無線智能系統(tǒng)在寶日希勒露天煤礦道路運輸系統(tǒng)中的應用

張津鵬，閆海峰，金 磊

（國家能源集團神寶能源有限公司 寶日希勒露天煤礦，內(nèi)蒙古 呼倫貝爾 021000）

目前，大型露天礦生產(chǎn)運輸設備主要使用重型卡車，由于露天煤礦的4 大生產(chǎn)工藝環(huán)節(jié)決定了露天煤礦運輸設備數(shù)量多，運輸車輛車型大，車輛作業(yè)線路長等運輸特點，在運輸過程中，司機處于卡車上方一個較小的駕駛室內(nèi)，卡車四周一定區(qū)域被自身車體遮擋，形成盲區(qū)，影響司機準確地處理判斷外界周圍環(huán)境，易造成嚴重的相撞事故[1]。致使運輸事故成為露天礦最易發(fā)生的事故，造成的傷亡人數(shù)也最多。據(jù)統(tǒng)計，在露天煤礦道路交通運輸事故中，由于卡車盲區(qū)造成的事故高達60%，由于小型車輛超速違章行駛占20%，由于駕駛員疲勞駕駛造成的事故占15%左右[2]。道路標識能起到提前預警的作用，但傳統(tǒng)道路標識牌存在很多局限性，為此，研究露天煤礦道路運輸預警預控技術，開發(fā)先進、實用的礦山道路運輸安全智能化預警體系，對特殊路段來往車輛起到提前預警作用，避免礦山道路交通事故的發(fā)生[3]，確保礦山運輸系統(tǒng)能夠安全平穩(wěn)運行。

1 礦山概況

寶日希勒露天煤礦隸屬于國家能源集團大雁集團（神寶能源）有限公司，是我國自主設計、自行施工的特大型露天煤礦。寶日希勒露天煤礦礦田面積43.7 km2，地質(zhì)儲量15.83 億t，可采儲量13.28 億t，含有3 個煤層群。1 煤層全區(qū)發(fā)育而穩(wěn)定，厚度大，是主要開采煤層，煤層最大可采厚度28 m，最小可采厚度7.21 m，平均可采厚度22 m，傾角小于5°。該煤質(zhì)與其它煤產(chǎn)區(qū)煤質(zhì)相比，具有灰分低、發(fā)熱量高、水分低、揮發(fā)分高、特低硫、低磷、有害成分低等特點，是優(yōu)質(zhì)動力和化工用煤。

2020 年寶日希勒露天煤礦生產(chǎn)原煤2 145 萬t，完成土方剝離物8 771 萬m3。具有：斗容35 m3礦用電鏟6 臺；斗容10 m3礦用電鏟4 臺；載重100～220 t 的電動輪自卸卡車68 臺，以及其他工程設備104臺；外委土方施工單位不同型號的采裝和運輸設備544 臺。煤巖運輸方式為公路運輸，主要運輸設備為100 t 級與220 t 級大型自卸卡車，自營與外委分區(qū)域運行。剝離物由采場工作面運輸支線經(jīng)南、北端幫至內(nèi)排土場排棄；煤炭由工作面支線經(jīng)中間橋、內(nèi)排土場主運坡道至地面破碎站。礦山有著生產(chǎn)任務重，設備數(shù)量多，運輸?shù)缆奋嚵髅芏却蟮忍攸c。

2 礦山現(xiàn)狀及問題分析

1）礦山現(xiàn)狀。寶日希勒露天煤礦作業(yè)范圍大、涉及面廣、空間交匯多、崗位分散，設備、設施流動及變化快，群體作業(yè)交叉，人員自保和互保意識參差不齊，違章操作難以監(jiān)控。目前，隨著采剝工作線的不斷推移，綜合運距持續(xù)增加，主運輸?shù)缆芳拜o助運輸?shù)缆芬圃O較為頻繁，每當?shù)V用道路出現(xiàn)變更時，根據(jù)道路實際情況，為使新建道路警示標識牌起到預警作用，原有的道路預警警示牌則需重新布置，露天礦現(xiàn)使用道路標識牌為普通反光膜貼紙鋁板標識牌，根據(jù)現(xiàn)場實際噴繪制作，當?shù)缆钒l(fā)生調(diào)整變化時，需要人工拆除重新制作安設。

2）問題分析。頻繁變更礦山道路布置將直接導致標識牌投入數(shù)量不足、原道路標識牌與現(xiàn)場實際不符等問題出現(xiàn)。而露天煤礦作業(yè)范圍大、道路涉及面廣、空間交匯較多，礦坑上下多達400 余塊道路標識牌急需更新、擺設工作量較大，而且頻繁噴繪制作、更換擺設導致制作成本、重新拆裝成本及人工成本增加，現(xiàn)場作業(yè)人員及設備作業(yè)安全風險陡增，從管理角度出發(fā)，道路預警標識對保證行車安全起到了重要作用。近年來，寶日希勒露天煤礦不斷推動智慧礦山建設，陸續(xù)使用各類智能化安保系統(tǒng)，因此從科技保安角度解決此問題，為大流量環(huán)境道路運輸任務的安全提供保障。

3 無線智能系統(tǒng)在道路運輸系統(tǒng)中的應用

目前，隨著科學技術的快速發(fā)展，5G 通信、無線技術的飛躍發(fā)展，露天煤礦安全預警系統(tǒng)也發(fā)展到了一個新的高度。集全球衛(wèi)星定位技術（GPS）、無線數(shù)字通信技術、電子技術、礦山系統(tǒng)工程及計算機技術等多項現(xiàn)代高新技術理論于一體，是提高露天煤礦安全預警能力，避免生產(chǎn)事故發(fā)生的有效手段，是露天煤礦汽車運輸安全輔助系統(tǒng)達到21 世紀世界先進水平的關鍵技術之一。

無線智能系統(tǒng)可以利用太陽能LED 可變換標識牌替換原普通標識牌，每一塊電子屏幕設有多個路標內(nèi)容，可根據(jù)自己需求切換不同標識，起到一屏多用的作用。同時，智能電子標識牌的使用，節(jié)省制作牌板的時間、成本，減少人員操作設備安裝、人員現(xiàn)場作業(yè)時間，降低人員設備作業(yè)安全風險；且LED燈較普通鋁板道路標識牌具有更好的夜間指警示效果。另外，智能預警系統(tǒng)能夠自動采集設備的實時運行速度，結(jié)合路段信息可對設備運行速度進行顯示，同時傳給調(diào)度中心記錄下來，作為司機評價以及事故追查的重要依據(jù)，避免了司機的僥幸心理，結(jié)合超速處罰管理規(guī)定，強制司機在礦山設定的最高限速內(nèi)安全行車，避免了因車輛超速行駛而引發(fā)的道路交通事故，為露天礦道路夜間行車提供更好的安全保障[4]。

1）礦山急彎會車智能預警系統(tǒng)。露天煤礦道路運輸系統(tǒng)隨環(huán)境影響極大，道路在條件苛刻的生產(chǎn)現(xiàn)場布置時存在急轉(zhuǎn)彎道路，生產(chǎn)作業(yè)的自卸車及工程輔助車輛、指揮車等行駛至這類急轉(zhuǎn)彎道路時，行車視線受到環(huán)境因素影響，盲區(qū)范圍變大，為此，在礦坑彎道兩側(cè)的前方都設置車輛監(jiān)測感應系統(tǒng)，當車輛優(yōu)先進入一側(cè)的監(jiān)測區(qū)域時，系統(tǒng)立刻通過無線電信號傳輸，激活另一側(cè)的LED 警示標志閃爍，來提前警示另一方車輛即將有來車交匯，提醒隨后進入彎道的車輛提前減速行駛，起到提前預警作用[5]。急彎會車智能預警系統(tǒng)示意圖如圖1。

圖1 急彎會車智能預警系統(tǒng)示意圖

2）車輛交匯預警系統(tǒng)。當生產(chǎn)作業(yè)的自卸車及工程輔助車輛、指揮車等行駛至道路匝道口或道路交匯處時，由于大型運輸卡車盲區(qū)范圍大，道路車流密度大等因素，車輛交匯時存在極大的安全隱患。在匝道口或道路交匯處設置監(jiān)測警示裝置，當匝道口路段有車輛進入監(jiān)測區(qū)域時，系統(tǒng)激活LED 標志閃爍，警示道路上的車輛前方匝道口即將有車輛交匯，司機可提前進行預判，選擇減速或者提前變道，避免發(fā)生交通事故，起到提前預警作用[6]。車輛交匯預警系統(tǒng)示意圖如圖2。

圖2 車輛交匯預警系統(tǒng)示意圖

3）十字交叉預警系統(tǒng)。當生產(chǎn)作業(yè)的自卸車及工程輔助車輛、指揮車等行駛至交叉路口時，由于道路交叉路口處車流量大、叉口道路多等因素，車輛進入時存在極大的安全隱患。在支線道路一側(cè)設置車輛監(jiān)測感應系統(tǒng)，當車輛進入監(jiān)測區(qū)域后，系統(tǒng)立刻激活設置在主道路旁的“停”警示標志閃爍，警示支線路段的駕駛員前方有車經(jīng)過，司機可提前進行預判，選擇減速或者主動讓行，避免發(fā)生交通事故，起到提前預警作用[7]。十字交叉預警系統(tǒng)示意圖如圖3。

圖3 十字交叉預警系統(tǒng)示意圖

4 無線智能系統(tǒng)的優(yōu)缺點

4.1 無線智能系統(tǒng)的優(yōu)點

1）終端操作方面。礦用無線智能道路標識牌LED屏選用P10 道路專用顯示屏，具有防塵、防雨、防雪保護設計特點，工作人員可在服務器和手機客戶端對每塊顯示屏修改字幕、道路圖示以及各種參數(shù)，智能標識牌損壞、脫網(wǎng)或停止工作時，后臺服務器可隨時報警通知。另外，露天煤礦管理部門可實現(xiàn)標識牌編號管理，對指定地點的標識牌內(nèi)容可做到實時實地更改，同時也可對智能標識牌加裝衛(wèi)星定位模塊，將礦山中使用的每一處無線智能標識牌位置顯示在地圖上，可做到定時更新，確保后期調(diào)整維護順暢。顯示屏具備智能感應顯示功能與亮度自動調(diào)節(jié)功能，當有行人或車輛經(jīng)過時，智能標識牌顯示屏自動顯示相關內(nèi)容，人員和車輛通過后自動延時關閉，進入休眠狀態(tài)，節(jié)約能耗。LED 屏背面燈箱使用1.5 mm 厚鍍鋅鋼板鏤空黑色烤漆制作，黃色亞克力安全警示語等安全標語，起到安全警示的作用。

2）安全效益方面。無線智能道路標識牌系統(tǒng)2020年8 月完成初驗，開始在露天煤礦主運輸?shù)缆?、坡道及道路轉(zhuǎn)彎處進行使用，取得明顯效果。車輛在進入無線智能標識牌50 m 范圍時，做到提前預警，解決礦山道路實時獲知位置信息的問題，對露天煤礦礦用卡車的公路運輸安全進行了有效預警預控。

3）成本方面。無線智能標識牌可實現(xiàn)一牌多用的效果，即一塊標識牌可同時顯示多個路標內(nèi)容，并且可根據(jù)礦坑道路實際，隨時于電腦或手機終端更換路標顯示內(nèi)容，節(jié)省牌板制作、人工設備安裝成本，同時，無線智能標識牌采用太陽能電池板儲能供電方式，電池時間測試能做到48 h 無太陽光正常供電，后續(xù)使用維護費用為0。

4）標識牌移設方面。為解決標識牌移設頻繁，移設過程較為困難等問題，路路通煤礦對礦用無線智能道路標識牌底座進行改造，由原有的水泥墩底座更改為可支撐結(jié)構(gòu)，使用鏟車或叉車可直接將其端起，移設較為方便，避免人員因推挪水泥墩底座時與鏟車聯(lián)合作業(yè)而發(fā)生意外人身傷害。

4.2 無線智能系統(tǒng)的缺陷

無線智能標識牌在日常清洗方面存在一定困難，由于露天煤礦環(huán)境復雜，道路灰塵、煤塵較大，需要專門配備人員定期進行設備清理，標識牌如設置位置不恰當或衛(wèi)生清理不及時將導致顯示屏顯示內(nèi)容模糊、亮度不夠等問題，影響預警效果。

5 結(jié)語

寶日希勒露天煤礦通過在道路運輸系統(tǒng)中應用無線智能系統(tǒng)，對礦用卡車及輔助車輛在特殊路段實現(xiàn)了有效預警，大大提高了露天煤礦道路交通運輸?shù)陌踩禂?shù)，降低了人員因制作、移設老式標識牌而產(chǎn)生的人工成本和材料成本，加速了露天煤礦向數(shù)字化、自動化方向發(fā)展。