煤礦中無軌膠輪車的智能調(diào)度管理技術(shù)

賈 磊

（國能神東煤炭保德煤礦，山西 忻州 036600）

引言

目前，中國國內(nèi)煤炭井下無軌膠輪車輛管理的研發(fā)和運(yùn)用，多以井下道路交通信號燈、超限速告警、車輛區(qū)域定位系統(tǒng)等技術(shù)為主，并未做到對井下無軌膠輪車輛的全方位數(shù)字化控制。為完成對日常井下無軌膠輪車的使用申請、汽車的調(diào)度、人員物資的運(yùn)送、汽車運(yùn)營效率計算等數(shù)字化管控研究，使井下汽車運(yùn)營體系由傳統(tǒng)人工調(diào)度方式的單環(huán)節(jié)、單原因的信息孤立操作，向信息化控制的多環(huán)節(jié)、多原因統(tǒng)一自動分析、智能操作的轉(zhuǎn)化，使煤炭井下無軌膠輪車運(yùn)用信息資源得以充分發(fā)揮，無軌膠輪車的智能調(diào)度管理技術(shù)的提出具有現(xiàn)實意義。

1 煤礦運(yùn)輸中無軌膠輪車輔助系統(tǒng)中智能調(diào)度管理技術(shù)應(yīng)用架構(gòu)

當(dāng)前煤礦企業(yè)為提升無軌膠輪車運(yùn)行效率所構(gòu)建的輔助系統(tǒng)正在面臨運(yùn)行安全隱患和污染隱患問題，考慮到將各類高新技術(shù)與輔助系統(tǒng)融合，形成更加安全的無軌膠輪車管控系統(tǒng)，煤礦企業(yè)將智能調(diào)度管理技術(shù)運(yùn)用到輔助系統(tǒng)當(dāng)中[1]。新系統(tǒng)的構(gòu)建將具備交通安全指揮功能、車輛定位功能、車輛限速功能以及語音提示警報功能等，且在新系統(tǒng)的作用下，無軌膠輪車在運(yùn)輸煤炭期間只需要從網(wǎng)絡(luò)移動端進(jìn)行申請?zhí)峤唬湍苁艿綗o人化自動調(diào)配，接受全面數(shù)字化管控。

為達(dá)成上述新系統(tǒng)的設(shè)計需求，本文借鑒IoT物聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，將負(fù)責(zé)調(diào)配無軌膠輪車的各項設(shè)施集成在一起，將各項設(shè)備的關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)提取出來，經(jīng)過數(shù)據(jù)存儲由于分析，得到無軌膠輪車安全運(yùn)行狀態(tài)下的業(yè)務(wù)流程。具體如圖1 所示。

圖1 設(shè)備關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)集成與處理流程

從圖1 可以發(fā)現(xiàn)設(shè)備層主要負(fù)責(zé)的工作是將關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)整合起來并發(fā)送到后端的服務(wù)系統(tǒng)當(dāng)中，用于數(shù)據(jù)存儲于處理。例如，后臺終端服務(wù)系統(tǒng)需要了解車輛或人員的具體坐標(biāo)位置，可直接從前端的設(shè)備層獲取定位標(biāo)識，該部分標(biāo)識處于數(shù)據(jù)流狀態(tài)，經(jīng)過后臺終端服務(wù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)計算，能夠準(zhǔn)確定位車輛所在位置，精確掌握人員或車輛的實際情況[2]。

2 煤礦運(yùn)輸中無軌膠輪車輔助系統(tǒng)中智能調(diào)度管理中關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)融合

為了更好地實現(xiàn)智能調(diào)度，礦井的無軌膠輪車輛無人智能調(diào)度系統(tǒng)通過整合遍布于礦山內(nèi)整個主要巷道的車和人的精確位置、高超限速告警、交通視頻監(jiān)控、紅綠燈信息監(jiān)控、定時測速、語音廣播、運(yùn)力數(shù)據(jù)分析以及無人調(diào)節(jié)指令平臺、膠輪車輛移動終端調(diào)節(jié)指令、汽車終端等信息，做到了數(shù)據(jù)的深入分析融入和高效的統(tǒng)計。

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，煤礦定位技術(shù)也在日益增強(qiáng)，基于UWB 的煤礦精確位置技術(shù)可以將定位精度提高至30 cm 或者更高，這也可以支撐無軌膠輪車輛的數(shù)字化，無人調(diào)度管理對車輛即時準(zhǔn)確定位信息的要求，精確定位計算流程如圖2 所示。有了準(zhǔn)確的人、車輛位置信息數(shù)據(jù)，就能夠利用數(shù)據(jù)來精準(zhǔn)實時地建立起了無軌膠輪車運(yùn)輸資源的供給者與需求者中間溝通橋梁，在保證安全運(yùn)輸?shù)臅r候發(fā)揮了膠輪車運(yùn)輸資源的最大效率[3]。井下進(jìn)行定位設(shè)備主要分為汽車提供定位設(shè)備、井下作業(yè)技術(shù)人員提供定位設(shè)備、定位基站和方位統(tǒng)計模塊汽車提供定位設(shè)備，用來給汽車提供定位井下現(xiàn)場作業(yè)技術(shù)人員汽車提供定位設(shè)備，用來給井下現(xiàn)場作業(yè)技術(shù)人員汽車提供定位定位卡通過UWB 協(xié)議將汽車方位信息傳送至定位基站，由定位基站經(jīng)過互聯(lián)網(wǎng)將方位信息傳送至地面服務(wù)器的，方位統(tǒng)計模塊再經(jīng)過業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)處理模塊將傳送至應(yīng)用領(lǐng)域數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，應(yīng)用領(lǐng)域數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)內(nèi)的各種數(shù)據(jù)信息可被信息處理軟件和信息處理計算機(jī)完成調(diào)取，調(diào)取后再完成信息處理[4]。在實現(xiàn)精確定位的基礎(chǔ)上，為了提高無軌膠輪車輛對實際定位信號的可視化效果，此次還推出了1∶1 的三維真實礦圖和全站儀一次手動成圖，使整個控制系統(tǒng)的人機(jī)互動用戶界面更為逼真。

圖2 定位無軌膠輪車位置的計算過程

3 煤礦運(yùn)輸中無軌膠輪車輔助系統(tǒng)中智能調(diào)度管理的具體流程

數(shù)據(jù)分析環(huán)節(jié)主要是對已有的線上數(shù)據(jù)分析加以整理、排序、分類、信息處理及其指令運(yùn)行，而最后的如排班、發(fā)布命令等功能則都是由信息系統(tǒng)后臺自主產(chǎn)生及執(zhí)行。而數(shù)據(jù)分析信息系統(tǒng)則分為數(shù)據(jù)處理軟件系統(tǒng)與數(shù)據(jù)分析服務(wù)器，數(shù)據(jù)處理軟件系統(tǒng)內(nèi)還包含有大型煤礦井下的三維空間地圖、人與車等實時運(yùn)行數(shù)據(jù)分析匯總管理系統(tǒng)與大數(shù)據(jù)分析的綜合管理平臺;數(shù)據(jù)綜合管理系統(tǒng)平臺內(nèi)通常包含預(yù)備模塊、各項任務(wù)處理模塊和執(zhí)行模塊，預(yù)備模塊通常是為各項任務(wù)處理模塊做好預(yù)備工作的，預(yù)備模塊既包含用車單元的用車申請及檢查排班結(jié)果模板，還包含根據(jù)交通運(yùn)輸管理機(jī)構(gòu)所提交的穩(wěn)定人車時刻表、用車批準(zhǔn)結(jié)論及其應(yīng)急任務(wù)，也包含根據(jù)用車單元所提交的駕駛員執(zhí)勤表及用車列舉，根據(jù)預(yù)備模塊將上述結(jié)論送入各項任務(wù)處理模塊，各項任務(wù)處理模塊利用根據(jù)預(yù)備模塊提交的穩(wěn)定人車時刻表、用車批準(zhǔn)結(jié)論、駕駛員執(zhí)勤表及用車列舉實現(xiàn)手動排班，提供運(yùn)行模型的員工排班確認(rèn)結(jié)果，并發(fā)送駕駛員執(zhí)行各項任務(wù)的指令，將駕駛員執(zhí)行各項任務(wù)的指令送入執(zhí)行模型。在發(fā)生緊急任務(wù)時，將緊急任務(wù)直接輸入至各項任務(wù)管理模塊，并優(yōu)先下發(fā)緊急任務(wù)的實施指令至實施模塊系統(tǒng)，因為緊急任務(wù)是在實施各項任務(wù)流程中的必要預(yù)備工作，因而在整個各項任務(wù)的過程中，都可以緊急任務(wù)的優(yōu)先。

執(zhí)行模塊工作過程汽車防撞擊提示；將行駛筆錄及所述的行車筆錄傳遞回任務(wù)處置模塊，如有汽車發(fā)生故障將執(zhí)行汽車故障狀態(tài)信息管理，并下發(fā)故障狀態(tài)消息同時監(jiān)測定位并將該車監(jiān)測結(jié)果反饋給交通運(yùn)輸監(jiān)督管理機(jī)關(guān)；車箱內(nèi)監(jiān)視，對人在車上的狀況監(jiān)視，包括車廂內(nèi)人員及車上人員情況；違章提示；按下任務(wù)并完成；若有新任務(wù)，返回；若無新任務(wù)，按下完成交車并傳遞至任務(wù)管理模塊中的自動交車管理模塊，由自動交車管理模塊將數(shù)據(jù)分析傳遞至交通運(yùn)輸管理機(jī)構(gòu)的數(shù)據(jù)分析軟件模塊，并完成流量數(shù)據(jù)分析、運(yùn)力預(yù)測數(shù)據(jù)分析、司機(jī)工時統(tǒng)計和月末派車等數(shù)據(jù)分析。

4 結(jié)語

近幾年來，在礦井中普遍使用的定位系統(tǒng)技術(shù)實際上主要使用的是區(qū)域定位系統(tǒng)技術(shù)，但這種定位精度已經(jīng)無法適應(yīng)井上井下對無軌膠輪車輛安全調(diào)度指揮的高效性需要。本文所研究的智能調(diào)度管控系統(tǒng)滿足無軌膠輪車安全調(diào)控需求，在后續(xù)煤炭行業(yè)發(fā)展過程中能夠逐漸凸顯出應(yīng)用優(yōu)勢。