煤礦平巷運輸監(jiān)控系統(tǒng)研究

摘 要：隨著我國工業(yè)水平的不斷發(fā)展，生產(chǎn)生活所需要的煤炭量也在逐年增加?，F(xiàn)如今，煤礦的采礦作業(yè)井巷在不斷的加深，而且各式礦用機車出現(xiàn)在了煤礦開采作業(yè)中，井下機車安全可靠運行已經(jīng)成為決定煤礦安全生產(chǎn)的重要部分。本文通過對煤礦井下運輸實際情況的研究，針對當前平巷運輸過程所存在的問題，提出了煤礦平巷運輸監(jiān)控系統(tǒng)，以實現(xiàn)井下機車運行的自動化調(diào)度。

關(guān)鍵詞：平巷運輸 監(jiān)控 調(diào)度

中圖分類號：TD524；TD76 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）05（b）-0088-01

近些年來我國煤礦業(yè)的采掘機械化程度越來越高，工作面產(chǎn)量也有著大幅度的增加，這對于井下大巷的運輸能力提出了更高的要求。井下運輸?shù)闹饕绞绞擒壍肋\輸，也就是說要完成當前大量煤礦的運輸任務(wù)，必須增加機車數(shù)量以增大運力。繁重的運輸任務(wù)，長時間的往返運輸，勢必會增加機車出軌、翻車等情況的發(fā)生，對于煤礦安全生產(chǎn)而言，這是一個極大的安全隱患。細數(shù)煤礦運輸事故的發(fā)生原因，大多是因為井下運輸過程缺乏高性能、高穩(wěn)定性的監(jiān)控系統(tǒng)，對煤礦運輸過程所出現(xiàn)的情況未能及時檢測到。本文根據(jù)當前井下運輸?shù)膶嶋H情況，分析了運輸監(jiān)控系統(tǒng)的實際需求，對系統(tǒng)進行了更為細致的設(shè)計研究，旨在能夠為煤礦平巷運輸提供一個半自動化的機車調(diào)度運輸監(jiān)控系統(tǒng)。完整的煤礦軌道運輸監(jiān)控系統(tǒng)具有整套的信號設(shè)備，同時這些設(shè)備彼此電氣集中，主控中心可以實時控制一線設(shè)備同時檢測他們的實際運行狀態(tài)，而且設(shè)備信號之間相互連鎖。

1 系統(tǒng)設(shè)計方案

本系統(tǒng)是基于模塊化思想進行設(shè)計的，這里將煤礦平巷運輸監(jiān)控系統(tǒng)分成三大部分：機車定位系統(tǒng)、道岔口控制系統(tǒng)、無線通訊系統(tǒng)。

機車定位子系統(tǒng)：該部分主要作用是跟蹤定位運行機車，主要組成部分是讀卡分站、射頻定位裝置、識別卡、泄漏電纜、計算機等設(shè)備。之所是使用泄露電纜，是因為該電纜可以將信號發(fā)射、傳輸以及接受三個過程合在一起同時進行。電纜傳輸過程中，其周圍會形成電磁波，這些泄漏出來的電磁波不僅可以沿著電纜向前傳輸，還可以向周圍的環(huán)境輻射，這樣就形成了一個連續(xù)無線電波漏泄場。正是因為漏泄場的存在，才使得整個平巷內(nèi)的讀卡分站、定位裝置以及標示卡之間能夠?qū)崿F(xiàn)通信。在平巷運輸軌道中設(shè)置定位裝置以及讀卡分站，同時給每一個機車都安裝具有唯一編號信息的標識卡。射頻定位裝置內(nèi)部的射頻收發(fā)模塊不間斷的向周圍環(huán)境中的標識卡發(fā)送表明其位置的信號，一旦機車運行至定位裝置信號發(fā)射區(qū)域，就可以接收到這些位置信號；機車運行至讀卡分站識別區(qū)域時，將會通過自身所安裝的射頻模塊，將帶有自身身份信息以及之前所接收到的定位器信息，一同發(fā)送給讀卡分站，同時經(jīng)由RS485發(fā)送至上層計算機進行運算分析，根據(jù)標識卡所攜帶的定位信息來確定機車運行的位置。

道岔口控制子系統(tǒng)：該部分主要由光端交換機、PLC、道岔轉(zhuǎn)轍機、光纜等設(shè)備組成，同時根據(jù)道岔位置來分別安裝這些設(shè)備。為了能夠保證數(shù)據(jù)的實時傳輸，這里將光端交換機與計算機之間用光線相連，組成一個以太環(huán)網(wǎng)。光信號與電信號相互轉(zhuǎn)換后在通過網(wǎng)口連接至PLC，不同PLC的IP也不相同。道岔轉(zhuǎn)轍機是由PLC控制的，道岔到位后，將會觸發(fā)行程開關(guān)，并向PLC的輸入端發(fā)送一個到位信號。計算機與PLC之間執(zhí)行的通訊協(xié)議是TCP，計算機通過fins指令來控制PLC的I/O存儲器執(zhí)行寫操作，同時控制PLC的輸出模塊置位和復(fù)位，進而對道岔轉(zhuǎn)轍機扳道實施控制；計算機還可以對PLC的I/O存儲器執(zhí)行讀操作，可以不間斷的讀取道岔位置信息。

無線通訊子系統(tǒng)：在井下實現(xiàn)整個運輸線路、一線開采面、運行中的機車與煤礦總調(diào)度中心的通訊非常困難，如果使用傳統(tǒng)雙絞線執(zhí)行通訊很容易受到環(huán)境的影響。無線局域網(wǎng)技術(shù)的出現(xiàn)，為復(fù)雜環(huán)境的實時通訊提供的可能。無線局域網(wǎng)接入方式主要有兩種，一種是AP接入，另一種是點對點接入。所謂AP接入方式是一種主從接入方式，即無線覆蓋范圍內(nèi)的所有用戶都可以直接與訪問節(jié)點AP連接，一旦無線終端進入AP覆蓋范圍，信息就可以發(fā)送給最近的AP，該信息之后可以通過有線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至移動交換中心，這樣所有的AP均可以通過移動交換中心得到這個信息，也就是說只要是在AP的覆蓋范圍內(nèi)，就可以得到該信息。本UT2yfZq3nLrKOvh4IjitAQ==文所設(shè)計的系統(tǒng)就是通過AP接入方式接入無線局域網(wǎng)的，在巷道內(nèi)鋪設(shè)AP，同時將軌道內(nèi)安裝的光端交換機通過有線網(wǎng)絡(luò)與這些AP相連接，這樣就形成了一個以太環(huán)網(wǎng)。

2 調(diào)度模塊設(shè)計

為了能夠?qū)崿F(xiàn)煤礦平巷運輸監(jiān)控系統(tǒng)閉鎖功能，本系統(tǒng)的調(diào)度方式為：主次排列通過，逐次通行，逐次解鎖。

（1）tb_進路。

將運輸路程劃分成相同長度的進路段，同時對每一個金路段分配不同的編號，而且將大巷運行軌道中的某一段設(shè)定為起止路線標志。

（2）tb_進路道岔狀態(tài)。

劃分出的每一個進路段都可能需要包含數(shù)個道岔，同時這些道岔的位置可能是不同形式，既可以是直行道岔，也可以是轉(zhuǎn)彎道岔。如果想要開放進路，那么事先所需要做的就是扳動這個進路中的所有道岔，以滿足運行要求。

（3）tb_敵對進路。

為了保證機車能夠安全可靠的運行，當某一段進路開放通行后，就需要將與這段進路相抵觸的所有進路實施閉鎖操作，也就是說一段進路開放，那么與這段進路相抵觸的進路就必須處于關(guān)閉狀態(tài)，這樣才能夠避免出現(xiàn)機車運行事故的發(fā)生。當機車運行出該段進路后，既可以解鎖該段進路。

煤礦平巷運輸監(jiān)控系統(tǒng)關(guān)乎到煤礦的安全生產(chǎn)，對平巷運輸過程以及機車運行情況采取實時監(jiān)控有著非常重要的實際意義。通過該系統(tǒng)煤礦的總調(diào)度中心就可以實時掌握平巷中運輸過程的實際情況，能夠及時調(diào)度，及時采取相應(yīng)事故防止措施。目前該系統(tǒng)已經(jīng)在實際生產(chǎn)過程中得以應(yīng)用，就目前的效果來看，對于平巷的安全可靠運輸過程起到了一定的作用。同時也發(fā)現(xiàn)了一些需要進一步改進的地方，在今后的工作中，將繼續(xù)對該系統(tǒng)的實際應(yīng)用效果進行研究，以期能夠不斷提高系統(tǒng)性能。

參考文獻

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