矿井无轨胶轮车智能调度管理系统研究

韩成寿

（山西长治王庄煤业有限责任公司，山西长治 047199）

0 引言

对于矿井中无轨胶轮车管理系统，国内外学者大多以矿井中信号灯、超限速报警等为核心来进行研究及应用，并未实现该车辆的数字化管理，并且所采取的定位技术主要以Wifi、Zigbee 等为主，车辆存在较多的不足，如较高的漏卡率、无法精准定位等，与现代化煤矿生产提出的安全、高效等要求不相符。因此，本文对于无轨胶轮车辅助运输系统存在的诸多问题，如无法精确定位、运行效率较差、能源消耗较高等开展深入研究，并提出有效的措施加以解决。同时，为了使无轨胶轮车运行的一系列操作实现数字化管理，如车辆调度、物料输送等，积极研究车辆运行的方式，将其从人员调度的单个因素及环节的信息孤立式转变为多个因素及环节的智能化信息控制，促使该车辆所具有的作用得到完全发挥，确保该车辆辅助运输系统实现高效、安全地运行[1]。

1 煤矿无轨胶轮车智能调度技术

依据该车辆辅助运输管理系统运行中存在的问题及发展中的机遇，全方位考虑其相联系的多信息系统数据加以融合的基础上，不仅涵盖了矿井中车辆定位、语言提示、安全控制等功能，而且更加借助技术的融合及流程的信息化再造来完成车辆的移动终端及线上申请、车辆的无人调配、车辆及人员的信息收集、物流运输所用车辆得到智能化的管理。在矿井下构建起一个智能化的交通信息系统，以有效分析车辆运行的效率及所需的能源，确保车辆的调度管理实现智能化，极大提升矿井下车辆辅助运输系统的运输效率，增强调度的统一性及信息的共享水平，确保矿井车辆的调度管理实现智能化[2]。

为了使以上这些任务得以实现，通过运用IOT 物联网技术可以有效地集成该车辆运行及管理过程中所需的设备，并提取其中各个相关联的数据，再将实时数据进行整合、储存、分析及处理，最后根据各个业务流程的不同职能来将这些结果分别传输给业务的管理者及执行者，如图1所示。

图1 相关数据集成及处理分析结构

在该系统的结构中，设备层可以将各个相关数据传输到后端服务平台，并加以保存与处理。例如，对于人员或车辆的位置坐标，后端服务可以运用定位标识卡的数据流来进行计算。车载终端可以对后端服务终结处的信息进行读取，从而对服务器与设备之间的信息进行接收与响应[3]。后端服务也可以将物料的运输信息传输到车载终端，有助于空闲车辆的司机可以接收新的运输指令，提升车辆的运输效率。

2 关联数据融合

为了使矿井无轨胶轮车的调度管理工作实现智能化，系统将巷道中车辆及人员的定位、信号灯的监控、超限速的报警等各个相关数据进行有效地集成，并且使各个数据可以进行有效地融合，确保有效数据得到充分运用。

2.1 无轨胶轮车位置精确定位

若要使无轨胶轮车的调度管控实现数字化，首先就要将车辆实时位置信息的精确性问题加以解决。近些年来，矿井大多使用区域定位技术来进行定位，这种技术所具有的精准度很难实现无轨胶轮车调度的安全性需求[4]。

随着科技的不断进步，定位技术得到了极大改善，通过将UWB融入到定位技术中，可以确保定位的精度得到极大提升，至少增加至30 cm，甚至会更高，这就使数字化无人调度管理可以对车辆的实时位置加以掌握，其定位计算的具体流程如图2所示。只要掌握了人员及车辆位置的精确信息，就可以利用数据处理平台在供需双方之间建立起车辆运输资源的互动媒介，在维持稳定运输的同时可以使车辆资源的运输效能得到充分发挥。矿井中所安装的定位系统中涵盖了车载及人员的定位设备、定位基站等装置，车载定位模块的作用在于对车辆的实时位置进行定位；人员定位模块的作用在于对矿井下人员的状态进行定位；定位卡可以运用UWB协议将相应的定位信息及时传输到定位基站中，之后这些信息会经过网络被传输到地面的位置计算板块，再利用业务处理板块将计算的结果传输至数据库中，并加以储存，这些数据可以被数据处理板块内部的主机与软件进行随意调取，并加以处理。在保证定位精准度的基础上，为了使车辆的实时位置信息具备较强的可视化，本次还加入了矿井1∶1 的三维图和全站仪一次自动化成图，促使人机交互界面更为逼真[5]。

图2 精确定位计算过程

2.2 井下交通安全管控及车载终端

2.2.1 井下交通安全管控

在确保车辆辅助运输系统得到有效地安全管理的基础上，系统全方位采集了矿井中的交通信息、定位及区间的测速信息、主要路口的报警信息等各个实时管理的数据。系统在经过软件的计算与分析之后，还可以向控制系统下达相应的控制命令，对红绿灯的状态信息进行控制，从而对车辆的一系列行为进行控制，进而对车辆在巷道内的运行加以控制，有效维持矿井下交通运输秩序。通过与上述无人智能化调度管理的运行数据相互融合，极大规范司机的驾驶行为，有效缓解了矿井交通的拥堵现象，增强了辅助运输系统的控制能力，确保车辆的安全运行[6]。

2.2.2 车载终端接入

司机与地面调度中心可以利用车载终端来建立有效的信息联通及交互桥梁，利用该终端内部所揭露的各个数据信息及人机交互的界面，系统将会有效地运用出入井时的闲置车辆，依据矿井中实际的运输需求及空闲的资源来进行分析，并利用计算机来就近调度车辆资源。

同时，通过将其与车载监控系统相连接，司机人员可以及时掌握车辆内部及外部的环境状态，视频信号可以将相应的状态信息实时地传输到地面的主控系统并加以储存，保证行车的安全[7]。

2.3 地面移动端及井下候车点终端应用

2.3.1 地面移动端APP应用

移动端APP 可以满足办公的各种需求，有助于车辆运用单位及时掌握车辆的运行及预约状况、巷道的交通状况等。

2.3.2 矿井候车点的终端应用

在候车区域，乘车人员可以利用系统发布的信息来追踪下趟车辆的达到时间、运行轨迹、座位余数、司机信息等。

通过对该车辆辅助运输的多个系统进行深度地数据融合，使辅助运输系统可以对车辆的位置及状态信息进行实时监测，并追踪各个车辆的任务执行状况，有助于管理人员及时全面地掌握车辆的调度及运行状况，使调度人员更快速、更高效地完成调度任务，增强物流系统的运行效率。还可以及时了解调度车辆产生的异常问题，并做出报警，有利于调度人员迅速做出反应，采取有效的措施加以处理，尽可能避免事故的发生。通过运用候车及车载两个终端，并基于运输资源的实际状况来联接起供需双方的信息沟通，为辅助运输的调度管理实现智能化提供可靠的数据支持。

3 无轨胶轮车智能化调度管理流程

在获取了强大的数据支撑之后，如何使这些数据的作用得到充分发挥已成为无轨胶轮车实现智能化调度的关键，而在该过程中，数据处理是其最核心的环节，其作用在于对所有的数据进行整理、分析及实施，最终由系统后台生成所有的操作指令，并进行落实。数据处理系统主要包含了两个部分，分别为主机及软件。其中软件主要包含了矿井中所具有的三维地图、人员及车辆的实时数据及数据综合管理平台；在这个管理平台中配置了3 个板块，分别为准备、任务及执行。一般情况下，准备模块主要是为人物处理模块开展有效的准备工作，主要包含了用车单位的用车申请及排班结果两个模块，还涵盖了人员与车辆的固定时刻表、应急作业，也涵盖了司机的值班表及车辆的信息表。准备模块将这些数据信息传输到任务处理模块，该模块利用准备模块所传输的各个数据来编排值班信息，输出执行板块的功能就是对班组的编排结果加以明确，并向司机下发作业的执行命令，将该命令传输到执行模块。当有应急任务的时候，应急任务将会输入到任务处理板块中，这个板块首先会将应急任务信息传输到执行板块中。由于在执行过程中产生的应急任务都属于预备型，因此在所有任务当中必须以应急任务为首要。

执行模块的具体流程：（1）开启任务；（2）针对行车产生的碰撞问题做出报警；（3）对行车状况进行记录，并将该信息传输到任务处理板块中，如果车辆产生故障，就需要对其进行有效地处理，并收集相应的故障信息，同时实时追踪，并将监控信息传输到运输管理部门；（4）对车箱进行监视，实时监视人员在车内的状况，其中包含人员的数量及状况；（5）提醒违章；（6）点击任务结束；（7）如果有新任务，则重新返回（1）；（8）如果没有新的任务，点击交车，并将其传输到自动交车的管理单元，而该单元在将相关的数据信息传输到运输管理的统计板块中，并对运输效率及流量进行详细分析，对司机的工作时间及月末的派车状况进行收集。

由于以上所描述的数据处理软件都需要对数据库中的数据进行调取，并且都应当借助网络来进行采集，其中主要包含了车载及移动两个终端数据，具体如下：车载终端内部所采用的中控显示屏可以与倒车影像及轿厢监控的摄像头、对讲装置等建立起有效的连接。中控显示器可以充分呈现出轿厢及倒车的影像，并设置了人机交互的按键，车载终端可以借助网络来与数据综合管理平台创建起有效的连接。移动终端内部设计了车辆调度程序，该程序内部配置了预约用车及用车管控两个模块。在用车机构的移动终端中所配置的车辆调度程序利用网络来监测用车的申请及指派状况，管理机构的移动终端中所设计的调度程序可以利用该终端来进行信息的传输；移动终端则可以借助网络来与数据综合管理平台建立有效的连接[8]。

当数据处理平台将上述这些数据进行调取之后，就可以对所有的用车申请进行反馈，并做出发车指令。操作流程为：（1）当井下未发生紧急状况时，基于日常的值班信息及用车状况，再利用数据综合管理平台来下发相应的执行命令，并将其传输到执行单元中，在任务完成之后，且未出现新的任务时，实现自动交车；（2）当因紧急事件而出现应急作业时，如果已经根据日常的排班及申请发车，则需要将该任务输入到任务处理模块，并向执行模块下达相应的执行命令，安排相关的司机或者指派就近的司机来处理该任务；如果没有根据日常排班和申请来安排发车，则向执行板块下发命令，使空闲的司机来执行这个命令；（3）当相关单位提出了用车需求时，可以利用候车区域的移动终端来发出相应的申请，再运用数据处理平台依据用车的申请来就近下发用车指令；（4）当井下工作人员提出了用车需求时，可以基于候车区域的移动终端来发出相关申请，之后再运用数据处理平台依据人员的申请来就近发出用车指令；（5）当遇见突发事件时，车辆的终端系统可以利用网络将各个数据信息传输到数据处理平台，并实施人机交互，以有效处理突发事件，其流程如图3所示。

4 结束语

（1）通过对系统所运用的技术进行优化及引入先进的信息技术，该车辆的调度平台可以依据车辆的空闲及申请状况，与车辆所具有的定位作用相结合，确保车辆调度管理工作的管控实现无人化。

（2）辅助运输大数据综合调度管理平台融合了人员及车辆的数据信息，可以对车辆运行的效率进行分析、对决策发挥科学的辅助作用。

（3）通过对该车辆所运用的无人智能化调度管理技术进行研究，可以对该车辆的信息进行全方位掌握，实现资源的智能化调度。通过运用融入了人员及车辆数据信息的交通调度指挥中心，促使交通运输的运行具备较高的安全性及智能性。