煤矿井下AI智能交通控制系统

赵金升 高亚超 张帅 袁峰

摘要：基于视频智能分析技术的井下AI智能交通控制系统就是针对井下复杂交通路况而设计的。系统采用最新的AI人工智能分析技术，识别车辆的行驶情况、车辆状态、车辆类别以及行人状态，智能控制巷道交叉口、单行巷道出入口等场所的红绿灯，使车辆可以有序，高效的通行，同时具备车辆闯红灯、超速等违章行为的抓拍及交通流量统计功能。解决井下无轨胶轮车堵塞、空等红灯等问题，实现井下无轨胶轮车的安全、高效运行，实现井下车辆管理的合理性和科学性。系统实现了交通管理的信息化、数字化和智能化水平。

关键词：人工智能;智能分析;无轨胶轮车：智能交通

引言

煤矿井下无轨胶轮车填补了井下轨道交通的空白，该运输方式优点众多，灵活、便捷，运输效率高。但井下环境特殊，巷道宽窄不一，单行巷道、巷道交叉口众多，如不能解决此类问题，胶轮车在井下运行时会出现单行巷道会车、坡道会车、巷道交叉口拥堵等问题，借助红绿灯能有效解决此问题，但传统的计时红绿灯严重影响通行效率，出现巷道无车司机也需停车等待，因此智能交通控制系统应运而生，该系统能有效解决井下無轨胶轮车的高效通行问题。

1、系统研究背景及意义

近年来，无轨胶轮车在煤矿运输中得到了广泛的应用，弥补了传统运输体系中设备多、速度慢、成本高以及安全性差的问题。提升煤矿生产能力的同时，也提升了矿物运输的效率。无轨胶轮车不仅可以运输人，还可以运输设备、材料等，装载完成即可直达终点，实现了点对点直接运输。但是井下无轨胶轮运输车受限于井下地质构造，井下弯道多、岔口多，在行驶时经常会遇到难以错车或拥堵的现象，严重影响车辆运输的速率，从而降低煤矿的生产效率，所以井下交通控制系统成为煤矿井下生产必不可少的系统。

2、系统概述

煤矿井下AI智能交通控制系统是为现代化矿井专门设计的交通安全管理和调度系统，用于矿井辅助运输的各种车辆交通调度指挥。主要由井下路口红绿灯的自动控制、车辆的识别与定位检测、人员的识别与定位检测、车辆闯红灯抓拍、车辆超速抓拍、声光告警系统等部分组成。系统通过对路口的视频图像进行AI分析，实时识别井下车辆的行驶情况、车辆状态、车辆类别以及行人状态，智能控制巷道口红绿灯状态，使得车辆可以有序、安全高效的通行，同时具备车辆闯红灯、超速等违章行为的抓拍及交通流量统计功能。解决了矿井下无轨胶轮车堵塞、空等红灯等问题。通过对数据的存储、统计，可以生成当前井下各路口车辆类型、数量、车辆及人员违章等多种汇总信息，以便于进一步优化交通管理。

3、系统功能

（1）实现了各路口车辆、行人识别和流量统计，智能控制路口红绿灯，指挥车辆次序通行，既提高了运行效率，又消除了安全隐患。

（2）可以识别车辆类型，是否为重载货车，是否为上坡车辆等等，这样就可以优先让重载、载人、下坡车辆优先通过路口。

（3）可以识别行人是否经过路口，检测到行人时，路口声光报警器可以语音提示行人和司机注意行车安全。

（4）可以识别行人、车辆闯红灯违章行为，当出现违章时，会利用声光报警器语音提示行人、司机违章行为，同时将违章信息上传给地面，可查询历史违章记录。

（5）控制单行巷道车辆数量，防止两车在巷道内会车造成极大的安全隐患。

（6）具备车辆超速抓拍功能，可以扩展区域测速功能。

4、系统详细设计

煤矿井下智能交通管理系统根据井下路口情况，分为巷道岔口、单行巷道和区间测速等应用场景。巷道岔口智能控制用于井下岔口（三岔口、四岔口等）路口红绿灯智能管理。单行巷道红绿灯控制用于单向通行巷道出入口的红绿灯智能控制。区间测速用于指定巷道区间的车辆限速控制。

1）巷道岔口红绿灯智能控制

系统分井上和井下两大部分，井上部分作为视频、报警、数据的记录和展示，必要时可以远程手动操控井下红绿灯。井下部分作为路口交通灯控制核心部分，可脱离井上部分独立运行，实时检测路口交通情况，自动控制红绿灯动作。必要时也可进行人工手动控制红绿灯。

岔道口每个路口分别安装本安型摄像仪两台，红绿灯和声光报警器各一台。摄像仪安装在岔口附近，用于拍摄车辆进出路口和闯红灯。另一台安装在据路口至少50米外，拍摄角度正对车辆去路口方向，用于车辆预判断。

2）单行巷道红绿灯智能控制

在单行巷道的上行口和下行口分别安装摄像仪、红绿灯和声光报警器各一台。摄像仪用于拍摄车辆进出路口和闯红灯。

3）区间测速

在需要限速的巷道，在起始点分别安装1台本图像处理（智能抓拍）摄像仪，对通过的车辆进行抓拍，通过计算测量通过起始点的时间判断车辆是否超速，对超速车辆进行报警并记录，就地的声光报警器和LED显示屏对司机进行警示。

（4）系统测量优势

1）通过视频智能识别分析、智能识别以及跟踪技术，对井下胶轮车通行红绿灯进行智能控制，有效地实现了对各个交通路口车辆、行人识别和管理，智能管理红绿灯路口次序通行，不仅提高了运行效率，而且消除了安全隐患。

采用通信协议，将车辆的实时状态反馈给管理服务器，AI管理服务器进行智能调度算法分析，通过控制协议将红绿灯通行信息发给隔爆兼本安型综合接入网关，并根据预设的各个子程序对红绿灯和声光报警器进行准确输出，以保证井下车辆的行驶的高效性和人员行为的安全性。

2）可以识别车辆类型，是否为重载货车，是否为上坡车辆等等，这样

3）可以识别行人是否经过路口，这样当检测到行人时，路口声光报警器可以语音提示行人和司机注意行车安全。

4）可以识别行人、车辆违章闯红灯行为，当出现违章时，会首先利用路口声光报警器语音提示行人、司机违章行为，同时将违章信息上传给地面。通过管理软件弹窗显示违章信息也可查询历史违章记录。

5）控制单行巷道车辆数量，保证单行巷道内只有一辆车辆通行，防止两车在巷道内会车，造成极大的安全隐患。

6）具备车辆超速抓拍功能，可以扩展区域测速功能。

7）采用边、端计算设计，具有可靠性高，实时性好，当出现井下网络、服务器设备异常时，系统仍能正常工作。

8）系统实现地面对井下各点红绿灯设备的集中管理，通过地面管理软件，可以判断出各点的红绿灯运行状况，能够及时发现设备故障并及时处理恢复。

9）可以对每个路口出入车辆数据进行统计，这样就可以根据各路线的繁忙程度合理调整优化行车路线。

10）可以实现地面或井下对各个路口红绿灯状态进行人为干预，必要时可以在地面通过客户端软件或井下手动操控红绿灯控制器，人为干预井下通行状况。

11）通过各个路口出入车辆的数据，根据产能状况，可以判断运输效率是否合理，为地面车辆合理调配提供数据支撑。

12）根据矿区安全特点，划定危险来临时的疏散和救援通道，危险来临，依照实现划定好的紧急通道，部分区域会变成全绿通行信号，部分区域变成红色禁行信号，自动生成安全紧急撤离和救援通道，最大限度的提高救援、撤离效率。

5、效益分析

系统功能的实现是依托摄像仪监控和智能分析算法来实现，其造价低廉，安装简便，运行可靠。系统不仅仅只是完成红绿灯的智能升级，它使井下交通控制系统的功能得到了极大地提升和挖掘。提高井下胶轮车行驶的安全性和通行效率。大大降低煤矿工作量，提高煤矿运输效率，降低运输成本，减少事故率。

6、结语

系统成熟可靠，有自动和人工干预两种模式自由切换，并具有语音、图象以及报警功能;系统具备智能控制胶轮车通行，同时具有闯红灯和超速抓拍功能，存储周期长，自动实时报警，语音现场提示等功能。系统正常运行时不需人工干预，规避人员操作失误等，大大提高煤矿智能水平，具有广泛的应用和推广价值。

參考文献：

[1]赵金升. 智能化矿山建设[J]. 科技创新导报. 2019，16（19）：55-56.

作者简介：赵金升（1987.10-），江苏徐州 汉族 本科 项目经理 系统集成项目管理工程师 中级工程师 目前主要从事煤矿综合自动化、信息化、智能化系统调研、设计、建设。课题编号：2018YFC0808302。