賈 磊

（國(guó)能神東煤炭保德煤礦，山西 忻州 036600）

引言

目前，中國(guó)國(guó)內(nèi)煤炭井下無(wú)軌膠輪車(chē)輛管理的研發(fā)和運(yùn)用，多以井下道路交通信號(hào)燈、超限速告警、車(chē)輛區(qū)域定位系統(tǒng)等技術(shù)為主，并未做到對(duì)井下無(wú)軌膠輪車(chē)輛的全方位數(shù)字化控制。為完成對(duì)日常井下無(wú)軌膠輪車(chē)的使用申請(qǐng)、汽車(chē)的調(diào)度、人員物資的運(yùn)送、汽車(chē)運(yùn)營(yíng)效率計(jì)算等數(shù)字化管控研究，使井下汽車(chē)運(yùn)營(yíng)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(dòng)分析、智能操作的轉(zhuǎn)化，使煤炭井下無(wú)軌膠輪車(chē)運(yùn)用信息資源得以充分發(fā)揮，無(wú)軌膠輪車(chē)的智能調(diào)度管理技術(shù)的提出具有現(xiàn)實(shí)意義。

1 煤礦運(yùn)輸中無(wú)軌膠輪車(chē)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(wú)軌膠輪車(chē)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(wèn)題，考慮到將各類(lèi)高新技術(shù)與輔助系統(tǒng)融合，形成更加安全的無(wú)軌膠輪車(chē)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(chē)輛定位功能、車(chē)輛限速功能以及語(yǔ)音提示警報(bào)功能等，且在新系統(tǒng)的作用下，無(wú)軌膠輪車(chē)在運(yùn)輸煤炭期間只需要從網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)端進(jìn)行申請(qǐng)?zhí)峤?，就能受到無(wú)人化自動(dòng)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(jì)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(wú)軌膠輪車(chē)的各項(xiàng)設(shè)施集成在一起，將各項(xiàng)設(shè)備的關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)提取出來(lái)，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)由于分析，得到無(wú)軌膠輪車(chē)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(lái)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(chǔ)于處理。例如，后臺(tái)終端服務(wù)系統(tǒng)需要了解車(chē)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(shí)，該部分標(biāo)識(shí)處于數(shù)據(jù)流狀態(tài)，經(jīng)過(guò)后臺(tái)終端服務(wù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)計(jì)算，能夠準(zhǔn)確定位車(chē)輛所在位置，精確掌握人員或車(chē)輛的實(shí)際情況[2]。

2 煤礦運(yùn)輸中無(wú)軌膠輪車(chē)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(shí)現(xiàn)智能調(diào)度，礦井的無(wú)軌膠輪車(chē)輛無(wú)人智能調(diào)度系統(tǒng)通過(guò)整合遍布于礦山內(nèi)整個(gè)主要巷道的車(chē)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(shí)測(cè)速、語(yǔ)音廣播、運(yùn)力數(shù)據(jù)分析以及無(wú)人調(diào)節(jié)指令平臺(tái)、膠輪車(chē)輛移動(dòng)終端調(diào)節(jié)指令、汽車(chē)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(jì)。

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(wú)軌膠輪車(chē)輛的數(shù)字化，無(wú)人調(diào)度管理對(duì)車(chē)輛即時(shí)準(zhǔn)確定位信息的要求，精確定位計(jì)算流程如圖2 所示。有了準(zhǔn)確的人、車(chē)輛位置信息數(shù)據(jù)，就能夠利用數(shù)據(jù)來(lái)精準(zhǔn)實(shí)時(shí)地建立起了無(wú)軌膠輪車(chē)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(shí)候發(fā)揮了膠輪車(chē)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(chē)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(jì)模塊汽車(chē)提供定位設(shè)備，用來(lái)給汽車(chē)提供定位井下現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)技術(shù)人員汽車(chē)提供定位設(shè)備，用來(lái)給井下現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)技術(shù)人員汽車(chē)提供定位定位卡通過(guò)UWB 協(xié)議將汽車(chē)方位信息傳送至定位基站，由定位基站經(jīng)過(guò)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(jì)模塊再經(jīng)過(guò)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(kù)系統(tǒng)，應(yīng)用領(lǐng)域數(shù)據(jù)庫(kù)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(jì)算機(jī)完成調(diào)取，調(diào)取后再完成信息處理[4]。在實(shí)現(xiàn)精確定位的基礎(chǔ)上，為了提高無(wú)軌膠輪車(chē)輛對(duì)實(shí)際定位信號(hào)的可視化效果，此次還推出了1∶1 的三維真實(shí)礦圖和全站儀一次手動(dòng)成圖，使整個(gè)控制系統(tǒng)的人機(jī)互動(dòng)用戶界面更為逼真。

圖2 定位無(wú)軌膠輪車(chē)位置的計(jì)算過(guò)程

3 煤礦運(yùn)輸中無(wú)軌膠輪車(chē)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(duì)已有的線上數(shù)據(jù)分析加以整理、排序、分類(lèi)、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(tái)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(chē)等實(shí)時(shí)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(tái);數(shù)據(jù)綜合管理系統(tǒng)平臺(tái)內(nèi)通常包含預(yù)備模塊、各項(xiàng)任務(wù)處理模塊和執(zhí)行模塊，預(yù)備模塊通常是為各項(xiàng)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(chē)單元的用車(chē)申請(qǐng)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(chē)時(shí)刻表、用車(chē)批準(zhǔn)結(jié)論及其應(yīng)急任務(wù)，也包含根據(jù)用車(chē)單元所提交的駕駛員執(zhí)勤表及用車(chē)列舉，根據(jù)預(yù)備模塊將上述結(jié)論送入各項(xiàng)任務(wù)處理模塊，各項(xiàng)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(chē)時(shí)刻表、用車(chē)批準(zhǔn)結(jié)論、駕駛員執(zhí)勤表及用車(chē)列舉實(shí)現(xiàn)手動(dòng)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(xiàng)任務(wù)的指令，將駕駛員執(zhí)行各項(xiàng)任務(wù)的指令送入執(zhí)行模型。在發(fā)生緊急任務(wù)時(shí)，將緊急任務(wù)直接輸入至各項(xiàng)任務(wù)管理模塊，并優(yōu)先下發(fā)緊急任務(wù)的實(shí)施指令至實(shí)施模塊系統(tǒng)，因?yàn)榫o急任務(wù)是在實(shí)施各項(xiàng)任務(wù)流程中的必要預(yù)備工作，因而在整個(gè)各項(xiàng)任務(wù)的過(guò)程中，都可以緊急任務(wù)的優(yōu)先。

執(zhí)行模塊工作過(guò)程汽車(chē)防撞擊提示；將行駛筆錄及所述的行車(chē)筆錄傳遞回任務(wù)處置模塊，如有汽車(chē)發(fā)生故障將執(zhí)行汽車(chē)故障狀態(tài)信息管理，并下發(fā)故障狀態(tài)消息同時(shí)監(jiān)測(cè)定位并將該車(chē)監(jiān)測(cè)結(jié)果反饋給交通運(yùn)輸監(jiān)督管理機(jī)關(guān)；車(chē)箱內(nèi)監(jiān)視，對(duì)人在車(chē)上的狀況監(jiān)視，包括車(chē)廂內(nèi)人員及車(chē)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(wú)新任務(wù)，按下完成交車(chē)并傳遞至任務(wù)管理模塊中的自動(dòng)交車(chē)管理模塊，由自動(dòng)交車(chē)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(cè)數(shù)據(jù)分析、司機(jī)工時(shí)統(tǒng)計(jì)和月末派車(chē)等數(shù)據(jù)分析。

4 結(jié)語(yǔ)

近幾年來(lái)，在礦井中普遍使用的定位系統(tǒng)技術(shù)實(shí)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(wú)法適應(yīng)井上井下對(duì)無(wú)軌膠輪車(chē)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(wú)軌膠輪車(chē)安全調(diào)控需求，在后續(xù)煤炭行業(yè)發(fā)展過(guò)程中能夠逐漸凸顯出應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。