基于煤礦軌道運(yùn)輸?shù)闹悄芫C合監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

王海君 翟學(xué)成 王傳松 魏大慶 吳慶娟

（1.華洋通信科技股份有限公司，江蘇徐州221000；2.昊華紅慶梁礦業(yè)有限公司信息中心，內(nèi)蒙古鄂爾多斯017000；3.永煤集團(tuán)車集煤礦，河南商丘476600）

0 引言

煤礦井下斜巷軌道運(yùn)輸系統(tǒng)是煤礦人員與物料運(yùn)輸?shù)闹匾O(shè)備，煤礦斜巷監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)絞車牽引一定數(shù)量的軌道車在斜巷軌道上上下運(yùn)行來(lái)運(yùn)輸人員和物料。為避免軌道車在正常運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中由于發(fā)生出軌或跑車事故而危及人員安全，在絞車運(yùn)行前，必須確保道岔和擋車欄、擋車桿等處于正確的位置，同時(shí)禁止人員進(jìn)入運(yùn)行巷道。某煤礦28軌道全長(zhǎng)1 060 m，最大坡度22°，平均坡度11°，安裝JKY-2.5×2P變頻絞車一臺(tái)，安裝擺桿式自動(dòng)跑車防護(hù)裝置六套、偏口擋車杠八套，安裝RJKZ75-35/2000U（A）型液壓架空乘人裝置一套。

1 系統(tǒng)實(shí)施

在實(shí)際的絞車運(yùn)行過(guò)程中，絞車操作員基本上都是通過(guò)各岔口現(xiàn)場(chǎng)人員的信息反饋或固定視頻來(lái)了解現(xiàn)場(chǎng)信息，這種方式絞車操作員無(wú)法實(shí)時(shí)準(zhǔn)確掌握各道岔、擋車欄、防跑車裝置等的實(shí)際位置，更是無(wú)法判斷是否有人要闖入運(yùn)輸巷道，這就給斜巷軌道運(yùn)輸系統(tǒng)帶來(lái)了很大的安全隱患。

在安全、穩(wěn)定、可靠、先進(jìn)的前提下，本次設(shè)計(jì)方案在移動(dòng)目標(biāo)運(yùn)行的巷道內(nèi)安裝一套“軌道綜合監(jiān)控系統(tǒng)”，絞車運(yùn)行時(shí)絞車司機(jī)能通過(guò)隔爆監(jiān)視器觀察運(yùn)動(dòng)中的目標(biāo)，掌握區(qū)段巷道的環(huán)境情況，發(fā)現(xiàn)有行人時(shí)可發(fā)出警報(bào)催促人員躲避，發(fā)現(xiàn)運(yùn)行車輛出現(xiàn)掉道等異常情況可以及時(shí)進(jìn)行處理，避免人身傷亡事故的發(fā)生及擴(kuò)大，同時(shí)可對(duì)道岔、絞車等設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程集控，達(dá)到安全監(jiān)控的目的。

該煤礦本質(zhì)安全型軌道綜合監(jiān)控系統(tǒng)主要由井下控制中心、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控單元、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、語(yǔ)音預(yù)警單元等組成。

井下控制單元主要由操作臺(tái)、隔爆監(jiān)視器、隔爆計(jì)算機(jī)組成，其中操作臺(tái)負(fù)責(zé)設(shè)備的控制，系統(tǒng)如圖1所示。圖1所示兩臺(tái)監(jiān)視器用于斜巷視頻圖像的顯示，隔爆計(jì)算機(jī)用于對(duì)設(shè)備進(jìn)行控制。主站負(fù)責(zé)對(duì)所有控制設(shè)備的數(shù)據(jù)處理，操作臺(tái)負(fù)責(zé)對(duì)設(shè)備的遠(yuǎn)程控制，是對(duì)軟件功能的一種補(bǔ)充。

現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控單元主要包括網(wǎng)關(guān)、控制箱、傳感器、人員定位網(wǎng)關(guān)，傳感器主要包括速度傳感器、張力傳感器、接近開(kāi)關(guān)等。

為便于對(duì)絞車的控制及安全監(jiān)管，現(xiàn)場(chǎng)布置一臺(tái)持證上崗控制器，可以對(duì)操作人員進(jìn)行身份識(shí)別。操作人員需要刷卡或輸入密碼才能啟動(dòng)設(shè)備，操作人員下班時(shí)可以通過(guò)刷卡鎖閉設(shè)備，從而杜絕了非操作人員操作設(shè)備的可能，大大降低了違規(guī)事故的發(fā)生概率。

圖1 軌道綜合監(jiān)控系統(tǒng)井下控制單元

在斜巷處布置6套跑車防護(hù)裝置用收放絞車，常閉式跑車防護(hù)裝置采用收放絞車提拉礦用工字鋼制作的擋車杠實(shí)現(xiàn)常閉式防護(hù)，正常為攔車狀態(tài)，礦車以正常速度通過(guò)時(shí)，擋車杠提起，礦車完全通過(guò)后，擋車杠落下，實(shí)行常閉式攔車。

斜巷提升綜合監(jiān)控系統(tǒng)采用移動(dòng)攝像頭和固定攝像頭兩種方式實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)輸系統(tǒng)的監(jiān)視。其中，運(yùn)輸車輛前后各安裝一臺(tái)移動(dòng)攝像頭，采用無(wú)線視頻傳輸技術(shù)進(jìn)行圖像的傳輸。

絞車操控人員可通過(guò)監(jiān)視器實(shí)時(shí)且動(dòng)態(tài)地查看運(yùn)輸車輛沿途的多路視頻圖像信息，直觀監(jiān)視軌道、車輛狀態(tài)等運(yùn)行情況，具備畫(huà)面自動(dòng)切換功能，即行駛至某一位置時(shí)，隔爆計(jì)算機(jī)自動(dòng)切換當(dāng)前視頻圖像，車輛運(yùn)行到的偏口固定攝像頭、常閉式跑車防護(hù)裝置固定攝像頭圖像應(yīng)能在監(jiān)視器上放大顯示。系統(tǒng)能同時(shí)對(duì)監(jiān)視的軌道、車輛等運(yùn)行情況進(jìn)行錄像、存儲(chǔ)，并在需要回放時(shí)對(duì)存儲(chǔ)的視頻信號(hào)進(jìn)行檢索、回放。運(yùn)輸車上的攝像儀采用無(wú)線攝像儀，在沿線布置7臺(tái)無(wú)線基站，每個(gè)攝像儀配兩個(gè)電源箱，以保證正常使用。

在斜巷沿線布置語(yǔ)音預(yù)警裝置，可實(shí)現(xiàn)沿線人員的通話，同時(shí)在沿線安裝人員定位分站，可對(duì)斜巷內(nèi)直接讀取井下職工人員定位卡的信息，實(shí)時(shí)監(jiān)控到運(yùn)輸區(qū)域內(nèi)的人員情況?？梢宰龅健靶腥瞬恍熊?，行車不行人”，啟動(dòng)絞車前對(duì)巷道內(nèi)人員信息進(jìn)行檢測(cè)，有人在巷道內(nèi)，絞車無(wú)法啟動(dòng)，實(shí)現(xiàn)“行人不行車”功能；在絞車運(yùn)行中，有人進(jìn)入巷道，絞車停止運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)“行車不行人”功能。絞車運(yùn)行時(shí)，巷道內(nèi)有人員存在，系統(tǒng)均有語(yǔ)音廣播，提醒人員離開(kāi)巷道。在絞車啟動(dòng)前，巷道內(nèi)有人員，系統(tǒng)自動(dòng)提醒人員離開(kāi)巷道，絞車準(zhǔn)備運(yùn)行；絞車運(yùn)行時(shí)，如人員由偏口、上下平臺(tái)進(jìn)入運(yùn)輸區(qū)域，偏口處、上下平臺(tái)處音響會(huì)對(duì)人員進(jìn)行提前預(yù)警，提示人員“請(qǐng)勿進(jìn)入巷道，絞車正在運(yùn)行”，同時(shí)將信息告知絞車司機(jī)。

2 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能

2.1 實(shí)時(shí)監(jiān)視功能

系統(tǒng)可實(shí)時(shí)顯示軌道上及車場(chǎng)口車輛前后方軌道等現(xiàn)場(chǎng)狀況，向操作司機(jī)及時(shí)提供現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境信息，使絞車司機(jī)能夠在大件設(shè)備運(yùn)輸期間清晰看到絞車及人員分布情況、關(guān)鍵裝置的工作狀態(tài)，保證司機(jī)能夠第一時(shí)間正確處理大件運(yùn)輸中發(fā)生的緊急情況，并對(duì)絞車和道岔等設(shè)備進(jìn)行控制和監(jiān)視。

2.2 顯示界面切換功能

操作司機(jī)可以根據(jù)需要對(duì)當(dāng)前畫(huà)面模式進(jìn)行選擇，可靈活實(shí)現(xiàn)單畫(huà)面到四畫(huà)面的切換，可靈活設(shè)置任一圖像作為當(dāng)前顯示畫(huà)面。

2.3 實(shí)時(shí)定位功能

通過(guò)速度傳感器可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)到軌道車的位置信息，同時(shí)可通過(guò)速度傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)軌道車的超速、低速告警，為監(jiān)控人員了解絞車運(yùn)行情況提供更可靠的信息。

2.4 行人檢測(cè)功能

對(duì)從各水平巷道進(jìn)出主巷道的人員進(jìn)行提醒，有人員滯留非安全區(qū)域時(shí)進(jìn)行聲光警示，并可閉鎖絞車。

2.5 監(jiān)測(cè)與控制功能

檢測(cè)道岔、跑車防護(hù)裝置、行人等運(yùn)行狀態(tài)信息，通過(guò)監(jiān)視器進(jìn)行顯示；實(shí)現(xiàn)礦車調(diào)度線路預(yù)占，各輔助運(yùn)輸設(shè)備的遠(yuǎn)程控制；動(dòng)態(tài)顯示運(yùn)輸線路和礦車位置，減少把鉤工手動(dòng)操作，確保人員安全，并實(shí)現(xiàn)控制功能。

2.6 電壓波動(dòng)自適應(yīng)能力

系統(tǒng)應(yīng)能在AC 127 V±10%的供電系統(tǒng)中穩(wěn)定運(yùn)行。

2.7 實(shí)時(shí)錄像功能

系統(tǒng)使用數(shù)字?jǐn)z像機(jī)技術(shù)，現(xiàn)場(chǎng)人員可以很方便地對(duì)軌道運(yùn)輸情況進(jìn)行全天候24 h的實(shí)時(shí)記錄，同樣也可以方便地對(duì)記錄的運(yùn)行數(shù)據(jù)、錄像信息進(jìn)行檢索、回放等操作，重現(xiàn)設(shè)定時(shí)間內(nèi)的實(shí)際運(yùn)行過(guò)程，且系統(tǒng)數(shù)據(jù)記錄存儲(chǔ)時(shí)間不少于7天，可實(shí)現(xiàn)地面、井下多客戶端的同時(shí)觀看及地面、井下視頻雙備份。

2.8 聯(lián)網(wǎng)管理功能

系統(tǒng)采用標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，能夠方便地接入環(huán)網(wǎng)或單獨(dú)組網(wǎng)，提供標(biāo)準(zhǔn)的視頻圖像信號(hào)，將現(xiàn)場(chǎng)情況實(shí)時(shí)傳輸至地面監(jiān)控中心，實(shí)現(xiàn)地面的實(shí)時(shí)監(jiān)控；地面監(jiān)控中心可實(shí)現(xiàn)與井下同樣的監(jiān)測(cè)監(jiān)控管理，方便地面領(lǐng)導(dǎo)掌握第一手決策資料，實(shí)現(xiàn)人車的安全管理。

2.9 WiFi通訊兼容功能

系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)作為一個(gè)開(kāi)放的網(wǎng)絡(luò)，支持其他WiFi信號(hào)的傳輸，為后期該區(qū)域內(nèi)WiFi設(shè)備的增設(shè)、系統(tǒng)構(gòu)建提供了支持。

3 結(jié)語(yǔ)

系統(tǒng)安裝完成至今，運(yùn)行狀況良好，達(dá)到了無(wú)人值守和減員提效的目的。本系統(tǒng)的成功運(yùn)行改變了傳統(tǒng)的粗獷的人工管理模式，全面提升了礦井的管理水平，為煤礦的現(xiàn)代化建設(shè)做出了表率，值得在行業(yè)內(nèi)推廣。