馮 峰

（潞安集團(tuán)股份有限公司漳村煤礦，山西長(zhǎng)治 046032）

0 引言

隨著其綜合自動(dòng)化水平的持續(xù)增加，礦井已基本具備了健全的監(jiān)控、調(diào)度及保護(hù)功能，可以對(duì)采、掘等各個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行一系列的操作。但是無(wú)軌輔助運(yùn)輸車輛尚不具備完善的智能化調(diào)度系統(tǒng)，礦井現(xiàn)存的調(diào)度系統(tǒng)并沒有與監(jiān)控、保護(hù)等系統(tǒng)建立有效的連接，不具備多元化的功能，不能對(duì)車輛的各個(gè)參數(shù)進(jìn)行有效地收集、傳輸與分析，也無(wú)法將其與綜合智能化調(diào)度系統(tǒng)較好地融合。一些大型煤礦的實(shí)際生產(chǎn)中需要配置科學(xué)合理的智能調(diào)度系統(tǒng)，確保車輛具備較高的運(yùn)行水平及自動(dòng)化管理水平，本文通過對(duì)井下車輛進(jìn)行研究，研發(fā)出了一種信息化調(diào)度系統(tǒng)[1]。

1 總體架構(gòu)

某礦井運(yùn)用了這種車輛信息化調(diào)度系統(tǒng)，主要對(duì)其車輛進(jìn)行有效地監(jiān)測(cè)及保護(hù)；對(duì)行車視頻進(jìn)行監(jiān)測(cè)；對(duì)運(yùn)營(yíng)管理的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)；對(duì)系統(tǒng)的信息加以展示等。

根據(jù)調(diào)度系統(tǒng)所具有的各項(xiàng)功能，基于系統(tǒng)構(gòu)成設(shè)備的邏輯層面、空間布置、功能完成等角度入手對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行劃分，主要包含了后臺(tái)裝置、軟件運(yùn)用機(jī)構(gòu)等[2]。

2 系統(tǒng)硬件

2.1 準(zhǔn)確定位及信號(hào)控制

調(diào)度系統(tǒng)主要是依靠TOA技術(shù)來(lái)清楚找出車輛所處的位置。每臺(tái)車輛都需要設(shè)置一個(gè)定位標(biāo)識(shí)卡，并且設(shè)置了唯一的身份信息來(lái)進(jìn)行識(shí)別。車輛監(jiān)控調(diào)度基站可以設(shè)置在巷道的沿線內(nèi)，可以對(duì)直徑為300 m的車輛標(biāo)識(shí)卡進(jìn)行有效地識(shí)別及測(cè)距，對(duì)車輛的位置進(jìn)行準(zhǔn)確識(shí)別，定位的精準(zhǔn)度應(yīng)低于4 m。對(duì)于礦井中車輛運(yùn)行所在區(qū)域的關(guān)鍵場(chǎng)所來(lái)分別設(shè)置信號(hào)燈，并根據(jù)就近原則來(lái)將其連接到監(jiān)控調(diào)度基站[3]?；疽罁?jù)控制邏輯來(lái)實(shí)施信號(hào)的決策，對(duì)信號(hào)燈進(jìn)行直接地控制，確保其實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制。監(jiān)控調(diào)度軟件可以借助GIS技術(shù)來(lái)充分展現(xiàn)出信號(hào)燈在各個(gè)區(qū)域內(nèi)的狀態(tài)，在有需求的時(shí)候，相關(guān)人員就可以下達(dá)相應(yīng)的控制指令，實(shí)施干擾[4]。

在礦井內(nèi)部事先所設(shè)定的位置來(lái)配置車輛的監(jiān)控調(diào)度基站，對(duì)車輛行車的部位進(jìn)行有效的識(shí)別，基站可以將車輛定位識(shí)別卡所產(chǎn)生的各個(gè)數(shù)據(jù)信息來(lái)進(jìn)行收集，對(duì)車輛所處的部位進(jìn)行有效檢測(cè)，并借助CAN總線來(lái)輸送車輛所處的部位信息?；究梢砸罁?jù)車輛的類型、位置等各種信息，并借助控制邏輯來(lái)實(shí)施信號(hào)決策，對(duì)信號(hào)機(jī)進(jìn)行有效地控制，確保信號(hào)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，其控制的結(jié)果可以利用CAN總線來(lái)進(jìn)行傳輸。CAN總線信號(hào)可以利用基站內(nèi)所配置的各個(gè)網(wǎng)絡(luò)單元來(lái)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，使其成為光纖網(wǎng)絡(luò)訊號(hào)，并進(jìn)入到井中的通信網(wǎng)絡(luò)中，確保礦井可以與地面進(jìn)行信息交互[5]。

2.2 固定場(chǎng)所視頻監(jiān)控的前端設(shè)備

在井口、井下的各個(gè)交叉路口的主要位置安裝了多個(gè)隔爆兼本質(zhì)安全性攝像儀，在地面廣場(chǎng)內(nèi)設(shè)置多個(gè)攝像儀，其接口運(yùn)用以太網(wǎng)光纖，并與工業(yè)環(huán)網(wǎng)建立起連接。通過在PC機(jī)上端安裝網(wǎng)絡(luò)視頻客戶端軟件，并相應(yīng)的視頻信息傳輸?shù)骄谡{(diào)度室的電視墻中，以開展全天候的視頻監(jiān)控及儲(chǔ)存、監(jiān)控視頻的圖像轉(zhuǎn)換等功能[6]。視頻監(jiān)控前端設(shè)備所具有的連接構(gòu)造圖如圖1所示。

圖1 監(jiān)控設(shè)備的連接構(gòu)造圖

2.3 車輛信息化裝置

調(diào)度系統(tǒng)對(duì)所有的車輛都配置了信息化裝置，可實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛的泊車提供輔助；對(duì)車載的視頻進(jìn)行查看；對(duì)行程的數(shù)據(jù)進(jìn)行收集記錄等功能，通過將車輛的信息化水平進(jìn)行提升來(lái)確保其運(yùn)行的穩(wěn)定性[7]。車輛信息化設(shè)備的構(gòu)成圖如圖2所示。

圖2 車輛信息化裝置的主要組成結(jié)構(gòu)

車輛信息化裝置中配置了CAN總線，并且與車載的總線建立了連接，可以對(duì)車輛運(yùn)行的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行充分把握。裝置內(nèi)部安裝了相應(yīng)的網(wǎng)關(guān)設(shè)備，車輛可以借助4G網(wǎng)絡(luò)通道及其他的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的交互作用。調(diào)度中心監(jiān)控調(diào)度軟件可以對(duì)所有在線車輛的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行有效的監(jiān)測(cè)，將各個(gè)車輛司機(jī)室內(nèi)的儀表進(jìn)行圖形化，并且可以對(duì)指定車輛的攝像儀內(nèi)的行車視頻進(jìn)行查看。

通過采取4G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，車輛信息化裝置可以對(duì)各個(gè)車輛之間及其與調(diào)度室之間存在的音頻及視頻通訊得以完成。地面調(diào)度室之中配置了多媒體觸摸調(diào)度臺(tái)，可以對(duì)各種通話進(jìn)行有效的管理調(diào)度。

3 軟件應(yīng)用

系統(tǒng)軟件的構(gòu)成主要包含兩部分，如圖3和圖4所示，軟件系統(tǒng)之間可以利用數(shù)據(jù)庫(kù)的共享來(lái)完成數(shù)據(jù)的交互。

從邏輯層面進(jìn)行分類，軟件系統(tǒng)可以分為5個(gè)層級(jí)，分別為數(shù)據(jù)的采集、儲(chǔ)存、核心處理、核心運(yùn)用及應(yīng)用拓展。數(shù)據(jù)采集層的功能為對(duì)各個(gè)現(xiàn)場(chǎng)前端設(shè)備所形成的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行有效地采集；數(shù)據(jù)儲(chǔ)存層的功能在于將原始數(shù)據(jù)進(jìn)行分類，并將其儲(chǔ)存在實(shí)時(shí)及歷史這兩個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)；核心處理層的功能在對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行有效地分析及探索，并進(jìn)行關(guān)鍵業(yè)務(wù)的處理及邏輯分析；對(duì)于核心應(yīng)用層，一方面可以對(duì)調(diào)度中心客戶端進(jìn)行相應(yīng)的監(jiān)控、調(diào)度及授權(quán)等；另一方面可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行查看及分析等；最后，對(duì)于拓展應(yīng)用層，可以對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行實(shí)時(shí)發(fā)布及查看。

圖3 監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框架圖

圖4 運(yùn)營(yíng)管理系統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)圖

監(jiān)控調(diào)度軟件系統(tǒng)主要是相關(guān)人員借助特定的計(jì)算機(jī)來(lái)進(jìn)行查閱及操作，可以對(duì)車輛的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、對(duì)行車的信號(hào)、視頻信息等進(jìn)行嚴(yán)格地監(jiān)控等。調(diào)度中心配置了多個(gè)工作站，如行車調(diào)度、車輛監(jiān)控、運(yùn)營(yíng)管理等。運(yùn)營(yíng)管理軟件系統(tǒng)所開展的查詢及操作主要是借助瀏覽器訪問網(wǎng)站的形式來(lái)實(shí)現(xiàn)，調(diào)度人員、車輛管理人員等各類人員可以基于自身的權(quán)限，在辦公室的網(wǎng)絡(luò)中來(lái)進(jìn)行登陸作業(yè)，以實(shí)現(xiàn)車輛及司機(jī)的管理功能等。工作站的具體設(shè)置包括車輛點(diǎn)檢、單車核算等。系統(tǒng)軟件所發(fā)布的運(yùn)行及管理數(shù)據(jù)主要是利用OPC服務(wù)器所實(shí)現(xiàn)，并將其融合到綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中來(lái)進(jìn)行統(tǒng)一管理。

4 核心技術(shù)

（1）車輛定位技術(shù)

對(duì)車輛在巷道內(nèi)所處的位置進(jìn)行有效地識(shí)別，可以使車輛所開展的檢測(cè)工作及交通的調(diào)度指揮得以實(shí)現(xiàn)，保證無(wú)線定位的測(cè)距具備較強(qiáng)的精確性、實(shí)時(shí)性等。在井下較窄的巷道內(nèi)，由于無(wú)線電磁波的傳輸存在較多的干擾因素，導(dǎo)致信號(hào)出現(xiàn)嚴(yán)重的衰退，對(duì)測(cè)距的統(tǒng)一性及穩(wěn)定性造成嚴(yán)重的影響。因此，在覆蓋面積較大的區(qū)域，如何對(duì)多個(gè)車輛標(biāo)識(shí)卡來(lái)進(jìn)行準(zhǔn)確的定位是目前開展研究的核心所在。

（2）4G寬帶傳輸通道及其他網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

如果要使礦井內(nèi)部形成的數(shù)據(jù)、語(yǔ)音等各個(gè)信息形成較好的交互，就必須運(yùn)用高效的寬帶傳輸技術(shù)來(lái)加以支撐。這種寬帶技術(shù)存在較多的優(yōu)勢(shì)，如較高的傳輸寬帶、較大的容量、較廣的覆蓋區(qū)域等等，連接到井下的核心網(wǎng)中，其中包含井下的一部分，無(wú)線移動(dòng)設(shè)施的使用區(qū)域?yàn)榈孛鏁r(shí)，則需要運(yùn)用公網(wǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的通訊功能。對(duì)車輛在地面及礦井中的運(yùn)行通信的銜接問題進(jìn)行研究。

（3）實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)車輛數(shù)據(jù)及4G無(wú)線傳輸技術(shù)

在各個(gè)巷道及4G網(wǎng)絡(luò)所覆蓋的區(qū)域之內(nèi)，利用智能傳感技術(shù)及數(shù)據(jù)采集技術(shù)來(lái)對(duì)車輛的各個(gè)運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行有效地檢測(cè)，借助環(huán)網(wǎng)來(lái)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行無(wú)線傳輸[8]。

（4）軟件系統(tǒng)的開發(fā)

在對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，應(yīng)充分重視綜合調(diào)度管理軟件，確保系統(tǒng)得到最佳的設(shè)計(jì)。軟件系統(tǒng)的重點(diǎn)主要包含了系統(tǒng)框架、數(shù)據(jù)收集、遠(yuǎn)程控制等多個(gè)方面。在設(shè)計(jì)的時(shí)候必須采取統(tǒng)一的構(gòu)架，運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)及服務(wù)接口，并具備較強(qiáng)的穩(wěn)定性及可拓展性。軟件設(shè)計(jì)必須提升數(shù)據(jù)收集的穩(wěn)定性、增強(qiáng)設(shè)備的遠(yuǎn)程控制等。借助GIS系統(tǒng)、車載數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以對(duì)各個(gè)元素所處的部位及狀態(tài)進(jìn)行充分地展示。

（5）對(duì)行車信號(hào)進(jìn)行控制的自動(dòng)化技術(shù)

依靠計(jì)算機(jī)來(lái)研究車輛的各個(gè)參數(shù)，對(duì)信號(hào)燈進(jìn)行自動(dòng)化控制，促使交通信號(hào)燈具備自動(dòng)化控制功能。

5 運(yùn)行效果

2018年12月，某煤礦正式安裝車輛信息化調(diào)度系統(tǒng)，并在2019年正式投入使用。該系統(tǒng)通過進(jìn)行有效的檢測(cè)及運(yùn)行，對(duì)系統(tǒng)所具有的功能加以證實(shí)，確保預(yù)期目標(biāo)得以實(shí)現(xiàn)。

6 結(jié)束語(yǔ)

該煤礦所安裝的信息化調(diào)度系統(tǒng)可以對(duì)無(wú)軌輔助運(yùn)輸車輛在地面車庫(kù)及廣場(chǎng)、井下等區(qū)域內(nèi)的運(yùn)行狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)及保護(hù)、對(duì)行車視頻進(jìn)行監(jiān)測(cè)、對(duì)運(yùn)營(yíng)管理進(jìn)行指揮等，保證車輛可以在信號(hào)燈的自動(dòng)指示下持續(xù)穩(wěn)定地運(yùn)行，促使我國(guó)煤礦具備較高的自動(dòng)化水平，以取得較好的社會(huì)及經(jīng)濟(jì)效益。