护装置的状态,斜巷绞车主电机电流、电压、有功功率、无功功率、功率因数,电机温度、轴承温度、油温、水温,提升机的开停状态等功能:还能实现人员闯入报警、人员离开自动记录等。

2.2数据传输部分

利用工业以太网或通信光缆进行数据传输,主要传输自动化控制系统数据、人员定位系统数据、图像数据及报警联动数据等。

2.3现场监控部分

现场监控部分主要包括自动化控制系统、人员定位系统、图像智能识别系统和智能联动系统。

2.3.1自动化控制系统

宜采用PLC作为控制核心,实现绞车上行或下行、跑车防护装置落下或提起、司控道岔直道或弯道的控制:同时负责采集绞车电机的电压、电流、制动压力、工作压力、伺服压力,机车速度、位置,司控道岔状态,挡车栏状态等数据。

自动化控制系统应具备通信联络、打点及扩音广播功能,即实现沿线通话和扩音预警功能。在上平台、中间片盘和底部车场安装矿用扩音电话,同时将矿用扩音电话通过以太网接入到地面监控中心工作站。有突发情况时,地面监控中心可实现整条巷道的扩音广播。

自动化控制系统应实现道岔自动控制,并采集道岔的状态。

自动化控制系统应实现跑车防护装置自动控制,并采集挡车栏的状态。正常挡车栏未常闭,当机车接近时,挡车栏自动升起:机车通过后挡车栏落下。

2.3.2人员定位系统

应建立覆盖整条斜巷及附近片盘的人员定位系统。人员定位系统具备实时轨迹跟踪功能,既可对人员的活动路线进行跟踪,实时描绘运动轨迹,还可对历史轨迹进行回放,掌握人员详细工作路线和时间,在进行救援或事故分析时可提供有效的线索或证据:具备求救报警功能,人员出现异常情况时,可通过定位终端向系统发出报警求救信号,地面监控界面立即显示出报警提示,使警报发出人和所在地点一目了然:具备区域禁止/限制报警功能功能,即井下人员进入禁区或无权限进入的区域时,系统发出报警提示:具备超时超员报警功能,即当人员在井下停留的时间超过系统设置的时间,则系统发出超时报警提示,某一区域人员或全矿下井人员超过限定人数时,系统发出超员报警提示。

2.3.3图像智能识别系统

建设一套基于目标行为的智能监控系统。在人员出入口及危险区域安装矿用红外摄像仪红外传感器,用于人员抓拍,开车前巡视巷道,确保巷道内无行人,管理岗位工人,井下安装隔爆计算机、超脑硬盘录像机,对采集的图像进行处理,当发现违章人员后,与人员定位系统结合,识别出具体人员:同时给斜巷运输控制系统发送停车信号,确保及时停车。

系统提取视频监控子系统、人员定位子系统和声光报警子系统的参数信息,再通过智能视频分析算法进行自动分析,利用智能一体化摄像机自动报警,结合便携式摄像机进行可视化隐患排查,实现安全信息可知、现场情况可视、安全事故可防、危险源及不安全行为可控及相关应用。系统对危险区域能够识别违章人员和事件,能够记录相关信息,能够跟踪违章行为的处理结果,超期未处理的会给管理者发送相关信息,提醒管理者及时处理。

图像智能识别系统的主要特点:

(1）实现不安全行为的自动识别、自动预警:

(2）实现现场不安全行为的自动拍照、自动录像:

(3）实现隐患排查的可视化、科学化、精细化:

(4）实现对违章人员、违章时间、违章地点、违章行为信息的自动获取以及闭合处理流程:

(5）实现声光报警联动,第一时间发现违章同时启动现场声光报警:

(6）实现地面远程"一键抓违章"功能:

(7）实现井下"一键报警"直达地面,现场画面弹窗直播功能。

通过图像智能识别系统,管理人员能够直观、快捷地了解生产一线情况,掌握井上、井下重要设备的实时工况:可以在作业区域设置相应规则,当监视到井下作业区域内作业人员即将触发"三违"时,系统发送控制指令,实现现场的实时声光报警,并可以对现场作业人员进行语音警示,及时制止违章行为。图像智能识别系统可以大幅降低安全生产成本,真正实现实时、智能、快速预警,有助于提高安全生产的自动化水平,降低事故发生率,节省人力、物力开支。

2.3.4智能联动系统

实现自动化控制系统、人员定位系统、图像智能识别系统之间的联动,主要包含以下内容:

在绞车运行过程中,如果有人误入斜巷,可以通过图像智能识别系统发现异常,并在绞车房显示器自动弹出该处视频监控画面,同时图像智能识别系统向绞车自动化控制系统发送报警信号,斜巷的声光报警器启动提醒警告行人"您已进入危险区域,请立即离开",同时绞车房内的声光报警器提醒绞车司机"有人进入行车巷道,请减速慢行",自动化控制系统收到信号后,在操作界面提醒绞车司机,并缓慢停车:在地面监控中心的工作站可自动弹出闯入人员信息。

绞车启动前,如果斜巷区域内有人作业或行走,绞车房声光报警器启动,提醒绞车司机"有人作业,请勿启动绞车",绞车房显示器自动弹出该处视频监控画面和人员信息,同时自动化控制系统实现闭锁,不能启动绞车。

3结语

随着矿井自动化、信息化水平的逐渐提升,煤矿对自动化控制、系统融合要求越来越高。斜巷"行车不行人"智能控制管理系统以自动化控制为核心,以图像智能识别为侦查手段,以系统融合联动为安全保障,有效提高了煤矿安全生产水平。该系统已在中煤华晋能源有限公司得到应用,实践表明,该系统运行稳定可靠。