一种基于井下运输装置防止人员误入的远程控制系统的制作方法

1.本发明涉及到井下安全技术的技术领域，尤其涉及到一种基于井下运输装置防止人员误入的远程控制系统。


背景技术：

2.根据中国国家标准化管理会发布的“煤矿用带式输送机安全规范”中关于安全规则的第5.1.21及5.1.22要求，在输送机运动部件(如联轴器、输送带与拖辊、滚筒等)易咬人或挤夹的部位，如果是人员易于接近的地方，都应加以防护，如果输送机线路上存在剪切、挤压点或挤压去(如凸弧段处或接近固定部件处)，应加保护装置(如固定栅格等)。
3.现有的针对井下(煤矿、非煤矿)的运输装置在操作时应与操作工人之间有安全距离，若人员与皮带距离小于等于一定距离的时候，需要在现场有声光报警；若人员与皮带距离小于等于一定距离的时候，需要在现场有声光报警的同时进行断电操作。皮带通常长10公里左右，需要每隔一段距离就配置一个监测装置。目前市面上常用的监测手段是人工进行监测，未配置任何物联网设备用于监测，会耗费大量人力，且在实施过程中很繁琐，并无法立即切断电源或操作其他挽救措施。造成当下没有完善的体系来监测此行为的原因主要是既需要一套成熟的软件，又需要配备监测的硬件，还需要一套成熟的算法，会耗费大量的人力物力用于开发且不是每个公司都有这样的实力支持。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种基于井下运输装置防止人员误入的远程控制系统，用于解决上述技术问题。
5.本发明采用的技术方案如下：
6.一种基于井下运输装置防止人员误入的远程控制系统，包括：软件中心系统，所述软件中心系统放置在运输装置监控室内，所述软件中心系统通过井下沿线设备实现对运输装置的监控；所述软件中心系统包括：服务器端、视觉识别算法端，所述服务器端与所述视觉识别算法端信号连接，所述服务器端实现对监测信息状态数据的分析、判断、处理和显示；
7.监测系统：所述监控系统设置在井下的顶部和侧面，所述监测系统与所述服务器端信号连接，所述监测系统用于采集井下人员与设备的图像信息；
8.传感模块，所述传感模块安装在井下墙壁上和运输装置上，所述传感模块用来采集井下空间的温度、湿度、扬尘、噪音的信息，所述传感模块内包括5g通讯模块；所述5g通讯模块分别与所述监测系统、服务器端信号连接
9.边界预警：所述边界预警设置在所述运输装置的传送带侧面，通过所述监测系统感知安全距离内靠近的工作人员；并且通过所述传感模块内的5g通讯模块与所述服务器信号连接，当在此范围内有工作人员靠近即发出警报，
10.警报模块，所述警报模块安装在井下沿线,所述警报模块与所述服务端信号连接；
11.所述服务器端通过所述视觉识别算法端识别所述监测系统传输的图像信息，用来辨别所述运输装置与人员之间的距离，在任一时间段内，若运输装置与人员之间的距离小于安全距离，所述服务器端产生用来发送给外界的提示信息传送至所述警报模块；若运输装置与人员之间的距离小于绝对距离，所述服务端控制所述运输装置停止运转。
12.作为进一步的优选，所述传感模块包括若干传感器组，其中一所述传感器组设置在距回风流出口10m-15m范围内，以首个最靠近回风流出口的所述传感器组为基准沿着运输装置传动方向布置，每300-500m范围内安装一所述传感器组，直至覆盖整个所述运输装置，所述传感器组包括温度计、湿度计、尘土监测仪和噪音监测仪；
13.所述温度计用于监测井下温度；
14.所述湿度计用于监测井下湿度；
15.所述尘土监测仪用于监测井下空气中尘土占比。
16.作为进一步的优选，所述监测系统包括摄像头、激光探测器、红外探测器、红外接收卡用来采集井下人员与设备的信息；所述摄像头安装在运输装置沿线，实时监控；所述红外探测器及所述激光探测器安装在所述运输装置两侧，当人员进入安全距离内时及时预警，所述红外接收卡安装在运输装置头部。
17.作为进一步的优选，还包括急停模块，所述服务器端与所述急停模块信号连接，所述急停模块是由微控制器单元、急停控制单元和rs485通信单元集成，两端通过八芯电缆与所述运输装置的电机设备进行连接。
18.作为进一步的优选，所述安全距离小于等于30cm。
19.作为进一步的优选，所述服务端通过浏览器在人机界面上远程控制运输装置的启停和调速。
20.作为进一步的优选，所述5g通讯模块与服务端之间通过串行接口进行连接，所述视觉识别算法端与所述服务端之间通过以太网连接。
21.作为进一步的优选，所述传感模块通过有线或无线传感器采集工况数据，通过无线传输方式将工况数据发送到安装在通讯模块。
22.作为进一步的优选，所述绝对距离小于等于5cm。
23.作为进一步的优选，所述摄像头模块采用数字彩色高清摄像头，用于捕获带式输送带危险区域的图像。
24.上述技术方案具有如下优点或有益效果：
25.本发明立足现有技术，本发明使用防水、防火、防爆型的物联网探测设备，探知设备与人员的距离。
26.相对于现有技术，本发明用物联网、视觉识别技术等当下先进的技术方式迭代以往的软件，精度更高，误报率更低。
27.相对于现有技术，本发明使用了多种监测手段，避免了人工监测的视觉盲区。
28.相对于现有技术，本发明使用了多种传感器，探测设备的精度准确，受环境因素干扰低。
29.相对于现有技术，本发明使用了激光探测器、红外探测器、红外接收卡保证了足够的红外穿透率来满足井下恶劣的环境。
30.相对于现有技术，本发明具有完善的体系，配备了物联网设备用于监测，减少了大
量人力的消耗，且在实施过程中更加简便，保证了实施人员在使用过程中的安全。
附图说明
31.图1是基于井下运输装置防止人员误入的远程控制系统的监测流程图。
具体实施方式
32.为了更好地理解本技术，将参考附图对本技术的各个方面做出更详细的说明。应理解，这些详细说明只是对本技术的示例性实施方式的描述，而非以任何方式限制本技术的范围。在说明书全文中，相同的附图标号指代相同的元件。表述“和/或”包括相关联的所列项目中的一个或多个的任何和全部组合。
33.应注意，在本说明书中，第一、第二等的表述仅用于将一个特征与另一个特征区分开来，而不表示对特征的任何限制。因此，在不背离本技术的教导的情况下，下文中讨论的第一模式可被称作第二模式。
34.在附图中，为了便于说明，可能已稍微夸大了各部件的厚度、尺寸和形状。附图仅为示例而并非严格按比例绘制。
35.还应理解的是，用语“包括”、“包括有”、“具有”和/或“配置有”，当在本说明书中使用时表示存在所陈述的特征、元件和/或部件，但不排除还存在一个或多个其他特征、元件、部件和/或它们的组合。另外，用于“示例性地”旨在指代示例或举例说明。
36.除非另有限定，否则本技术中使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)均具有与本技术所属领域普通技术人员的通常理解相同的含义。还应理解的是，术语(例如在常用词典中定义的术语)应被理解为具有与它们在相关技术的上下文中的含义一致的含义，而不应以理想化或过于形式化的意义进行解释，除非本技术中明确如此限定。
37.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。
38.对于目前市面上常用的监测手段是人工进行监测，未配置任何物联网设备用于监测，会耗费大量人力，且在实施过程中很繁琐，并无法立即切断电源或操作其他挽救措施。造成当下没有完善的体系来监测此行为的原因主要是既需要一套成熟的软件，又需要配备监测的硬件，还需要一套成熟的算法，会耗费大量的人力物力用于开发且不是每个公司都有这样的实力支持。
39.为了解决上述的技术问题，发明人设计了一种基于井下运输装置防止人员误入的远程控制系统，其可解决因现有技术中的上述至少一种原因所造成的实施过程中很繁琐，并无法立即切断电源或操作其他挽救措施的问题。下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本技术。
40.如图1所示：基于井下运输装置防止人员误入的远程控制系统，包括：软件中心系统，软件中心系统放置在运输装置监控室内，软件中心系统通过井下沿线设备实现对运输装置的监控；软件中心系统包括：服务器端、视觉识别算法端，服务器端与视觉识别算法端信号连接，服务器端实现对监测信息状态数据的分析、判断、处理和显示；
41.监测系统：监控系统设置在井下的顶部和侧面，监测系统与服务器端信号连接，监测系统用于采集井下人员与设备的图像信息；
42.传感模块，传感模块安装在井下墙壁上和运输装置上，传感模块用来采集井下空间的温度、湿度、扬尘、噪音的信息，传感模块内包括5g通讯模块；5g通讯模块分别与监测系统、服务器端信号连接
43.边界预警：边界预警设置在运输装置的传送带侧面，通过监测系统感知安全距离内靠近的工作人员；并且通过传感模块内的5g通讯模块与服务器信号连接，当在此范围内有工作人员靠近即发出警报，
44.警报模块，警报模块安装在井下沿线,警报模块与服务端信号连接；
45.上述的运输装置是指在机械转动或传动可能伤人的地方均可使用，不局限于带式输送机，本实施例中采用的带式输送机。
46.其中报警模块包括声光报警器。
47.其中，红外探测器及红外接收卡安装位置以带式输送机的开关电箱位置为起点，每间隔50-100m范围内安装，直至覆盖整个运输装置。
48.其中，通过监测系统和传感模块形成一定位系统，定位系统目前可实现井下人员定位及分布情况，包括人员的运动轨迹，精度在0.3米左右。现在通过监测系统及传感模块内的5g通讯模块与服务器信号连接，及时获取人员的精确位置信息，精度在0.05-0.3米。
49.在示例性实施方式中，传感模块包括若干传感器组，其中一传感器组设置在距回风流出口10m-15m范围内，以首个最靠近回风流出口的传感器组为基准沿着运输装置传动方向布置，每300-500m范围内安装一传感器组，直至覆盖整个运输装置，传感器组包括温度计、湿度计、尘土监测仪和噪音监测仪；温度计用于监测井下温度；湿度计用于监测井下湿度；尘土监测仪用于监测井下空气中尘土占比。
50.其中，传感模块安装位置应置于传送带安全范围内，应在相对安全和防火措施有保障的地方，安装的位置应避免强电磁干扰，安装的位置不宜过低，可根据传送带高度调整，安装完成后，应确保仪器各方保留操作维护空间。
51.优选地，温度传感器安装在输送带沿线，100米安装一个，实时监测环境温升情况
52.在示例性实施方式中，监测系统包括摄像头、激光探测器、红外探测器、红外接收卡用来采集井下人员与设备的信息；摄像头安装在运输装置沿线，实时监控；红外探测器及激光探测器安装在运输装置两侧，当人员进入安全距离内时及时预警，红外接收卡安装在运输装置头部。
53.检测系统内的摄像头设置在巷道上方，距巷壁不得小于200mm，距顶板不得大于300mm，红外探测器及红外接收卡安装位置以传送带开关电箱位置为起点，每间隔50-100m范围内安装，直至覆盖整个运输装置。
54.还包括，跑偏传感器安装在带式输送机头部、尾部或凸弧段两侧机架上成对安装于输送带两侧；撕裂传感器安装在受料点处输送带下方；粉尘烟雾传感器吊挂在主传动滚筒的上方，根据现场风向，以稍靠近下风口为宜。
55.根据现场实际情况，当人员进入井下工作并靠近运输装置识别。
56.在示例性实施方式中，还包括急停模块，服务器端与急停模块信号连接，急停模块是由微控制器单元、急停控制单元和rs485通信单元集成，两端通过八芯电缆与运输装置的电机设备进行连接。其中包括急停开关，急停开关安装在输送带沿线，每一百米布置一个。服务器通过急停开关控制传送带的启停。
57.在示例性实施方式中，服务端通过浏览器在人机界面上远程控制运输装置的启停和调速。
58.在示例性实施方式中，5g通讯模块与服务端之间通过串行接口进行连接，视觉识别算法端与服务端之间通过以太网连接。
59.在本示例实施方式中，传感模块通过有线或无线传感器采集工况数据，通过无线传输方式将工况数据发送到安装在通讯模块。
60.在本示例实施方式中，绝对距离小于等于5cm。
61.在本示例实施方式中，摄像头模块采用数字彩色高清摄像头，用于捕获带式输送带危险区域的图像。
62.在示例性实施方式中，安全距离小于等于30cm。除此之外还可以根据实际传输装置的不同需求调整其全距离大小。
63.本实施例使用防水、防火、防爆型的物联网探测设备，探知设备与人员的距离。同时本实施例具有有一套完善的算法来保障设备与人员距离之间的精度，若人员与皮带距离小于等于30厘米的时候，需要在现场有声光报警；若人员与皮带距离小于等于5厘米的时候，需要在现场有声光报警的同时进行断电操作。
64.本实施例具有足够的红外穿透率来满足井下恶劣的环境
65.本实施例采用的传送带具长10公里左右，需要全覆盖监测
66.采用视觉识别技术与算法保障精度采用视觉识别算法中的“边界预警”算法进行实时监测
67.本实施例一结合图1：原理在长达10公里的胶带运输机上配备能识别距离的红外探测器，在下井人员的工服上配备红外接收器用于反馈，在井下的顶部、侧面分别配备高清摄像头，多角度对运输机和人员进行实时拍摄。需要开发一套软件，用于对接物联网设备，如摄像头、各类探测器、声光报警器、运输机的软件系统等。后台配置“边界预警”算法，一旦人员与皮带距离小于等于30厘米的时候，需要在现场有声光报警；若人员与皮带距离小于等于5厘米的时候，需要在现场有声光报警的同时进行断电操作。待本次事故处理完之后由安全员确认后重新开启设备。
68.所述监测系统包括：设置在井下的顶部和侧面的监测端、远程设置的服务器端、视觉识别算法端、警报端，其中，所述监测端包括：
69.图像模块，使用摄像头、红外探测器、红外接收卡用来采集井下人员与设备的信息
70.传感模块，使用温度计、湿度计、尘土检测仪、噪音检测仪用来采集井下空间的温度、湿度、扬尘、噪音的信息；
71.通讯模块，其与所述图像模块、传感模块、服务器端连接，用来将所述图像信息和温度信息等信息传递给服务器端；
72.所述服务器端使用算法端的算法识别所述图像信息，用来辨别所述运输机与人员之间的距离，当所述服务器端在任一时间段内，若运输机与人员之间的距离小于安全距离，所述服务器端产生用来发送给外界的提示信息，并连接警报端，连接运输机的电源。
73.警报模块，使用声光报警器用于井下告警。
74.实施例二：本实施例原理在长达5公里的胶带运输机上配备能识别距离的红外探测器，在下井人员的工服上配备红外接收器用于反馈，在井下的顶部、侧面分别配备高清摄
像头，多角度对运输机和人员进行实时拍摄。需要开发一套软件，用于对接物联网设备，如摄像头、各类探测器、声光报警器、运输机的软件系统等。后台配置“边界预警”算法，一旦人员与皮带距离小于等于25厘米的时候，需要在现场有声光报警；若人员与皮带距离小于等于7厘米的时候，需要在现场有声光报警的同时进行断电操作。待本次事故处理完之后由安全员确认后重新开启设备。
75.实施例三：本实施例原理在掘进机和刮板输送机配备能识别距离的红外探测器，其中刮板输送机长5米上，在下井人员的工服上配备红外接收器用于反馈，在井下的顶部、侧面分别配备高清摄像头，多角度对运输机和人员进行实时拍摄。需要开发一套软件，用于对接物联网设备，如摄像头、各类探测器、声光报警器、运输机的软件系统等。后台配置“边界预警”算法，一旦人员与皮带距离小于等于20厘米的时候，需要在现场有声光报警；若人员与皮带距离小于等于4厘米的时候，需要在现场有声光报警的同时进行断电操作。待本次事故处理完之后由安全员确认后重新开启设备。
76.每400m范围内安装一传感器组，直至覆盖整个掘进机和刮板输送机，传感器组包括温度计、湿度计、尘土监测仪和噪音监测仪；摄像头设置在巷道上方，距巷壁200mm，距顶板300mm，红外探测器及红外接收卡安装位置以传送带开关电箱位置为起点，每间隔600m范围内安装，直至覆盖整个运输装置。
77.以上仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。