矿山皮带运输安全管控：坐人行为AI自动检测技术应用

矿山皮带运输系统中，人员违规坐在皮带上是一种非常危险的行为，极易引发卷入、挤压、摔伤甚至死亡事故。利用AI视觉识别技术自动检测并制止“坐人行为”，是当前矿山智能化建设的重点应用之一。

皮带坐人检测

以下介绍这项技术的核心原理、系统架构、关键难点及部署建议。

一、技术核心原理

该技术基于深度学习计算机视觉，特别是姿态估计或目标检测算法，流程如下：

图像采集：在皮带运输巷道的关键位置（如皮带机头、机尾、中部过桥处）安装防爆网络摄像机。

模型识别：AI模型实时分析视频流，不只看“人”，更关键的是判断人体关键点与皮带几何区域的空间关系。

• 目标检测：检测出“人体”和“皮带”的边界框。
• 语义分割：精确分割出皮带的运行区域。
• 姿态估计：识别“坐”的姿态——髋部、膝盖关键点位置较低，且与皮带平面高度重合；躯干通常呈垂直或后仰状态。
• 行为判定：当检测到人体与皮带区域的交并比超过设定阈值（如50%以上人体区域落在皮带内），且人体姿态符合“坐”的特征，持续一定帧数（如3-5秒），则触发报警。

二、系统架构与工作流程

一个标准的功能闭环包括：

前端采集：矿用防爆型高清摄像仪。

边缘盒子：配置边缘计算盒子直接完成推理，无需回传所有视频，只上传告警图片或短视频。

告警联动：

• 现场声光报警：高清摄像机自带喇叭和闪光灯，喊话“禁止坐在皮带上，请立即离开”。
• 远程通报：向地面调度中心、值班人员手机推送报警截图和位置。
• 设备联锁：可配置为报警持续X秒后，通过干接点或Modbus协议，联动皮带电机延时停机或降速运行（需评估全系统安全，防止二次事故）。
• 管理闭环：调度中心记录报警，生成考核报表，形成“发现-告警-处置”的闭环。

三、应用中的关键难点与解决方案

矿山环境恶劣，存在以下难点及解决方案：

难点一：光照变化大
巷道内昏暗、顺光、逆光以及皮带上物料颜色干扰等问题突出。可采用高动态范围图像传感器配合AI图像增强算法，或选用热成像摄像仪（人体温度明显高于周围环境，几乎不受光照影响）。

难点二：粉尘与水雾
镜头易被污染，图像模糊。可用带雨刷或自动清洁功能的防爆防护罩，同时在算法侧训练带有尘雾干扰的样本，提升模型准确性。

难点三：物料与人体误报
大块煤、不规则矿岩等形状可能类似蜷缩人体。可融合姿态估计，不仅分析形状，还判断运动模式（人体有呼吸微动、肢体偶尔晃动）；同时引入时序行为检测，单帧静态图不报警，连续动作序列才判定。

难点四：遮挡与视角
托辊、支架、线缆可能遮挡部分身体。可采用多角度交叉布点（如在对向或相邻机架安装两台摄像机），并在算法训练时增加随机遮挡数据增强。

四、典型部署建议

为提高实用性和可接受度，建议采用以下策略：

分阶段告警：

一级预警（提示）：检测到有人接近皮带并做出下蹲、探身动作，现场语音提醒“请勿靠近运行皮带”。

二级报警（坐人）：确认坐到皮带上，立即高响度声光报警，并推送至安全员。

三级联锁：若人员10秒内未离开（通过跟踪目标判断），自动停止该段皮带，防止伤人。

• 避免机械伤害：联锁停机机制必须设计手动复位，防止皮带频繁自动重启造成人员二次伤害或设备磨损。
• 法律合规：根据《煤矿安全规程》及《金属非金属矿山安全规程》，严禁人员搭乘带式输送机。部署该系统时应明确喊话内容包含“违规行为已记录，将纳入安全考核”。