斜巷絞車無線傳輸監(jiān)控系統(tǒng)研究

侯海清

(汾西礦業(yè)高陽煤礦，山西 孝義 032300)

斜巷是礦井一種常用巷道，斜巷絞車作為斜巷運輸?shù)闹饕O備，主要用以運輸材料、設備及矸石等。由于斜巷常有一定的坡角，路況較為復雜，造成行車較為困難，成為礦井運輸事故中高發(fā)區(qū)域[1～3]。為了提升礦井斜巷運輸安全，在斜巷內(nèi)需要專門配備信號工與司機絞車進行通信，絞車司機根據(jù)信號傳輸信息開、停絞車。在現(xiàn)實過程中，絞車司機無法有效掌握絞車運輸線路前方存在的問題，極其容易絞車運輸過程中出現(xiàn)碰壁、翻車以及跑車等安全事故[4]。

隨著智能控制技術(shù)、網(wǎng)絡通信技術(shù)的快速發(fā)展，若能在斜巷內(nèi)增加視頻監(jiān)控系統(tǒng)，便可使得絞車司機隨時掌握絞車前方狀況，提升絞車運輸安全性。但由于斜巷距離長、環(huán)境復雜，若布置的監(jiān)控系統(tǒng)采區(qū)有線傳輸方式則極其出現(xiàn)由于通信線纜斷開出現(xiàn)通信中斷問題，造成監(jiān)控系統(tǒng)失效[5～6]。因此，文中設計一種斜巷絞車無線傳輸系統(tǒng)，將斜巷內(nèi)的監(jiān)控數(shù)據(jù)傳輸至絞車司機位置，便于司機及時掌握絞車前方運行環(huán)境，確保絞車在斜巷內(nèi)運行安全。

1 結(jié)構(gòu)框架

根據(jù)山西某礦1636斜巷為例，對斜巷絞車無線傳輸系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)進行講述。1636斜巷總長為1550m，絞車房與斜巷上口距離約為70m，在距離斜巷上口680m為主有斜巷分道口。在該斜巷內(nèi)布置的無線傳輸系統(tǒng)組成見圖1。

圖1 斜巷無線傳輸系統(tǒng)組成

在斜巷內(nèi)布置的每一個單元均電氣控制箱，攝像頭采集到的數(shù)據(jù)通過電氣控制箱并以TCP/IP通行模式采用有線傳輸方式將數(shù)據(jù)傳輸給網(wǎng)關(guān)。網(wǎng)關(guān)接收到數(shù)據(jù)后以無線通信方式傳輸數(shù)據(jù)。通過絞車前后的攝像機掌握絞車運行狀況，實現(xiàn)對絞車運輸環(huán)境的實時監(jiān)測。由于斜巷內(nèi)環(huán)境狹小，設備復雜，無線傳輸信號衰減較快，為了提升無線傳輸效率，在對無線信號進行組網(wǎng)分析后，將無線發(fā)射基站、無線攝像頭以及無線AP等安裝在指定位置，從而提升無線傳輸網(wǎng)絡的連續(xù)性、可靠性及穩(wěn)定性。

在斜巷內(nèi)布置的網(wǎng)關(guān)、無線基站以及指定位置布置的無線AP、無線攝像頭等在斜巷內(nèi)構(gòu)件一個完整無線局域網(wǎng)，可以對攝像頭采集數(shù)據(jù)進行無線共享及傳輸。

2 斜巷無線傳輸設備選型

在斜巷絞車無線傳輸系統(tǒng)中涉及到無線通信設備包括有無線攝像頭、無線AP以及無線基站等，其中選用的無線基站型號為KT09-A，該基站可以對井下固定點、移動點監(jiān)測到的數(shù)據(jù)、圖像等進行無線傳輸，同時支持語音、視頻、短消息等服務。該基站采用IP構(gòu)建，實現(xiàn)無線、有限傳輸一體傳輸，基站具有較大的系統(tǒng)容量，可以同時支持最多50名用戶同時訪問，最多可以同時進行10路無線視頻傳輸，無線覆蓋范圍廣，信號穩(wěn)定，可以用以井下斜巷復雜環(huán)境。具體采用的KT09-A無線基站技術(shù)參數(shù)見表1。

表1 KT09-A無線基站技術(shù)參數(shù)

3 控制系統(tǒng)

在斜巷絞車房內(nèi)布置絞車控制系統(tǒng)。通過控制系統(tǒng)可以對斜巷內(nèi)布置的任意無線視頻監(jiān)控點的畫面進行顯示，絞車運行前/后方視頻信息均可通過無線通信方式傳輸至絞車房，通過點擊操控界面上的功能按鈕，即可實現(xiàn)對視頻監(jiān)控畫面切換。

在斜巷下口、上口以及分道等位置處的控制質(zhì)量、數(shù)據(jù)信息以及聯(lián)鎖信號等均采用無線通信方式傳輸至絞車房，并在操控臺顯示屏上顯示通信數(shù)據(jù)。除了對絞車驅(qū)動電機電壓、絞車運輸速度、電機運輸頻率、電流以及溫度等外，操控臺上還可以進行其他指令操控，如：“復位”、“啟動”、“停止”、“急?！钡鹊取＝g車司機在操控絞車時，操控臺上與斜巷上口、下口以及分道口等位置處的聯(lián)鎖信號打開，操控臺顯示上述各處位置視頻監(jiān)控畫面，確保絞車處于安全的運行環(huán)境之中運行。

當絞車司機確定絞車運行環(huán)境安全，可以進行絞車提升、下放等操作，當發(fā)現(xiàn)斜巷內(nèi)可能出現(xiàn)造成絞車運輸事故的情況，需要緊急停車運行時，通過按下“急?！辨I，切斷絞車驅(qū)動電機變頻器以及油泵電源，絞車制動裝置動作，從而實現(xiàn)絞車緊急停車。當絞車驅(qū)動電機變頻器出現(xiàn)故障時，通過按下“復位”鍵，即可對實現(xiàn)油泵電機軟啟動。

4 現(xiàn)場應用情況

設計的斜巷絞車無線傳輸系統(tǒng)在山西某礦1636斜巷內(nèi)進行工業(yè)試驗，斜巷全長1550m、坡度為5°，采用無線通信、斜巷絞車控制臺等對斜巷內(nèi)運行的絞車進行實時控制，現(xiàn)場具體使用情況為：

1)絞車控制臺可以顯示驅(qū)動電機電壓、頻率、絞車運行速度等參數(shù)；

2)絞車控制臺上的“復位”、“啟動”、“停止”、“急停”等等動作指令均可以準確發(fā)送，絞車動作延時時間控制在200ms以內(nèi)，動作較為迅速，可以滿足絞車控制需要；

3)由于斜巷內(nèi)照明條件絞車，控制臺上顯示的絞車上口、下口以及道口等位置處的視頻畫面雖有雪花，但可以清楚的掌握視頻監(jiān)控點的現(xiàn)場條件，確保絞車運行安全。

5 結(jié)束語

斜巷是礦井運輸事故高發(fā)區(qū)域，完善斜巷內(nèi)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，提升斜巷運輸安全具有重要意義。為了克服斜巷環(huán)境復雜、傳統(tǒng)有線傳輸方式容易出現(xiàn)通信電纜破斷等問題，設計了一種斜巷絞車采用無線傳輸監(jiān)控系統(tǒng)，從而實時掌握斜巷內(nèi)絞車運行狀態(tài)以及運行前方環(huán)境，從而提升斜巷運行安全保障能力，降低斜巷運輸事故發(fā)生率，設計的斜巷絞車無線傳輸監(jiān)控系統(tǒng)具有較強的實用性，可以在一定程度上提升礦井安全運輸保障能力。