矿井无轨运输车辆安全监管系统的研究与应用

谢帅 孙飞 沈超

陕西陕煤黄陵矿业有限公司一号煤矿 陕西延安 727307

摘要：随着煤矿生产技术水平不断提高，矿用隔爆无轨胶轮车在我国多数平硐开拓矿井被广泛应用。但是由于矿井不断开拓延伸，生产能力加大，造成矿井运输任务繁重，加大了矿井内无轨胶轮车运输安全管理难度，导致矿井内无轨胶轮车事故率频繁，严重威胁着矿井运输安全。

关键词：无轨运输；4G通信；矿井车辆；安全监管系统；研究

引言

导致无轨运输矿井车辆发生安全事故的原因主要包括车辆各个零部件故障、操作人员操作不当、井下烟气、雾气、煤尘等环境因素以及车辆尾气排放造成井下局部区域CO超标等。随着智能化、信息化技术水平的不断提升，经过技术人员的不懈努力,研究开发出了无轨运输矿井车辆安全监管系统，该系统能够多角度、全方位的调节和改善车辆的安全性能，使发生安全事故的几率降到最低点。

一、矿用无轨胶轮车安全监管系统分析

1.1车辆入井管理系统

（1）设置车辆管理中心，配备电脑集中调度台，形成车辆入井管理系统，统一对进出车辆进行集中管理。将先进的图像对比技术应用到出入井口的工作站中，实时地对出入井车辆进行图像分析比对，收集出入井车辆信息，如图1所示。

（2）本系统主要由综合分站定位模块、车辆语音调度定位卡等组成,实现井下生产车辆的实时定位、测速、预警提醒、车辆语音调度等功能，系统通过井下工业环网接入矿区局域网,与地面服务器建立通讯,通过4G综合分站实时监测井下运输车辆的信息（包括井下车辆数量、实时速度、位置、车辆ID等相关信息）。

（3）在每一台矿用无轨胶轮车上安装一个车载终端，采用光纤传输方式，组网方式首先考虑利用井下现有的工业环网，利用原有的工业环网交换机与基站以及地面进行通讯，同时井下4G综合基站通过专用通讯网络与系统进行交互。对人员及车辆的精确定位、测速管控、Zigbee语音调度通讯、预警提醒、人员及车辆的轨迹查询等。

图1 一号煤矿车辆调度实物图

图2 一号煤矿车辆管理系统环网及基站拓扑图

1.2车辆定位跟踪系统

车辆定位跟踪系统能够实现的功能有：精确定位车辆、回放车辆轨迹、超速和超时报警等。主要由综合分站定位模块、车载终端等组成，能够及时、准确的将井下各个区域车辆的动态分布情况实时反映到井上调度，使管理调度人员能够随时掌握井下车辆的分布状况和运动轨迹，可将车辆定位精确到3米，以便于进行更加合理的调度管理。

系统核心功能体现在：

（1）车辆运行精准定位。即便是运行中的车辆，定位精度也可达3m以内。通过此系统可以实时对井下各作业点的辅助运输车辆位置、运行分布、运行轨迹准确掌握，从而为车辆的精准调度提供信息支撑。

（2）车辆突发情况求救。矿井车辆长期在粉尘和潮湿环境中运行，易发生故障。一旦车辆故障可通过车载终端向检修人员说明故障情况，及时得到救援；紧急情况调度室可以采用一键群呼的方式通知所有司机。

（3）设计可靠且易操作。本系统基于安全可靠的设计原则，从扩容、维护和操作方面做了大量的工作。

1.3系统集成

对车辆定位跟踪管理系统和车辆入井管理系统进行互联互通形成车辆安全监管系统。可实现矿井车辆在一个系统中集中管理，实时监控车辆出入井以及数据的存储，车辆精确定位，车辆的运行轨迹监测，车辆超速超时报警等，有效地提高了车辆调度管理，提升了矿井辅助运输的安全管理水平。当井下遇到突发情况时，救援人员能够通过定位系统准确地判断事故位置，给救援抢险赢得最宝贵的时间。

二、安全监管系统优点

2.1无轨胶轮车安全监管系统是由入井管理系统和定位跟踪管理系统相融合，具有高安全性、可扩容性、易维护性和易操作性。

2.2车辆入井管理系统实行管理中心电脑集中监控，在管理中心设置监控管理主机，系统采用光纤传输，利用利用原有的工业环网交换机与基站以及地面对车辆进行实时监测、统一管理。

2.3车辆定位跟踪系统能够实现车辆精确定位、车辆轨迹回放、车辆超速管理和超时管理等功能，车辆定位精度在3m以内。

2.4车辆定位管理跟踪系统与车辆入井管理系统实现数据互联互通，可实现矿井车辆在一个系统中集中管理，有效地提高了辅助运输的安全管理。

三、安全监管系统的集中管理

无轨运输车辆入井管理系统与车辆定位跟踪系统构成了安全监管系统，这一系统集合了两个系统的强大功能，兼具车辆数据信息、图像信息的存储功能，车辆运行轨迹监测与实时精准定位功能以及车辆超时超速运行的报警功能,集合众多功能与_身的集成系统,能够实现对无轨运输矿井车辆的集中管理，打破了过去分散调度、分散管理的格局，使矿井车辆运输的安全管理跃升到一个新的高度。安全监管系统的进一步完善，不仅为救援抢险赢利了宝贵时间，而且也大幅降低了运输车辆的事故率。

通过安全监管系统的实际应用，该系统具备以下优势:

①操作维修便捷，安全性能高。②对于入井和出井车辆,均实行计算机集中监控，由统一有效的密码进行管理，避免了人为操作带来的弊端，省时省工，监测数据精准。③井下的运行车辆一旦发生故障，系统的反应机制健全，反应速度较快，地面控制终端能够及时接收到故障信息，为采取应急响应措施节省了大量时间。④车辆入井管理系统与定位管理跟踪系统二者共融共通，借助于两个系统的功能优势，对车辆实现集中控制，提升了安全管理效率。

四、结束语

煤矿无轨运输车辆的安全管理从车辆入井开始,贯穿于车辆运输全过程,车辆安全监管系统能够对每台车辆精准高效监控，降低了安全事故的发生几率，也节省了车辆维修、维护费用。随着安全监管系统不断升级，煤矿无轨运输矿井车辆安全监管系统的功能将更加完备，在煤矿安全生产中所发挥的积极促进作用也将動明显。

参考文献

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作者简介：谢帅（1985—），男，河南孟津，汉族，本科，现为陕西陕煤黄陵矿业有限公司一号煤矿运输队技术员。

孙飞（1987—），男，陕西韩城，汉，本科，机电工程师，单位：陕西陕煤黄陵矿业公司一号煤矿信息部技术主管。

沈超（1987—），男，陕西西安人，汉族，硕士，机电工程师，现为陕西陕煤黄陵矿业有限公司机电部副科长。