楊村煤礦移動視頻技術在機車運輸調度系統中的研究與應用

范寶貴 黃富存 幸奠軍

（兗礦集團楊村煤礦 山東 濟寧 272118）

0 引言

楊村煤礦于1989 年6 月建成投產， 原設計生產能力60萬噸/年。 1995 年經山東省煤管局批準，進行了技術改造，成為一座厚薄煤層配采的現代化大型礦井， 核定生產能力115萬噸/年。隨著礦井開采時間的延長，開拓巷道的不斷延伸，使其運輸線路較長，南翼巷道長度4600 米，東翼長度3400 米，北翼長度1500 米。 原有的信集閉在軌道上安裝車位傳感器，這些傳感器均為點式傳感方式定位機車位置， 定位誤差較大、定位不準確，傳統調度車輛方式主要掌握機車運行位置，其運行位置通過傳感器傳送信號， 其與實際有很大的差距，只能估計各機車在運行中的大概位置，而對機車在巷道運輸環(huán)境和場景還是監(jiān)控盲區(qū)。2010 年對原有的“信集閉”系統進行升級改造，該系統采用現代機車無線視覺定位技術，與傳統信集閉的區(qū)間閉塞信號、道岔集中控制相結合構成可視化信集閉運輸調度系統。 該系統采用車載無線圖像傳送監(jiān)視裝置發(fā)射器（以下簡稱無線發(fā)射器）替代了原有的傳感器來確定機車位置的形式，無線發(fā)射器將運行位置場景以圖片的形式發(fā)射出去，這些圖片采用對比識別技術就可完成機車位置的準確定位， 同時增加區(qū)間信號與岔道聯鎖的閉塞信號，就可保證機車運輸安全。 采用現代無線視覺定位技術實現井下機車運輸調度系統，系統不僅具有傳統靜態(tài)模擬調度圖而且具有機車運行環(huán)境場景屏幕視頻。 改變傳統信集閉必須有傳感器反映機車位置的歷史，通過車載無線發(fā)射器，機車行進中捕捉巷道場景圖像發(fā)射出去，分站接收到信息，經識別后可確定出機車現行位置、方向、速度，其精確度遠比傳統系統高。 不僅自動追蹤精確度高而且實現信集閉的可視化，將機車運輸周圍環(huán)境通過視頻實時動畫顯示。

1 系統形式

根據機車調度的要求，采用基于無線視頻通信技術的信集閉系統。 該系統由機車圖像捕獲無線發(fā)射裝置、無線圖像接收裝置、隔爆監(jiān)視器、信號閉鎖裝置、工控硬盤錄像機、阻燃電纜、阻燃光纜等組成。

2 系統主要技術指標

1）無線發(fā)射功率：+10～+20dBm

2）無線射頻頻率：2.4GHz

3）無線發(fā)射距離：500～1000m

4）攝像儀清晰度：優(yōu)于350TV

5）攝像儀灰度：優(yōu)于7 級

6）接收靈敏度：優(yōu)于-70dBm

7）光發(fā)射功率：-5～-15dBm

3 系統安裝

1）機車可視化結構圖（圖1）

可視化井下車場機車追蹤監(jiān)控系統是由井下調度站控制臺、電纜、光纜、車場接收分站、車載無線發(fā)射器等幾部分組成。

2）設備布置圖（圖2）

3）車載移動部分

機車無線視頻車載部分總體分為本安無線視頻發(fā)射器，車載電源。 車載結構如圖3。

無線視頻發(fā)射器負責收集現場的工況信息，由接收機傳輸至分站，經光纜。

圖1

圖2

圖3

機車運行圖像經過無線視頻傳輸系統，到達分站后經過光電轉換器通過光纜傳輸至調度站內，最終將信號存儲在工控錄像機內，監(jiān)視器顯示。

4 保證系統穩(wěn)定性措施

1）在機車視頻監(jiān)控系統使用過程中，經常安排機電維修工對機車視頻監(jiān)控系統進行檢查維護。 排查信號發(fā)射機和接收機的線路連接，處理線路接線的松弛現象。

2）由于無線信號發(fā)射機安裝在電機車上，在電機車運行過程中，顛簸震動較大，容易發(fā)生發(fā)射裝置內部電氣元件損壞、插件松動現象，導致信號發(fā)射強度小、不穩(wěn)定等現象，采取了在發(fā)射機座上安裝減震橡膠彈墊和易松動插件整體灌封技術，取得了良好的效果。

5 系統的主要創(chuàng)新點

1）系統能夠實現機車運行線路的信號閉鎖和區(qū)間閉鎖功能， 當有一輛機車通過任何一個區(qū)間或者咽喉運輸地點時，另一輛機車在沒有解除閉鎖時無法通過該地點，在信號機沒有解除閉鎖時，信號機會出現語音提示“信號閉塞，注意行車安全”， 該系統形成了一套很好的閉鎖功能， 杜絕了各類追尾、撞車等安全事故，能確保機車的安全運行。

2）該系統視頻顯示器設在井下調度站，能夠實時顯示井下大巷電機車的運行區(qū)段、位置、機車車號、運行方向，以便井下調度員清楚的了解電機車的實時動態(tài)。 系統控制范圍大，視頻監(jiān)控的好處是機車只要有任何動作，調度員通過視頻均可對屏幕中機車位置進行確定，如現場發(fā)生事故，可以通過視頻對事故情況發(fā)生過程可以給出明確的判斷根據，如闖紅燈事故，只要機車按信號運行，閉塞信號機保障機車安全通過，計算機視頻監(jiān)控圖像中的信號機就遵照運行規(guī)則，機車進入閉區(qū)段一定是綠燈。否則就是違章行車。因此，只有機車申請進路成功時信號 （綠燈）才開放，信號確保線路車輛運行安全。

3）在井下設有視頻接收器的控制范圍內， 能實現視頻追蹤功能，通過車載攝像儀，準確掌握各個的機車位置信息，運行方向，運行快慢，畫面實時顯示，便于調度站調度機車，原有的信集閉控制一條運輸線路信號，通過改造后能最大限度的協調機車運輸，更好的利用機車工時的效率。

4）該系統與原有的信集閉系統比較，不會因傳感發(fā)生故障，引發(fā)系統癱瘓或半癱瘓，運行狀態(tài)更可靠，屬免維護型，原有的系統維修難度大，出現故障頻繁。 該系統具有良好的抗干擾性能，能有效防止井下的電纜磁場和架線火花對各類信號的干擾，并具有良好的防潮、防水、防塵性能。

6 應用效果

在該系統升級改造完后，通過實際應用，杜絕了各類運輸事故的發(fā)生，由于楊村煤礦井下大巷屬于單線運輸，通過視頻監(jiān)控系統及信號閉鎖等功能， 更好的協調電機車的運行，提高了電機車每班的利用效率，創(chuàng)造了經濟效益，具有極高的推廣應用價值。