煤矿井下无轨胶轮车智能管控系统的研究与应用

张 勤

（大同煤矿集团有限责任公司辅助运输管理处，山西 大同 037001）

大同煤矿集团有限责任公司使用无轨胶轮车的矿井数量逐年增加，已经有23 座矿井、1084 辆无轨胶轮车应用于生产一线。但是，目前对无轨胶轮车运输智能管理的研究并不是特别深入。因此，同煤集团提出了“强辅助运输管理，进一步严格执行胶轮车统一审批采购、统一指挥体系、统一出入井乘车制度”的要求。根据实际情况，本文针对煤矿井下无轨胶轮车合理、统筹、高效、智能化的管理进行了研究和实践。

1 煤矿井下无轨胶轮车运输智能管理系统概况

“煤矿井下无轨胶轮车运输智能管理系统”是将现代网络、数据通信、GIS 地理信息、计算机、多媒体等技术相融合，形成综合的信息处理和管理平台。主要目的是实现人员入井管理功能、车辆综合信息管理功能、统一调度指挥功能、交通信号集中管控功能、运输安全监控和应急救助功能等5 大功能。

该系统建立了两个平台，包括综合业务通信网子系统（通信平台）、综合管理子系统（管控平台）；构建了四个子系统，包括综合业务通信网子系统（相关数据的采集和传输）、车辆定位子系统（车辆检测定位及导航）、交通信号控制子系统（交通信号指示）、综合管理子系统（系统管理、GIS 管理、设备管理、信息管理、报警管理等功能）。

通过“两个平台”和“四个应用”可实现井下胶轮车运输的统一管理和实时调度，可以提高车辆运输效率，保障井下运输安全。同时，通过通信平台和管控平台，可实现矿山人员定位、环境监测和设备监控等扩展应用，形成集成化的矿井安全监测监控系统。

2 系统的特点与功能

2.1 多方式组网模式

该系统实现了多方式组网模式（以光纤、工业以太网为骨干，以无线网为延伸的组网模式，兼顾通信网络的稳定性和灵活性，实现矿井安全感知全覆盖，满足矿井安全监测监控动态部署、流动作业的需要），采用千兆交换机、802.11n 基站相结合的结构，实现了千兆以太网、高速无线两种方式无缝接入井下工业以太环网，自动汇总、存储、实时查询、分类统计，采用WIFI 无线通讯技术实现全矿无线自组网功能，方便现场的安装布置。

2.2 多功能综合应用

该系统具有多功能综合应用功能，即“移动对象精确跟踪”“交通信号控制”“实时调度和智能控制”“超速报警”“追尾报警”“车载终端”“语音对讲”等功能，形成了集成化的安全监测监控系统，实现协同管理和智能控制。控制显示界面如图1 所示。

图1 无轨胶轮车交通管控系统的显示图

2.3 信号传输网络多接入点设计

系统的信号传输网络采用多接入点设计，整个传输网络采用多接入点设计，整个系统中单个设备如出现故障，不会影响系统中其他设备的正常运转，也不影响整个系统的数据传输。接口连接实物图如图2 所示。

2.4 信号灯多种控制方式

信号灯控制子系统具有多种控制方式，可以通过上位机强制“红灯”、“绿灯”，也可以根据逻辑程序的编写，通过程序改变信号灯的状态，还可以预设路径中的信号灯状态，同时具有胶轮车闯红灯报警，通过严谨的信号灯策略保证信号灯的正确性。

图2 网络接口的连接图

2.5 上位机控制

该系统上位机软件采用数据基结构设计，具有二次开发能力，可在此平台上进行软件的更改、更新、升级等操作，同时可以在此软件基础上对信号灯逻辑进行快捷的修改、更新，操作界面友好、美观，可放大、缩小显示画面；引入数据库功能，可存储记录胶轮车运行轨迹、模拟画面、信号灯的状态等信息。界面如图3、图4 所示。

图3 井下车辆分布信息图

图4 井下各车辆详细信息图

2.6 胶轮车的实时定位功能

胶轮车运输监控系统，利用无线和有线技术的结合、定位基站和速度传感器的互相配合，可实现胶轮车实时准确的定位功能，增加定位的精度，给信号灯的状态转换提供准确可靠的转换依据。该系统使用KJ98-D 基站，采用路网和拓扑技术，能够设置人员行走的实际路径，描述分层的井下巷道，并能测算煤矿井下任意两点的实际路径，同时，实现煤矿井下对802.11n 协议的支持。无线传输率达到450 Mbps，对语音、视频、数据的三网合一和多功能接口，方便了其他系统的接入。定位最大误差1 m，直巷误差为0.2 m，实现了精准定位。

2.7 现场报警功能

实现胶轮车超速报警功能、胶轮车追尾报警功能，当胶轮车速度超速、车辆距离过近，存在追尾可能时，驾驶室内车载机发出语音报警，提示驾驶车辆和驾驶员注意减速和避让，保证安全驾驶，避免事故的发生。

2.8 一体化综合接入设备

监控基站集成了高性能的微处理控制器、ZIGBEE 检测集中器、传感数据采集器等多项功能，实现有线和无线的汇接、交换、控制和链路连接，不仅提高系统的可靠性，而且降低了项目投资成本和维护费用。

2.9 司机和车辆统一安排功能

该系统实现了司机和车辆整体管理，通过用车单位申请各类用车信息，由调度室统一安排司机和车辆。

3 应用情况

该系统已经推广应用到塔山煤矿和同忻煤矿，通过合理科学地安排车辆运行时间及路线，提高了搬家准备期间的运输效率，避免了交通堵塞现象的发生，规范了司机的行车行为。同时，通过指示灯，避免了司机的转向盲区，降低了胶轮车运行的事故率。2019 年全年塔山、同忻矿未发生胶轮车运输事故，为辅助运输系统安全平稳运行奠定了基础，具有推广价值。

4 结语

（1）煤矿井下无轨胶轮车智能管控系统通过建立了“两个平台”和“四个应用”，实现了五大功能，满足了井下胶轮车运输的高效、安全统一管理和实时调度。通过实践，也证明了其使用价值和效果。

（2）该系统运行到目前为止未发现任何问题，将在未来进行进一步的推广应用，以期最终实现建立同煤集团各矿辅助运输车辆的统一指挥、统一调度体系。同时，可以进一步与煤矿安全监测系统接入，组成更加完善的矿井智能化监测。