罐籠超員風(fēng)險(xiǎn)與智能化需求

礦山罐籠作為礦工上下井的核心運(yùn)輸設(shè)備，其超員運(yùn)行可能引發(fā)墜罐、卡阻等重大事故。傳統(tǒng)人工計(jì)數(shù)方式存在無(wú)法實(shí)時(shí)停運(yùn)罐籠、效率低、易出錯(cuò)、無(wú)法實(shí)時(shí)預(yù)警等問(wèn)題。隨著人工智能與邊緣計(jì)算技術(shù)的發(fā)展，基于AI視覺(jué)算法的罐籠超員監(jiān)測(cè)系統(tǒng)已成為智慧礦山建設(shè)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。本方案從技術(shù)原理、系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)到應(yīng)用價(jià)值，全面解析AI算法如何實(shí)現(xiàn)罐籠人員的精準(zhǔn)計(jì)數(shù)、實(shí)時(shí)預(yù)警與智能管控，為礦山安全管理提供技術(shù)保障。

一、罐籠超員AI算法的核心原理

1.1 基礎(chǔ)檢測(cè)機(jī)制：動(dòng)態(tài)進(jìn)出統(tǒng)計(jì)

罐籠超員AI算法的核心在于實(shí)時(shí)檢測(cè)和精準(zhǔn)統(tǒng)計(jì)進(jìn)出罐籠的人員數(shù)量。系統(tǒng)通過(guò)在罐籠入口處設(shè)置虛擬檢測(cè)框，記錄人員進(jìn)出信號(hào)：

入框計(jì)數(shù)：人員從罐籠一端進(jìn)入檢測(cè)框時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)數(shù)+1

出框計(jì)數(shù)：人員從另一端離開(kāi)時(shí)，計(jì)數(shù)-1

累積判斷：當(dāng)累積人數(shù)達(dá)到預(yù)設(shè)閾值（如30人）時(shí)，立即觸發(fā)聲光報(bào)警并抓拍現(xiàn)場(chǎng)圖像

此過(guò)程通過(guò)目標(biāo)跟蹤算法（如卡爾曼濾波）實(shí)現(xiàn)人員運(yùn)動(dòng)軌跡預(yù)測(cè)，為每個(gè)目標(biāo)賦予唯一ID，結(jié)合預(yù)設(shè)的計(jì)數(shù)線(xiàn)公式（y=ax+b）計(jì)算人員跨越方向，避免重復(fù)或遺漏計(jì)數(shù)。

1.2 多維度相機(jī)協(xié)同方案：俯視視角防遮擋

針對(duì)傳統(tǒng)單相機(jī)易受罐籠附近逗留人員干擾的問(wèn)題，多相機(jī)協(xié)同方案顯著提升精度：

三相機(jī)布局：

第一相機(jī)：大罐籠入口通道頂部（俯視拍攝）

第二相機(jī)：小罐籠入口通道頂部（俯視拍攝）

第三相機(jī)：罐籠對(duì)面（監(jiān)測(cè)圍欄狀態(tài)）

動(dòng)態(tài)觸發(fā)邏輯：

1. 第三相機(jī)檢測(cè)圍欄打開(kāi)后，判斷罐籠類(lèi)型（大/小）
2. 開(kāi)啟對(duì)應(yīng)通道的頂部相機(jī)進(jìn)行計(jì)數(shù)
3. 圍欄關(guān)閉時(shí)啟動(dòng)入侵檢測(cè)，防止人員滯留危險(xiǎn)區(qū)

該設(shè)計(jì)通過(guò)俯視視角減少遮擋，結(jié)合圍欄狀態(tài)聯(lián)動(dòng)相機(jī)啟停，有效區(qū)分進(jìn)出人員與逗留人員，誤檢率降低60%以上。

二、技術(shù)實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵：硬件融合與算法優(yōu)化

2.1 硬件配置與環(huán)境適配

礦山井下環(huán)境復(fù)雜（高粉塵、低光照、潮濕），需針對(duì)性設(shè)計(jì)硬件系統(tǒng)：

高清廣角攝像頭：1080P以上分辨率，120°廣角覆蓋罐籠全貌

嵌入式AI板卡：集成于井口礦用圖像處理儀，直接聯(lián)動(dòng)閘機(jī)控制（無(wú)需外接服務(wù)器）

工業(yè)級(jí)防護(hù)：設(shè)備需達(dá)到IP67防護(hù)等級(jí)，適應(yīng)礦山防塵防潮需求

2.2 算法流程與參數(shù)優(yōu)化

系統(tǒng)的準(zhǔn)確性依賴(lài)算法流程的精細(xì)化設(shè)計(jì)：

目標(biāo)跟蹤流程：

1. 目標(biāo)檢測(cè)：YOLOv8模型識(shí)別視頻流中人員
2. 軌跡預(yù)測(cè)：卡爾曼濾波預(yù)判下一幀位置，生成臨時(shí)軌跡（tracks）
3. ID匹配：匈牙利算法將檢測(cè)框與預(yù)測(cè)軌跡關(guān)聯(lián)，賦予唯一ID
4. 方向判定：通過(guò)計(jì)數(shù)線(xiàn)坐標(biāo)變化判斷進(jìn)出方向

關(guān)鍵參數(shù)設(shè)置：

清零機(jī)制是防誤報(bào)的核心：系統(tǒng)在設(shè)定時(shí)間（如30秒）內(nèi)無(wú)人員進(jìn)入時(shí)自動(dòng)清零，避免因人員延遲離開(kāi)導(dǎo)致計(jì)數(shù)累積錯(cuò)誤。

三、從精準(zhǔn)計(jì)數(shù)到智慧安全生態(tài)

罐籠超員AI算法通過(guò)機(jī)器視覺(jué)、邊緣計(jì)算與多傳感器融合，將傳統(tǒng)依賴(lài)人力的被動(dòng)監(jiān)管轉(zhuǎn)變?yōu)閷?shí)時(shí)響應(yīng)的智能防控體系。其價(jià)值不僅在于解決超員問(wèn)題，更成為智慧礦山安全生態(tài)的核心節(jié)點(diǎn)——通過(guò)與人員定位、設(shè)備監(jiān)控、應(yīng)急系統(tǒng)的深度集成，實(shí)現(xiàn)“監(jiān)測(cè)-預(yù)警-處置-優(yōu)化”的全流程閉環(huán)管理。隨著嵌入式AI板卡的普及與算法持續(xù)優(yōu)化，罐籠安全管控將向更低成本、更高魯棒性方向演進(jìn)，最終推動(dòng)礦山安全管理邁入無(wú)人化、預(yù)判化的新階段。

“礦山安全的未來(lái)不在于更嚴(yán)的規(guī)章，而在于更聰明的技術(shù)。當(dāng)AI能在一秒內(nèi)阻止一次超員事故，礦工的生命就多了一萬(wàn)種可能?！?—— 智慧礦山安全白皮書(shū) 2025

礦山版分析服務(wù)器、AI盒子、IPC包含的算法有：皮帶跑偏、皮帶異物、皮帶撕裂、皮帶劃痕、皮帶運(yùn)行狀態(tài)識(shí)別（啟停狀態(tài)）、運(yùn)輸帶有無(wú)煤識(shí)別、煤流量檢測(cè)、運(yùn)輸帶坐人檢測(cè)、行車(chē)不行人、罐籠超員、靜止超時(shí)、搖臺(tái)是否到位、入侵檢測(cè)、下料口堵料、運(yùn)輸帶空載識(shí)別、井下堆料、提升井堆煤檢測(cè)、提升井殘留檢測(cè)、瓦斯傳感器識(shí)別、猴車(chē)長(zhǎng)物件檢測(cè)、佩戴自救器檢測(cè)、風(fēng)門(mén)監(jiān)測(cè)、運(yùn)料車(chē)通行識(shí)別、工作面刮板機(jī)監(jiān)測(cè)、掘進(jìn)面敲幫問(wèn)頂監(jiān)控、護(hù)幫板支護(hù)監(jiān)測(cè)、人員巡檢、入侵檢測(cè)、區(qū)域超員預(yù)警、未戴安全帽檢測(cè)、未穿工作服識(shí)別、火焰檢測(cè)、離崗睡崗識(shí)別、倒地檢測(cè)、攝像機(jī)遮擋識(shí)別、攝像機(jī)挪動(dòng)識(shí)別等等算法。

審核編輯 黃宇