人员接近预警系统、电子围栏防护系统
一、系统设计方案
1.1）系统组成
人员接近预警系统主要由定位基站、主机、显示器、声光报警器、防爆摄像仪等构成。
AI摄像仪识别危险区域
AI视觉识别危险区域划分
1.2）系统工作原理
其中控制箱是有本安电源、控制板、通讯模块和控制继电器构成，各个水平的人员感应传感器与AI视觉识别摄像头检测到人员进入巷道后，水平控制箱触发声光报警器发出声光报警信号，同时将检测信号传递给车房控制器，车房控制箱进行声光报警，提示司机并停车绞车运行。
各水平控制器实时发出检测信号，AI识别识别进行实时监测，当有人员进入矿井绞车巷道的附近区域时，根据接收到的分距离信息，计算人员位置，位置信息转发给控制器；AI视觉识别同时进行危险区域的扫描，显示器实时显示主控器发送的设备周围的各移动人员的位置信息并存储到显示器的存储器中，进行分析；
AI视觉识别装置，对区域内人员数量进行统计，对设置的危险区域进行实时监测，并进行识别报警和停车发出信号。与绞车进行联动控制，人员闯入危险区域联动绞车停机处理。
主控器与AI视觉识别实时接收各水平所探测的人员移动的位置信息,进行计算和判断人员是否进入设定的警告区或停机区；若移动标签进入警告区，进行报警提醒;若移动标签进入停机区，采集设备则停机报警；
警告区域--报警
危险区域--停机
1.3）系统主要功能
1.3.1 根据设备的轮廓，基于UWB精确定位技术，融合AI摄像仪，在设备周边划定多重电子围栏（安全区、警告区、危险区），实现煤矿井下设备的人员接近预警功能。
1）当系统监测到人员进入预设的警告区时，执行预警指令，能够及时发出声光报警信号（语音），并主动向设备控制器发出通讯信号预警节点。
2）当系统监测到人员进入预设的危险区时，执行停机指令，能够及时发出声光报警信号（语音），并主动向设备控制器发出通讯信号停机节点。
1.3.2 系统具有反向定位功能，将指定标识卡（≥3个）布置于已知的固定位置（手动输入坐标），设备上安装定位基站，能够解算出所有设备的位置，向上位机或控制器发送基于同一坐标系的坐标信息，并能够在显示屏和上位机UI界面图像化显示。反向定位功能支持对多个设备（≤10个）同时进行定位。
1.3.3 系统具备双向报警功能，当人员闯入警告区和危险区时，佩戴的UWB定位标识卡能够发出声光报警信号，提醒人员主动避害。
1.3.4 系统具备特殊人员管理功能，本设备操作人员（可指定多个操作人员）在其工作位时不预警，离开指定工作位一定距离后执行停机指令。
1.3.5 系统具有独立运行功能，同一区域存在多台设备时，操作人员标书卡共用，但各设备定位基站独立，其划定的安全区、警告区和危险区互补干涉。
1.3.6 系统具有速度动态补偿功能，要保证设备或人员移动时基于UWB技术的定位精度。
1.3.7 系统能接入4路AI摄像仪，能够在井下黑暗、高粉尘、炫光环境下清晰成像，具备使用热成像摄像仪识别的能力。当有人员闯入警告区或危险区时，系统执行相应的预警或停机指令，同时，显示屏可清晰显示出闯入人员。
1.3.8 显示屏界面能够图形化显示设备轮廓及其周边人员分布情况。如使用了反向功能定位，则能够显示所有设备及人员相对于巷道的分布。
1.3.9 显示屏界面嵌入视频画面，能够结合UWB精确定位和AI智能识别的情况，自动切换画面，准确显示人员信息。
1.3.10 定位标识卡（UWB）支持腕带式、腰带式、矿灯式等形式，分别对应不同的工作时间，用户可自行选配。
1.3.11 上位机UI界面通过网络获取系统数据，再现显示屏的内容。
1.3.12 上位机UI系统具备视频数据存储功能，所采集的视频数据能够实时存储，循环覆盖，保证最新视频数据能够可靠存储。
1.3.13 实际效果图
（系统参数设置界面）
（系统报警预览界面）
（GIS显示界面）
（UI 3D展示界面）
1.4）系统功能参数
1、定位基站
供电电源：采用DC24V
无线测距技术：UWB。
UWB通信频率：4GHz。
UWB信号覆盖范围：不小于70米。
含四路千兆网口
输出信号接口485协议。
定位精度（UWB）：≤20cm
外壳防护等级:IP54。
2、参数主机
供电电源：采用DC24V
输出信号接口：有10路开关量触点信号，2路模拟量输出。
3、显示器
供电电源：采用DC24V
显示屏分辨率：应不低于1024×768
外壳防护等级:IP54。
通讯协议：MODBUS TCP协议
4、声光报警器
供电电源：采用关联参数主机DC24V方法。
最大功率：≤15W。
报警触发方式：具备2路高低电平信号触发。
报警方式：具备同时发出语音和灯光报警信号的功能。
外壳防护等级:不低于IP54。
5、防爆摄像仪
供电电源：采用DC12V
输出接口：一路RJ45接口
摄像仪探测距离：≥20m
1.5）系统主要技术指标
1．系统探测距离: ≥50m。
2．定位精度（UWB）：≤20cm。
3．系统标识卡容量：≥100张
4．便携式标识卡，单次充满电使用时长：≥10天
5．系统响应时间：≤1s。
6．摄像仪探测距离：≥20m。
7．系统综合误报率：≤2%。
8．输出接口：至少2路无源开关量节点（预警、停机）。
9．网络接口：RJ45接口，以ModbusTCP协议进行数据传输。
10．其它接口：支持RS485和CAN接口，向控制器发送坐标信息。
二、 显示配置终端软件及调度室软件
显示终端搭载的系统采用Ubuntu来进行开发，编程语言为Qt，分为界面开发和通信开发。
中控调度室可以采用先用的工控机，支持Win7 、Win10、Win11，编程语言为C#或者Qt，分为视频界面和3D GIS界面
2.1）显示终端的主要功能有：
（1）显示功能：在显示界面的模拟机车图上显示探测到的定位卡的位置。
（2）配置功能：可配置分站位置、主控器IP、操作员 ID、机型等参数。
（3）查询功能：可对过去某时间段内的所有或指定人员信息探测记录进行查询。
2.2）中控室软件的主要功能有：
（1）显示功能：在显示界面的图上显示探测到的人员的位置。
（2）配置功能：可配置分站位置、主控器IP、操作员 ID、机型等参数。
（3）查询功能：可对过去某时间段内的所有或指定水平报警或者停机信息记录进行查询。
（4）实时显示AI视觉系统的实时分析画面。
（5）显示教程巷道周围人员分布情况。
三、项目目标
矿井巷道人员闯入告警系统,通过在主控器内设立坐标系，AI视觉识别将矿井巷道设备周围的矿井内区域划分为警告区和停机区，通过分站与AI视觉摄像头实时测距，AI视觉识别实时区域监控，从而可准确判断矿井绞车巷道周围工作人员的相对位置信息，并根据人员与矿井巷道的相对位置，AI视觉识别识别人员信息，即工作人员所处的不同区域采取警告或停机措施,从而可有效保障矿井内工作人员的人身安全。通过在操作室内设置显示器和报警器，使得设备操作人员可方便地通过显示器看到该矿井巷道周围的人员位置信息，通过报警器可方便地获得报警信息,从而使得设备操作人员可方便地采取相应操作，进一步保障矿井内工作人员的安全。显示器除可实时动态显示矿井巷道备周围人员的实时位置信息外，与AI视觉识别配合，还可实时记录存储矿井移动采掘设备周围人员的实时位置信息，使用单位可根据显示器中存储的记录分析停机原因，从而在保障矿井下工作人员安全的前提下为矿井矿井巷道的合理安排提供决策依据。采用自动的工作模式，使用方便，运行可靠,可有效保障矿井内工作人员的人身安全。