基于精確定位技術(shù)的礦用車輛調(diào)度管理系統(tǒng)在濟(jì)三煤礦應(yīng)用

郭海軍 黃健利 劉世森 楊興廷 翟強(qiáng)

[摘 要]結(jié)合當(dāng)前煤礦井下無軌膠輪車輔助運(yùn)輸發(fā)展?fàn)顩r，濟(jì)寧三號井井下巷道與無軌膠輪車輔助運(yùn)輸特點(diǎn)，采用精確定位技術(shù)，分布式調(diào)度機(jī)制、雷達(dá)遠(yuǎn)距離測距測速、車聯(lián)網(wǎng)、可靠地調(diào)度策略與冗余機(jī)制等技術(shù)。創(chuàng)造性實(shí)現(xiàn)了對井下行進(jìn)車輛的精確定位（定位精度為5米）、實(shí)時跟蹤、井下交通智能指揮、車輛行駛違章紀(jì)錄、速度測量、任務(wù)調(diào)度等功能，經(jīng)過1年多現(xiàn)場運(yùn)行證明，該系統(tǒng)能夠?qū)ο锏纼?nèi)車輛進(jìn)行有序、高效、智能地可視化調(diào)度指揮，提高了車輛運(yùn)輸效率，促進(jìn)了煤礦運(yùn)輸安全。

[關(guān)鍵詞]精確定位 無軌膠輪車 車輛調(diào)度管理 調(diào)度機(jī)制

中圖分類號：S853 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2018）07-0342-02

0、引言

由于井下巷道寬度有限，巷道內(nèi)彎道和岔路口較多，車輛駕駛?cè)藛T在無可靠信息指引情況下駕駛車輛，違章駕駛現(xiàn)象時有發(fā)生，極易造成井下交通阻塞，嚴(yán)重影響煤礦的安全生產(chǎn)，其次，地面或井下車輛調(diào)度指揮中心由于不能實(shí)時了解井下車輛的具體位置和交通狀況，降低了運(yùn)輸效率。另外，由于煤礦井下地質(zhì)條件復(fù)雜，作業(yè)人員流動性大，無法對車輛避讓車輛提前預(yù)警并避免，一旦發(fā)生事故，不能準(zhǔn)確掌握井下作業(yè)車輛所處的位置，將給救援工作帶來極大的困難。[1-2]

本文創(chuàng)新地提出基于精確定位技術(shù)的煤礦無軌膠輪車調(diào)度管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)，并在兗礦集團(tuán)濟(jì)寧三號煤礦實(shí)現(xiàn)運(yùn)營。

1、系統(tǒng)設(shè)計(jì)

無軌膠輪車精確定位和調(diào)度系統(tǒng)由車載標(biāo)識卡、信號燈、車輛定位讀卡器、車輛管理分站、以太網(wǎng)傳輸平臺和服務(wù)器軟件組成，系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1所示。在現(xiàn)有的井下以太網(wǎng)平臺的基礎(chǔ)上，利用其硬件設(shè)備資源，在井下運(yùn)輸巷道上安放精確定位讀卡器，在車上安裝精確定位標(biāo)識卡，并通過特定號段或者號碼記錄其屬于設(shè)備標(biāo)識，將其獲取的所有數(shù)據(jù)均存放到定位服務(wù)器的緩存表中，由系統(tǒng)服務(wù)器通過防火墻主動從定位服務(wù)器上獲取。[3-5]

無軌膠輪車調(diào)度管理系統(tǒng)為三層架構(gòu)的控制網(wǎng)絡(luò)。其中，監(jiān)控主機(jī)、監(jiān)控備機(jī)、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器及地面交換機(jī)等設(shè)備組成的地面監(jiān)控中心作為第一層網(wǎng)絡(luò)，該級網(wǎng)絡(luò)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的匯集、分析處理、存儲、顯示、發(fā)布；第二層網(wǎng)絡(luò)由井下工業(yè)以太網(wǎng)通信平臺、車輛調(diào)度分站組成，該層設(shè)備在井下采用分布式布局，增強(qiáng)其信息傳輸?shù)目煽啃院头€(wěn)定性，負(fù)責(zé)把采集的信息及時上傳，地面命令快速轉(zhuǎn)發(fā)；第三層網(wǎng)絡(luò)由車輛定位讀卡器、信號指示燈、車載標(biāo)識卡組成，該層網(wǎng)絡(luò)負(fù)責(zé)實(shí)時采集井下車輛位置信息并上傳至調(diào)度分站，接收分站調(diào)度命令控制井下紅綠燈顯示狀態(tài)。[6]

2、定位與調(diào)度機(jī)制

系統(tǒng)采用巷道內(nèi)精確定位技術(shù)和分布式礦井車輛調(diào)度算法，實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)場巷道內(nèi)車輛實(shí)時位置信息周期性采集、綜合互斥邏輯分析及指示設(shè)備控制，實(shí)現(xiàn)有序、合理、高效的自動指揮與信息發(fā)布。主要分為無車時信號燈顯示模式和有車時信號燈顯示模式。車輛調(diào)度邏輯流程框圖如圖2。

3、濟(jì)寧三號煤礦應(yīng)用設(shè)備部署

3.1 井下設(shè)備布置

井下設(shè)備包括機(jī)車管理分站、光端機(jī)、定位讀卡器、信號燈、機(jī)車定位標(biāo)識卡及通訊電纜等設(shè)備。結(jié)合實(shí)際情況共設(shè)計(jì)18臺無軌膠輪車分站（含電源），6臺分站接入光端機(jī)（含電源），62臺讀卡器、62臺信號燈及80張車載標(biāo)識卡。主要覆蓋西部輔運(yùn)巷、五采新增輔運(yùn)巷、五采邊界輔運(yùn)巷、五采中間輔運(yùn)巷、七采東部邊界輔運(yùn)巷、六采區(qū)西部輔運(yùn)巷、北區(qū)輔運(yùn)巷、北部輔助運(yùn)輸巷、井底車場等。

3.2 地面設(shè)備布置

濟(jì)三號煤礦在地面建立無軌運(yùn)輸調(diào)度室，地點(diǎn)設(shè)在運(yùn)輸工區(qū)辦公室，安裝調(diào)度指揮設(shè)備，設(shè)專門調(diào)度員進(jìn)行管理。在調(diào)度中心布置2臺工控機(jī)，其中一臺用于數(shù)據(jù)分析存儲，運(yùn)行膠輪車機(jī)車管理軟件；一臺用于數(shù)據(jù)備份及web發(fā)布。系統(tǒng)采用B/S結(jié)構(gòu)，可在具有網(wǎng)絡(luò)的情況下均可訪問系統(tǒng)信息。

4、運(yùn)行效果

4.1 井下車輛全行程精確定位

采用zigbee技術(shù)、無線射頻功放技術(shù)、PCB微帶天線技術(shù)和定向天線技術(shù)，設(shè)計(jì)了定位同步機(jī)制、多卡防碰撞機(jī)制、低功耗運(yùn)行模式、車輛標(biāo)識卡優(yōu)化安裝，能夠?qū)崿F(xiàn)精確定位，定位精度小于5m。系統(tǒng)精確定位界面如圖3。

4.2 基于精確位置信息的井下交通信號動態(tài)調(diào)度

系統(tǒng)采用分布式管理，由井下車輛管理分站收集車輛運(yùn)行信息，進(jìn)行分析處理，控制信號燈輸出，能夠?qū)崟r顯示井下測量當(dāng)前位置、車速及運(yùn)行方向、井下信號燈指揮狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)對巷道內(nèi)不同類型車輛自動有序調(diào)度指揮功能。能夠在3s內(nèi)對井下車輛位置信息進(jìn)行快速定位、根據(jù)位置信息對井下交通信號進(jìn)行刷新，指導(dǎo)井下司機(jī)行車，滿足煤礦安全、高效的顯示需求。系統(tǒng)交通調(diào)度界面如圖4。

4.3 手動優(yōu)先調(diào)度與配置

針對大型支架搬運(yùn)車運(yùn)行特點(diǎn)，通過主機(jī)的系統(tǒng)軟件發(fā)送調(diào)度命令，指定區(qū)間車輛上行或下行的優(yōu)先順序，監(jiān)控主機(jī)按照現(xiàn)場情況發(fā)送控制命令，實(shí)現(xiàn)地面人工優(yōu)先調(diào)度管控。

4.4 闖紅燈與超速等違章實(shí)時記錄

能夠?qū)萝囕v安全駕駛情況進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，對闖紅燈、超速等違章行為進(jìn)行實(shí)時記錄和查詢。

4.5 車輛行程統(tǒng)計(jì)與軌跡回放

能夠周期性統(tǒng)計(jì)車輛在井下行程距離、運(yùn)行區(qū)間及時間等基礎(chǔ)信息，為車輛動態(tài)維護(hù)保養(yǎng)提供基礎(chǔ)的參考依據(jù)；能夠?qū)囕v在井下運(yùn)行軌跡進(jìn)行回放，便于事故調(diào)查分析。

4.6 車輛調(diào)度無紙化辦公

系統(tǒng)能夠提供車輛調(diào)度網(wǎng)上辦公平臺，所有的車輛申請、車輛審批、運(yùn)輸過程監(jiān)控及確認(rèn)等工作均在平臺上開展，提升運(yùn)輸效率，降低運(yùn)行成本。

5 結(jié)語

結(jié)合國內(nèi)煤礦井下輔助運(yùn)輸發(fā)展?fàn)顩r，根據(jù)濟(jì)寧三號煤礦井下巷道和無軌膠輪車輔助運(yùn)輸系統(tǒng)特點(diǎn)，采用精確定位技術(shù)，定位精度為5米，分布式調(diào)度機(jī)制、雷達(dá)遠(yuǎn)距離測距測速、車聯(lián)網(wǎng)、可靠地調(diào)度策略與冗余機(jī)制等技術(shù)，創(chuàng)造性實(shí)現(xiàn)了對井下行進(jìn)車輛的精確定位、實(shí)時跟蹤、井下交通智能指揮、車輛行駛違章紀(jì)錄、速度測量、任務(wù)調(diào)度等功能，經(jīng)過現(xiàn)場長期運(yùn)行證明，該系統(tǒng)對巷道內(nèi)車輛進(jìn)行有序、高效、智能地可視化調(diào)度指揮，提高了車輛運(yùn)輸效率，促進(jìn)了煤礦運(yùn)輸安全。

參考文獻(xiàn)

[1] 國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局.煤礦安全規(guī)程[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，2016

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[3] 郭海軍，續(xù)芳.煤礦無軌膠輪車監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].工礦自動化，2013，39（04）：09-12.

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作者簡介

郭海軍（1979-）男，山東濟(jì)寧人，副研究員，碩士研究生。主要研究方向?yàn)槊旱V井下人員定位管理、有線/無線通信、物聯(lián)網(wǎng)等。