矿用电子围栏报警（人员接近防护）系统解析/现代式报警器系统

矿用电子围栏报警（人员接近防护）系统介绍

井下危险作业区域安设“电子围栏”人员接近防护系统，实现人员进入危险区域时，系统自动触发声光报警提示或自动停机，有效遏制伤人事故发生。

目前煤矿“电子围栏”主流技术方案有精准人员定位技术（UWB技术）、机器视觉识别技术、红外感应技术等，在实际应用中需针对不同场景使用一种技术方案或使用两种及以上技术方案配合使用。现将各技术的主要原理、技术优劣、适用场景及部署方式如下：

一、基于UWB 技术的“电子围栏”

1、主要原理：UWB 技术是一种基于脉冲的无线技术，它通过测量无线电信号的飞行时间，以此来计算位置信息。通过在特定设备上安装UWB读卡器，读卡器实时测量与人员佩戴的标识卡之间的距离，当距离满足一定条件时，系统输出相应的报警与停机信号。可使用单台读卡器进行唯一监测，也可使用多台读卡器定位更加精准。

2、主要优点：部署简单。定位精度高、功耗低、环境影响小、运行稳定。目前掘进设备使用最好的是UWB的，辐射范围广，距离设定自由，可根据矿方要求定制距离，而且数据可上传至矿井精准人员定位系统，实时显示出是谁触碰了报警，谁触碰了断电停机。

3、主要缺点：

1）如工作人员未携带标识卡或标识卡失效，则无法识别。

2）需与矿井原有精确定位系统兼容，如原精确定位系统识别精度不够，会造成误报警和漏报警情况。

4、主要适用场景、部署设备和方式：

主要适用于掘进工作面、综采工作面等粉尘大、水雾多、大型设备多的特色应用场所场景，主要设备包括中控台、读卡基站、标识卡、配套电源、控制器等。将读卡基站部署在掘进作业设备的四个角，进入工作面的人员需携带相应的标识卡。

二、基于机器视觉识别技术的“电子围栏”

热成像双光谱摄像头

1、主要原理：大自然中的物体只要其温度高于绝对零度（-273℃），就能向外界辐射电磁波。热成像探测器主要采集其中热红外波段（8μm-14μm）的电磁波来成像。热成像探测器根据不同物体的辐射差异来识别和分辨目标物。

2、主要优点：

2.1对环境适应性强，基本无要求，在灰尘大、水蒸气大等可见度特别低、可见光摄像机既是经过补光无无法得到良好的图像，热成像摄像机可以轻松取得图像，得到穿雾的效果。因为人体和机械发出的热红外波段（8μm-14μm）可以穿过灰尘和水蒸气。

2.2 对灯光无要求

灯光几乎干扰不了成像，在井下，机械发出的灯光、工人的矿灯来回的干扰、光线严重不均衡、还有各种设备、支护设备的遮挡、液压设备等光滑设备的反光等。此种环境，如果有普通可见光摄像机，成像效果不会很好。但是也没有关系，热成像摄像机只对温度敏感，所以灯光的不均衡、各种干扰几乎不会影响成像效果。

2.3安全热成像是完全被动接收物体发射的远红外，不主动发射探测信号。所以对工作环境中的人员和机械设备不发射射频、雷达等电磁波等。

2.4感应距离远

普通摄像机基于色彩成像的原理，夜间探测距离有限，3.5倍焦距，热成像摄像机热辐射被动红外探测原理，探测能力更强，7倍焦距，相同距离下点位更准。

2.5 适用于各种人员姿势

实际工作中难免有蹲着的人、躺着维修或者偶尔休息的人、或者晕倒身体不适的人，身上和衣服与地面的颜色相差不大，用可见光摄像机无法灵敏的发现。热成像把复杂的颜色简单化，凸显出检测目标，可以有很高的检测效率，报警效果更好。

2.6易对接  

设备单机可以进行分析，无需依靠后台即可输出报警信号，并支持软件集成的开放式API，支持开放型网路视频接口、PSIA、CGI、支持海康SDK和第三方管理平台接入、支持GB/T28181协议。更利于煤矿现在已经有的各种平台的对接。

热成像成像不受光线影响，夜晚不用补光亦可清晰成像

热成像在强光/逆光环境依旧能清晰成像，准确报警

热成像受天气影响小，烟、雾、雨等天气，热成像成像依旧清晰

主要缺点

由于是根据温度信息形成的图像，图像如果不经处理，只可以显示黑白色，为此设置了15种伪彩色: 白热、黑热、融合1、彩虹、融合2、铁红1、铁红2、深褐色、色彩1、色彩2、冰火、雨、红热、绿热、深蓝

4、主要适用场景及设备：当掘进/综采工作面有设备作业时，产生较大的粉尘，并伴随着一定浓度的水汽，视野较差，常规手段识别危险区域人员入侵准确率低。

三、设备安装规范

1、掘进工作面掘进装备(综掘机、掘锚机、掘锚一体机、连采机等) 综掘机

综掘机

在综掘机的司机驾驶室的另一侧安装两台红外热成像摄像机，红外热成像 摄像机分别向前和向后采集司机驾驶盲区范围的行车环境图像信息。声光报警 器安装在车体上显眼位置。

掘锚机、掘锚一体机

在掘锚机的机尾两侧安装基于视频识别的人员安全防护系统，两台红外热 成像摄像机采集机尾两侧的行车环境图像信息。声光报警器倒挂在操作室顶板 下方，确保司机能清晰看见报警指示灯。

连采机

在连采机的驾驶室的两侧安装基于视频识别的人员安全防护系统，两台热 成像摄像机分别向前和向后采集司机驾驶盲区范围的行车环境图像信息。声光 报警器安装在连采机驾驶室正上方。

（2）掘进工作面锚护装备(两臂锚杆机、四臂锚杆机、运锚机等) 两臂锚杆机

在两臂锚杆机驾驶室的后方和两臂锚杆机的前端安装基于视频识别的人员 安全防护系统。两台热成像摄像机分别向前和向后采集司机驾驶盲区范围的行 车环境图像信息。声光报警器安装在两臂锚杆机驾驶室左侧。

四臂锚杆机

在四臂锚杆机的顶棚和尾部安装两台红外热成像摄像机，分别向前和向后 采集司机驾驶盲区范围的行车环境图像信息。声光报警器安装在两臂锚杆机的 尾部右侧，并有相应的防护罩保护措施。

六臂运锚机

在六臂运锚机的两侧安装两台红外热成像摄像机，分别向前和向后采集司 机驾驶盲区范围的行车环境图像信息。声光报警器安装在六臂运锚机的右侧， 并

有相应的防护罩保护措施。

（3）掘进工作面辅助作业装备(梭车、铲运车、装载机、耙装机等) 梭车

在梭车的司机驾驶室的两侧安装两台红外热成像摄像机，分别向前和向后 采集司机驾驶盲区范围的行车环境图像信息。声光报警器安装在梭车的驾驶室 顶棚，并有相应的防护罩保护措施。

铲运车

在铲运车的司机驾驶室的另一侧安装热成像摄像机，两路摄像机分别向前 和向后采集司机驾驶盲区范围的行车环境图像信息。声光报警器安装在车体上 显眼位置。

装载机

在装载机两侧安装热成像摄像机，两路热成像摄像机分别向前和向后采集 司机驾驶盲区范围的环境图像信息。声光报警器安装在车体上显眼位置。

（4）给料破碎机、联运头车

给料破碎机在设备驾驶室的另一侧，安装一台热成像摄像机。摄像机向后 采集司机驾驶盲区范围的行车环境图像信息。声光报警器安装在设备中心位置， 并有相应的防护罩保护措施。

联运头车安装一台可见光成像摄像机。摄像机向后采集司机驾驶盲区范围 的行车环境图像信息。声光报警器安装在设备中心位置，并有相应的防护罩保 护措施。

（5）采煤工作面转载机入料口

在转载机的过桥处安装一台红外成像摄像机，采集人员靠近信息。在转载 机封闭盖板上方安装声光语音报警器，声光信号在转载机的行人侧。

  综放工作面在刮板运输机头安装一台红外成像摄像机，采集人员靠近信息。