一、基本原理

系统采用矿用本安型红外热成像摄像仪+边缘AI智能算法，在热成像画面中自定义绘制虚拟电子围栏，分为预警区、停机闭锁区两级防护区域。依托人体恒定红外热辐射特征，实现全天候人员目标识别，可彻底适应井下无光黑暗、矿灯强光眩光、高粉尘、水雾等恶劣工况，不受可见光环境制约。系统实时判别人员越界行为，输出开关量及通讯信号，联动工作面设备闭锁、现场声光语音报警，并将告警数据、画面录像上传至地面调度平台，实现全过程智能防护与可视化追溯。

相较于传统热释电红外传感器，红外热成像电子围栏具备显著优势：可生成可视化画面，精准区分人员、高温设备、矸石等不同热源目标，杜绝单一热源误判；支持自定义多边形、不规则围栏区域划分，适配工作面复杂设备布局，同时具备事件录像、截图回溯功能，防护精度与可追溯性大幅提升。

二、工作面主要防护点位

1. 采煤机作业危险区域

在采煤机机身搭载热成像摄像仪，重点覆盖前后滚筒切割作业高危区域，设置两级虚拟电子围栏。人员误入预警区时，触发现场声光语音告警，警示人员立即撤离；人员闯入核心停机危险区时，直接闭锁采煤机截割、行走功能，从源头杜绝滚筒切割、设备挤压伤人事故。

2. 输送及破碎设备区域

针对刮板输送机机头机尾、转载机整机、破碎机入料口等易发生人员误入、卷入、挤压事故的关键点位布设监测设备。通过热成像实时监测设备危险作业范围，一旦检测到人员违规闯入，立即联动刮板机、转载机、破碎机停机闭锁，有效防范人员误入溜槽、设备夹伤、物料冲击等安全风险。

3. 工作面端头及行人区域

覆盖工作面行人过桥、端头三角区、支架推移支护危险区域，重点监测人员违规进入支架与煤壁之间的禁入作业区域、跨越设备防护区域等违章行为，及时报警预警，规避端头支护、支架推移过程中的人员伤害事故。

4. 动态自适应围栏区域

热成像摄像仪随液压支架、采煤机同步推进移动，电子围栏边界可跟随设备位置、作业范围动态自适应调整，完美适配综采工作面持续向前推进的作业工况，无需人工频繁调整围栏参数，保障长期连续防护有效性。

三、两级围栏核心工作逻辑

1. 黄色预警区（预告警不停机）

当作业人员误入预警区域，系统立即触发现场高分贝声光语音预警，主动提醒人员及时撤离危险区域，此阶段仅告警、不触发设备停机闭锁，最大程度减少无效停机，保障矿井正常生产效率。

2. 红色停机闭锁区（高危硬防护）

若人员无视预警，继续深入核心高危停机区，系统同步执行双重动作：一是触发高强度声光报警，强化现场警示；二是输出闭锁控制信号，联动采煤机、刮板输送机、转载机等设备紧急停机。同时自动留存告警时间、热成像截图、全过程录像，通过井下环网上传至地面调度监控平台，所有违章及告警数据可永久追溯，设备停机后需人工现场复位解锁，方可恢复作业。

3. 检修专属工作模式

针对设备检修、隐患排查等特殊作业场景，系统支持临时屏蔽电子围栏闭锁功能，避免检修过程中人员正常作业触发误报警、误停机。检修作业完成后，系统自动恢复常态化防护逻辑，保障检修安全与生产安全双向兼顾。

四、系统双重应用价值（防护+巡检一体化）

红外热成像电子围栏突破了传统电子围栏仅具备人员防护的单一功能，实现安全防护+设备巡检一体化应用，一套设备实现两类核心安全功能：

• 人员安全防护：精准识别人员越界违章，实现分级告警、设备闭锁，筑牢工作面人员作业安全防线；

• 设备隐患巡检：依托红外测温特性，同步实时监测工作面电机、减速器、滚筒轴承、接线端子、刮板链等关键设备的温度变化，精准识别摩擦过热、设备异常升温等隐性故障，提前预警设备热隐患，降低机电设备故障率。

五、技术优势（对比可见光、UWB定位防护）

1. 恶劣环境适应性极强

完全摆脱可见光依赖，在井下无光、高粉尘、高水雾、矿灯强光干扰场景下均可稳定清晰成像，彻底解决可见光摄像头粉尘糊屏、强光过曝、夜间失效的痛点，适配井下复杂工况。

2. 被动探测，防爆安全无干扰

设备仅被动接收物体红外辐射，无需主动发射信号，无电磁辐射、无信号干扰，完全符合煤矿井下防爆、本安安全标准，适配高瓦斯、易燃易爆井下作业环境。

3. 可视化追溯，监管有据可依

全程留存热成像监测画面、告警截图、事件录像，违章行为、告警事件、设备隐患均可回溯复盘，为安全考核、事故分析、隐患治理提供直观有效的数据依据。

4. 围栏布设灵活精准

支持自定义多边形、不规则异形围栏，可贴合采煤机、支架、输送机等复杂设备轮廓划定禁入区域，相比固定式规则围栏，防护范围更精准、无防护死角。

5. 部署方式多元灵活

可根据现场工况灵活选择机载安装（采煤机）、支架侧装、巷道端头固定安装等多种部署方式，适配不同工作面布局与作业需求。

六、现场应用短板与风险控制点

1. 视觉遮挡盲区风险

单台热成像摄像仪存在固定视场角，井下液压支架、油缸、大型设备易遮挡监测视野，形成局部防护盲区，无法实现360°全域覆盖，多设备拼接部署会相应增加投入成本。

2. 镜头积尘失效风险

综采工作面粉尘浓度高，镜头表面积尘、积污会直接遮挡红外探测视野，导致成像模糊、识别精度下降，严重时造成系统防护失效，需配套自动擦拭装置并建立常态化维护机制。

3. 高温设备热源误报风险

井下电机、减速器、运转设备等会产生高温热源，初期通用AI算法易将设备高温热源误判为人体热源，引发误报警、误停机。需依托井下现场海量样本迭代优化AI模型，提升人、设备、矸石的分类识别精度。

4. 单一热成像无法识别人员身份

纯热成像系统仅能识别“区域内有人”，无法精准判定人员身份、作业权限。因此工程现场普遍采用热成像+UWB人员定位融合方案，以热成像实现视觉入侵精准检测，UWB实现人员身份、位置精准校验，通过双重与逻辑触发告警与停机，大幅降低误停机概率，同时精准追溯违章人员信息。

七、典型系统硬件组成

整套系统软硬件配套完善，可独立运行且兼容矿井现有监控平台，核心组成如下：

1. 矿用本安型红外热成像摄像仪（内置边缘AI算法，本地实时分析，无需后端算力支撑）；

2. 矿用隔爆兼本安控制箱（PLC主控单元，实现逻辑运算、信号输出、设备联动）；

3. 本安型声光语音报警器（现场分级预警、语音警示）；

4. 断电闭锁控制器（对接工作面设备控制回路，实现紧急停机闭锁）；

5. 井下工业环网及地面监控平台（实现数据上传、录像存储、告警展示、数据追溯）。

八、工程实施与运维要点

1. 合理规划安装点位，避开顶板淋水、落煤冲击、设备剧烈震动区域，调整镜头倾角，规避设备高温部件正对镜头，从源头减少测温误差与识别干扰；

2. 结合工作面设备运行速度、作业空间，科学设置预警区、停机区安全间距，预留充足安全反应时间，平衡安全防护与生产效率；

3. 优先采用热成像+UWB多维融合防护方案，禁止单一热成像直接硬停机，有效规避设备热源误判、视野盲区导致的误停机问题，保障安全生产连续性；