電鏟、卡車盲區監控系統的應用

摘 要：隨著露天礦山開采逐步向規?；?、大型化發展，開采所使用的設備從外形尺寸到生產能力都在與日俱增，而電鏟、卡車等設備由于體積過于巨大，駕駛員無法實時掌握盲區的視野及回轉半徑，生產過程中特別容易與裝載設備發生磕碰事故。基于此，在卡車、電鏟上安裝前后左右4個攝像頭對盲區進行拍攝，將所拍攝視頻圖像顯示在駕駛室內的顯示屏上，同時根據車輛方向盤轉角及擋位信息自動放大顯示屏上相對應的盲區圖像;每一個攝像頭上設置自動噴水清洗裝置，駕駛員在駕駛室內即可控制自動噴水清洗裝置，有效解決了露天礦電鏟、卡車等設備盲區面積過大、容易發生事故的問題，保障了安全生產。

關鍵詞：露天礦;電鏟;卡車;盲區;安全生產

1 ? ?問題的提出

大型礦用卡車和電鏟等設備的盲區，是指設備操作人員的視線所不能看到的設備工作運動機構所處的空間區域。它是由于設備的龐大和駕駛室設計布置所形成且客觀存在的。圖1所示為星月CMJ-10卡車的視野盲區示意圖，其前方、左右兩側盲區均達到40 m，車后的盲區更是達到60 m。如此大的盲區面積對駕駛員的經驗、熟練度以及對礦區道路環境的熟悉程度均有著嚴格的要求，也增加了發生交通事故的概率。近幾年來，我國露天煤礦各類礦用電鏟、卡車交通事件頻發，車輛碰撞甚至跌落懸崖等事故時有發生，且呈逐年增加趨勢，直接和間接經濟損失非常驚人，形勢十分嚴峻。

目前，在解決車輛視野盲區的問題上，國內提出過多種方法，例如在《淺談重型載貨汽車視野盲區解決方法》[1]中采用4個攝像頭分別設置在卡車前后左右方向，采用7寸顯示器進行顯示。在《360度3D全景環視系統天邁科技對車輛盲區技術的思考與應用》[2]中提出了通過前后左右4個攝像頭采集車輛盲區圖像，再通過核心算法進行畸變還原、無縫拼接形成360°空中鳥瞰圖，使得司機可以直接查看車輛所處的位置和周邊情況。

然而，上述方法是針對重型卡車和公交車所提出的方案，對于露天礦所采用的卡車、電鏟設備，其規模要遠大于公共道路交通中的公交車和重型卡車，例如930E型號的卡車，其長度超過17 m，寬度超過8 m，高度超過6 m，盲區面積要遠大于公交車和重型卡車的盲區面積，司機在駕駛室內操作時并不能直觀地獲取指定區域的盲區圖像，上述方案并不適用于露天礦中的大型電鏟和卡車。另一方面，上述方法是針對重型卡車和大型公交車設計的盲區監控系統，其工作環境通常為公共道路，工作環境較好，而露天礦的工作環境較為惡劣，灰塵、泥土等都會嚴重影響攝像頭的拍攝，尤其在雨后，泥土在車輪的轉動作用下極易粘到攝像頭上，從而對視野造成嚴重影響，上述方案并不能解決這個問題。

2 ? ?電鏟、卡車盲區監控系統

2.1 ? ?設備的安裝

在電鏟駕駛室平臺前上沿正中、后機棚正上方、左右機棚旁邊各安裝1臺攝像機，在駕駛室內設置1臺10寸液晶四畫面切換顯示器，在每一個攝像頭旁設置紅外補光裝置，實現夜視補光功能，當車夜行時，攝像機會自動打開紅外系統，顯示夜視畫面。盲區廣角為120°，有效可視距離可達60 m。

2.2 ? ?方向盤、擋位檢測及圖像切換系統

通過在變速桿上安裝霍爾元件[3]，對變速桿的位置進行檢測并輸出，處理器根據變速桿的位置信息自動將相對應的盲區圖像放大顯示。

如圖2所示，卡車常用的變速器通常由變速桿50、旋轉中心51、換擋桿100和導向桿200組成，再參照圖3，在導向桿200的另一端設置磁體300，當變速桿50撥向前進擋、空擋或者倒車擋時，磁體300的位置隨之發生變化并分別對應3個不同的位置，在與磁體300對應的3個不同位置處設置3個霍爾傳感器400。霍爾傳感器與處理器連接，將信號傳輸到處理器，處理器根據霍爾傳感器發送的信號切換顯示屏上的視頻畫面，當接收到空擋信號時，顯示屏上同時顯示前后左右4個區域的盲區圖像;當接收到前進擋信號時，顯示屏顯示前方盲區圖像;當接收到倒車擋信號時，顯示屏顯示后方盲區圖像。

將方向盤轉角傳感器設置在方向盤下方的方向柱內，并通過CAN總線與處理器連接。當方向盤轉角傳感器檢測到向左轉動一定角度時，處理器控制顯示屏切換車輛左側的盲區圖像;當方向盤轉角傳感器檢測到向右轉動一定角度時，處理器控制顯示屏切換車輛右側的盲區圖像。

2.3 ? ?自動清洗系統

自動清洗系統設置在每一個攝像頭的外圍，如圖4所示，其由電動機、減速器、擺臂、刷頭、噴水裝置組成。噴水裝置的噴頭朝向攝像頭的鏡頭，當司機在駕駛室發出指令后，噴水裝置向攝像頭鏡頭進行噴水，電動機工作，通過減速器控制擺臂擺動，擺臂上的刷頭對攝像頭鏡頭進行清洗，將攝像頭鏡頭上的泥土或雜物清洗干凈，保證視頻的清晰度。

2.4 ? ?遠程視頻監控系統

在卡車、電鏟上設置4G網絡模塊，將攝像頭拍攝到的錄像實時傳輸到中繼服務站，再通過光纖將實時的視頻錄像傳送到監控中心，監控中心對所有電鏟、卡車上的盲區監控攝像頭所拍攝到的實時錄像進行監控。

其網絡拓撲圖如圖5所示。

3 ? ?結語

電鏟、卡車等通過前后左右4個攝像頭對盲區進行拍攝，使駕駛員在駕駛室內可以觀察所有方向的盲區圖像，并通過擋位位置以及方向盤的轉角自動切換相對應區域的盲區圖像，可以減少絕大部分的視野盲區，有效避免因視野盲區帶來的碰撞、跌落懸崖等事故的發生，保障礦山企業的安全生產。

[參考文獻]

[1] 趙才諄.淺談重型載貨汽車視野盲區解決方法[J].酒鋼科技，2016（1）：44-49.

[2] 360度3D全景環視系統天邁科技對車輛盲區技術的思考與應用[J].城市公共交通，2020（8）：121-122.

[3] 慶昌產業株式會社.檢測換擋擋位狀態的變速器控制裝置及使用其的車輛：CN109099145A[P].2018-12-28.

收稿日期：2020-12-16

作者簡介：張來紅（1974—），男，內蒙古錫盟人，工程師，研究方向：露天礦采礦生產工藝。