1項目概述

礦井運輸是煤礦生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié),尤其是在擔(dān)負(fù)煤炭運輸?shù)木麓笙?，礦井運輸任務(wù)很重，造成機(jī)車運行的密度很大，為了保證大巷原煤輸出和材料、設(shè)備運輸過程的安全，提高指揮效率，降低運輸成本，在煤礦井下主要運輸大巷安裝煤礦機(jī)車運輸監(jiān)控系統(tǒng)，已成為各礦井管理高層的共識。
1.1 系統(tǒng)起因
煤礦機(jī)車管理是煤礦調(diào)度的重點和難點，目前國內(nèi)煤礦使用的礦用機(jī)車的類型也表現(xiàn)出多樣化趨勢，如煤礦井下電機(jī)車等。由于國內(nèi)煤礦井下地址情況復(fù)雜，井下工人、設(shè)備、材料和煤炭的主要運輸還是依賴礦用機(jī)車，特別是正常的工作布置、井下車輛的交接班、臨時加班運人進(jìn)貨的通知、上級領(lǐng)導(dǎo)的檢查、緊急情況下的救援等。
1.2 發(fā)展歷程
煤礦井下機(jī)車運輸管理系統(tǒng)經(jīng)歷了普通PLC可編程序控制器+軌道傳感器、單片機(jī)控制分站+無線傳感器、控制分站+信息標(biāo)識卡三個階段。階段為普通PLC可編程序控制器，系統(tǒng)利用了PLC機(jī)邏輯控制功能，通過與各種軌道傳感器的連接，配合上位機(jī)的統(tǒng)一控制，從而實現(xiàn)信號的控制閉鎖功能。但是系統(tǒng)電纜安裝量大，系統(tǒng)的控制距離也受到限制，主要用于井底車場內(nèi)，控制范圍在2km之內(nèi)。隨著PLC技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在主、從站式PLC控制系統(tǒng)逐漸增多。
第二階段為采用單片機(jī)技術(shù)的集散式控制分站階段，以單片機(jī)（MCU）為主要開發(fā)手段，解決了通信問題，不但擴(kuò)大了控制范圍，而且采用了現(xiàn)場總線（RS485、CAN、Profibus等）通信，省去了大量主電纜，大大減少了安裝工作量和調(diào)試時間。同時結(jié)合無線小功率的分站的區(qū)域定位功能，實現(xiàn)了較少的傳感器的安裝及較為實時的車輛位置定位功能，但目前的無線定位技術(shù)的場強(qiáng)范圍較難jingzhun控制，加之總線架構(gòu)的傳輸模式，jingzhun的定位和擴(kuò)展性受到了較大的限制。
第三階段控制分站+信息標(biāo)識卡的階段采用向上以太網(wǎng)架構(gòu)，向下總線架構(gòu)，不但節(jié)省了電纜，系統(tǒng)的實時性從10秒級提高到毫秒級，大大增強(qiáng)了系統(tǒng)的收斂時間，系統(tǒng)帶寬大大增強(qiáng)，配套的應(yīng)用也得到了空前的擴(kuò)展。同時標(biāo)示卡的定位技術(shù)將無線信號的范圍控制在1米范圍內(nèi)，可以輕松的定位上下行軌道，信息標(biāo)示卡自身的信息也讓相關(guān)應(yīng)用得心應(yīng)手。
1.1 技術(shù)路線
公司選用基于無源卡的定位技術(shù)，結(jié)合現(xiàn)代的信息技術(shù)及計算機(jī)技術(shù)，并結(jié)合現(xiàn)代礦井巷道及煤礦井下車輛情況，定制研發(fā)了礦用機(jī)車管理系統(tǒng)。
系統(tǒng)在地面設(shè)置控制中心，在井下需要進(jìn)行車輛跟蹤的區(qū)域和巷道中根據(jù)現(xiàn)場具體需要放置一定數(shù)量的礦用通信基站，井上、井下之間通過工業(yè)以太網(wǎng)相連接。
車載分站實時讀取軌道上的標(biāo)示卡信息，通過無線wifi發(fā)送到巷道內(nèi)的礦用無線基站，上傳位置、速度信息至上位機(jī)，實現(xiàn)車輛的定位、測速，以及紅綠燈的閉鎖控制。
地面的數(shù)據(jù)服務(wù)器通過信息識別卡的數(shù)據(jù)存儲分析，可以確定出車輛的運行區(qū)間，是否闖紅燈、是否超速。通過后臺的數(shù)據(jù)庫錄入，也可以實現(xiàn)對車輛的信息管理、車輛使用情況統(tǒng)計等。
1.2 系統(tǒng)特色
礦用機(jī)車運輸管理系統(tǒng)采用全數(shù)字設(shè)計，融合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實現(xiàn)井下機(jī)車的運輸管理，融合調(diào)度通信，是國內(nèi)良好的車輛運輸監(jiān)控系統(tǒng)。其具有以下特色：
· 整個系統(tǒng)采用全數(shù)字設(shè)計?？垢蓴_能力強(qiáng)，無誤報；尤其是車輛標(biāo)示卡，其安裝于軌道中間水泥基座上（無需在軌道上安裝有源的傳感器，施工極為簡單，無需對鋼軌改造，對于某些礦井下礦壓比較大，井下軌道需要經(jīng)常移位維護(hù)，基于電子標(biāo)簽的車輛識別卡無需布線，僅需重新依照軌道位置固定即可，極為簡單），能準(zhǔn)確識別哪輛車、什么時間通過，對易干擾的小件金屬經(jīng)過無反應(yīng)。
· 以太網(wǎng)+WiFi的分布式總線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)適合速度較快的軌道運輸系統(tǒng)，底層采用數(shù)字無線傳輸架構(gòu)，系統(tǒng)安全穩(wěn)定可靠，施工和維護(hù)極為方便。車輛識別卡和車載基站、車載分站和無線傳輸分站之間，通過數(shù)字無線傳輸信號，所有信號經(jīng)過無線基站匯總后上傳至地面監(jiān)控中心，抗干擾能力比較強(qiáng)。
· 多用戶多級權(quán)限管理。支持多級權(quán)限管理：系統(tǒng)管理員、調(diào)度員、監(jiān)測員。系統(tǒng)管理員：具有對系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定等，用于全部權(quán)限。調(diào)度員：手動搬動道岔，改變信號燈狀態(tài)等操作權(quán)限。監(jiān)測員：具有登錄系統(tǒng)，監(jiān)測系統(tǒng)運行的權(quán)限。
· GIS地圖顯示。支持GIS地圖顯示，縮放，和地圖的導(dǎo)入等。
· 車輛到站提醒功能。當(dāng)電機(jī)車到達(dá)井下固定的站點的時候，實現(xiàn)LED顯示屏顯示報站，提醒乘車人員及時上下車。
· 輔助功能-機(jī)車調(diào)度通信功能。通過在駕駛室添加礦用本安型通訊信號器給機(jī)車司機(jī)，可以實現(xiàn)機(jī)車司機(jī)、主副運輸調(diào)度站調(diào)度員之間的通信聯(lián)絡(luò)功能。
1.3 架構(gòu)與組成
系統(tǒng)結(jié)構(gòu)多樣，組網(wǎng)靈活，支持光纜組網(wǎng)、電纜組網(wǎng)及接入以太網(wǎng)等多種組網(wǎng)方式，根據(jù)煤礦的實際情況和用戶的需要選擇。
系統(tǒng)主要由機(jī)車管理服務(wù)器、客戶端電腦、IP語音交換機(jī)、礦用本安型無線基站、礦用本安型分站、信號機(jī)、礦用本安LED顯示屏、車輛標(biāo)識卡、防爆計算機(jī)、礦用澆封兼本安型顯示器、隔爆兼本安電源、礦用本安型交換機(jī)等，以及配套輔材等組成。
機(jī)車管理服務(wù)器：車輛位置信息、道岔信息、紅綠燈信息等經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)傳輸至數(shù)據(jù)服務(wù)器，由服務(wù)器負(fù)責(zé)處理、存儲，并發(fā)出對應(yīng)的控制、閉鎖命令。數(shù)據(jù)服務(wù)器同時負(fù)責(zé)提供友好的人機(jī)界面、各種預(yù)案等。
客戶端電腦：主要負(fù)責(zé)車輛運行過程中的模擬顯示、人工進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，及相關(guān)報表查詢打印等。
IP語音交換機(jī)：主要負(fù)責(zé)礦用本安型通信信號器之間通信管理和數(shù)據(jù)配置，路由分配等。
礦用本安型無線基站：負(fù)責(zé)機(jī)車運輸巷道內(nèi)，提供可靠的無線信號覆蓋，同時提供可靠的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)連接、CAN接口、定位接口模塊等。
礦用本安型分站（車載分站）：主要負(fù)責(zé)機(jī)車位置定位，車號識別，機(jī)車預(yù)警提示燈；能夠?qū)④壍郎系臒o源卡信息讀取并及時與巷道內(nèi)的無線基站的可靠、的數(shù)據(jù)連接與通信。為車輛位置定位與觸發(fā)信號燈提供準(zhǔn)確依據(jù)。
礦用本安型顯示屏（信號機(jī)）：由數(shù)據(jù)服務(wù)器指定其不同的顯示狀態(tài)，為車輛區(qū)間開停提供信號燈控制。
轉(zhuǎn)轍機(jī)：由無線基站或信號轉(zhuǎn)換器接收數(shù)據(jù)服務(wù)器系統(tǒng)指令及司機(jī)近距離遙控的臨時指令，控制道岔物理上的開啟與閉合。
本安LED顯示屏：用于彎道預(yù)警，并進(jìn)行相關(guān)信息的顯示；車場、工作面等區(qū)域相關(guān)信息發(fā)布。
車輛標(biāo)識卡：主要用于對車輛和位置進(jìn)行標(biāo)記。
隔爆兼本安電源：傳輸分站、讀卡分站、本安位置識別器提供后備電源供電。
井下調(diào)度計算機(jī)：放置于井底車場調(diào)度站，用于井下調(diào)度員對運輸車輛系統(tǒng)的監(jiān)控和緊急情況下對紅綠燈、道岔的手工調(diào)整。
打印機(jī)：提供人員定位各類報表的數(shù)據(jù)打印服務(wù)。
聲光報警器：提供系統(tǒng)的聲光報警輸出功能。