煤矿作业新助力:360倒车影像系统保障安全高效

在煤矿井下作业环境中,运输是衔接各生产环节的关键纽带。巷道内光线昏暗、空间狭窄、视线受阻,且常有设备与人员交叉作业,使得车辆尤其是大型矿用卡车的倒车、转弯、掉头等操作充满挑战。传统的倒车方式主要依赖后视镜观察和指挥员的人工引导。这种方式存在明显的局限性:后视镜视野有限,存在大量盲区;人工指挥受制于沟通误差、人员疲劳以及不可避免的站位风险,安全隐患始终存在。近年来,一种源自普通车辆的安全技术——360度全景倒车影像系统,经过专业化、防爆化改造后,正逐步应用于煤矿井下运输车辆,成为提升作业安全与效率的新助力。

要理解这项新技术的价值,我们可以将其与传统方式及其他辅助技术进行对比分析。

一、与传统人工观察及后视镜方式的对比

传统方式是煤矿长期以来依赖的基础方法。

1.视野局限性:后视镜只能提供车辆后方有限角度的视野,对于车辆正下方、紧贴车头车尾的侧方以及高大的车身两侧中下部区域,即所谓的“盲区”,完全无法覆盖。而井下巷道墙壁、管线、小型设备或恰好处于盲区的人员,驾驶员根本无法察觉。

2.对人的高度依赖:指挥员的角色至关重要。但其有效性受多种因素影响:声音在嘈杂环境中可能被淹没;手势在光线不佳时可能看不清;指挥员自身多元化站在一个既能看到危险点又能被驾驶员看到的安全位置,这个位置本身有时就处于风险之中。长时间作业带来的注意力下降也会影响判断。

3.信息不直观:驾驶员需要将分散的后视镜影像与指挥员的指令在脑中合成一个周围环境的整体图景,这个过程存在延迟和误判的可能。

相比之下,360倒车影像系统通过安装在车头、车尾和两侧的后广角摄像头,采集车辆四周的实时画面,并由车载主机进行图像拼接处理,最终在驾驶室内的显示屏上呈现一幅以车辆为中心、俯瞰视角的全景图像。

1.视野无死角:它从根本上消除了车辆周边的视觉盲区,驾驶员可以直观地看到车身四周所有障碍物的实时位置,包括低矮的轨枕、巷帮的突出物、靠近的车辙或人员。

2.降低对人的依赖:系统提供了客观、持续的视觉信息,减少了对指挥员的全时段依赖。在无复杂情况下的常规倒车,驾驶员可自主安全完成,指挥员可更专注于复杂路况的总体协调,劳动强度和安全风险得以降低。

3.信息直观整合:全景视图将碎片化信息整合为一目了然的单一画面,极大减轻了驾驶员的认知负荷,使其能更快、更准确地做出操作决策。

二、与单一后视摄像头或雷达探测系统的对比

在技术辅助方案中,也有采用单一后视摄像头或超声波雷达的方案。

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1.单一后视摄像头:仅能解决车辆正后方的视野问题,对于车头及两侧的盲区无能为力。在需要直角转弯或侧方有障碍物的井下巷道,其辅助作用有限。

2.超声波雷达系统:通常通过声音或指示灯提示障碍物的远近。其优势在于对障碍物的距离探测相对精确,且不受光线影响。但劣势同样明显:它属于“提示型”而非“呈现型”设备。驾驶员只能知道某个方向有障碍物及其大致距离,但无法“看到”障碍物究竟是什么(是柱子、设备还是人员?)、具体形态如何。在环境复杂的井下,知道“有东西”和“看到是什么东西”,对于决策的精细化程度有本质区别。例如,面对一根钢梁和一堆可移动的材料,驾驶员的通过策略是不同的。

360倒车影像系统结合了视觉呈现的优势:

1.场景可视化:它不仅告知驾驶员有障碍物,更直接呈现障碍物的具体形象、大小、与车身的相对位置关系,提供的信息维度更丰富。

2.全局态势感知:全景画面让驾驶员同时掌握四周所有情况,而非仅仅某个点的距离报警,便于进行综合判断,例如在狭窄空间内完成一次复杂的多角度挪车。

3.功能集成趋势:目前更先进的系统正尝试将360全景视觉与雷达测距功能融合。在全景画面上,通过叠加警示框或距离刻度线,直观标注出近处障碍物的精确距离,结合了“看见”与“测距”的双重优点,安全性进一步提升。

三、煤矿专用360倒车影像系统的核心特点

应用于煤矿井下的系统,并非普通车辆的简单移植,它多元化具备适应严苛工业环境的能力。

1.防爆与防护设计:所有车载设备(摄像头、主机、显示屏)多元化符合煤矿防爆标准,通常采用本安型或隔爆型设计,确保在可能存在瓦斯、煤尘的环境下安全运行。具备很高的防水、防尘、防震等级,能承受井下的潮湿、粉尘和颠簸。

2.低照度与辅助增强:针对井下光线昏暗的特点,摄像头需具备优异的低照度成像性能,在微光条件下也能输出清晰的画面。许多系统还集成了红外补光或LED辅助照明,在完全无光或强光眩光(如对向车灯)条件下改善图像质量。

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3.畸变校正与精准标定:由于使用广角镜头,画面边缘会产生畸变。通过算法的精准校正和标定,确保拼接后的全景画面与实际空间位置关系基本一致,画面中的距离感相对准确,避免误导驾驶员。

4.可靠性与稳定性:井下环境维护不便,要求系统具有极高的平均无故障时间。元器件、连接件、线缆都需经过严格筛选和工业级加固,以适应长时间的振动、温差变化和电气干扰。

四、对煤矿作业安全与效率的实际影响

该系统的应用,从多个维度为井下运输作业带来了积极改变。

1.预防碰撞事故:这是最直接的安全收益。通过消除盲区,显著降低了车辆在倒车、起步、转弯时与巷道设施、其他设备或人员发生碰撞、碾压的风险,为井下创造了更安全的交通环境。

2.保护人员与设备:既保护了可能进入盲区的其他作业人员,也保护了指挥员,使其无需为了观察而置身危险区域。也避免了车辆自身与巷道支护、管线等设施的刮碰,减少了设备损坏和停产维修。

3.提升作业效率:驾驶员操作信心增强,无需频繁下车查看或完全依赖缓慢的指挥沟通。在确保安全的前提下,车辆挪移、停靠、装卸点的对位等操作更加流畅迅速,缩短了非作业的等待和调整时间,提升了运输环节的整体周转效率。

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4.辅助驾驶培训与过程追溯:全景影像记录可作为培训新驾驶员的优质素材,直观展示各种复杂场景下的安全操作要点。系统通常具备录像存储功能,在发生异常情况时,可为事件分析提供客观的视觉依据。

当然,任何技术都不是高质量的。360倒车影像系统目前仍存在一些需要注意的方面:例如,在极端恶劣的天气(如大量淋水直接覆盖摄像头镜头)或镜面严重污损时,图像质量会下降;它显示的是二维俯瞰视图,对于垂直高度上的障碍物(如悬挂的缆线高度)判断不足;它本质是辅助工具,不能替代驾驶员的安全意识和规范操作。系统的定期维护清洁、驾驶员的正确使用培训以及与现有安全规程的有机结合,都是其发挥效用的重要保障。

煤矿作业中应用的360度倒车影像系统,通过提供无盲区的全景视觉信息,有效弥补了传统观察方式和单一辅助技术的不足。它在防爆、防护、低照度成像等方面的专业化设计,使其能够适应井下的特殊环境。这项技术并未改变运输作业的根本流程,但它通过增强驾驶员的态势感知能力,为安全加装了一道可靠的“电子眼”,为效率提升提供了直观的技术支撑,成为煤矿井下现代化辅助驾驶体系中一项务实而有效的组成部分。随着技术的不断迭代和与其他传感技术的融合,它将继续在保障煤矿安全、高效生产的道路上发挥重要作用。

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