楊村煤礦移動視頻技術在機車運輸調度系統中的研究與應用

范寶貴 黃富存 幸奠軍

（兗礦集團楊村煤礦 山東 濟寧 272118）

0 引言

楊村煤礦于1989 年6 月建成投產， 原設計生產能力60萬噸/年。 1995 年經山東省煤管局批準，進行了技術改造，成為一座厚薄煤層配采的現代化大型礦井， 核定生產能力115萬噸/年。隨著礦井開采時間的延長，開拓巷道的不斷延伸，使其運輸線路較長，南翼巷道長度4600 米，東翼長度3400 米，北翼長度1500 米。 原有的信集閉在軌道上安裝車位傳感器，這些傳感器均為點式傳感方式定位機車位置， 定位誤差較大、定位不準確，傳統調度車輛方式主要掌握機車運行位置，其運行位置通過傳感器傳送信號， 其與實際有很大的差距，只能估計各機車在運行中的大概位置，而對機車在巷道運輸環境和場景還是監控盲區。2010 年對原有的“信集閉”系統進行升級改造，該系統采用現代機車無線視覺定位技術，與傳統信集閉的區間閉塞信號、道岔集中控制相結合構成可視化信集閉運輸調度系統。 該系統采用車載無線圖像傳送監視裝置發射器（以下簡稱無線發射器）替代了原有的傳感器來確定機車位置的形式，無線發射器將運行位置場景以圖片的形式發射出去，這些圖片采用對比識別技術就可完成機車位置的準確定位， 同時增加區間信號與岔道聯鎖的閉塞信號，就可保證機車運輸安全。 采用現代無線視覺定位技術實現井下機車運輸調度系統，系統不僅具有傳統靜態模擬調度圖而且具有機車運行環境場景屏幕視頻。 改變傳統信集閉必須有傳感器反映機車位置的歷史，通過車載無線發射器，機車行進中捕捉巷道場景圖像發射出去，分站接收到信息，經識別后可確定出機車現行位置、方向、速度，其精確度遠比傳統系統高。 不僅自動追蹤精確度高而且實現信集閉的可視化，將機車運輸周圍環境通過視頻實時動畫顯示。

1 系統形式

根據機車調度的要求，采用基于無線視頻通信技術的信集閉系統。 該系統由機車圖像捕獲無線發射裝置、無線圖像接收裝置、隔爆監視器、信號閉鎖裝置、工控硬盤錄像機、阻燃電纜、阻燃光纜等組成。

2 系統主要技術指標

1）無線發射功率：+10～+20dBm

2）無線射頻頻率：2.4GHz

3）無線發射距離：500～1000m

4）攝像儀清晰度：優于350TV

5）攝像儀灰度：優于7 級

6）接收靈敏度：優于-70dBm

7）光發射功率：-5～-15dBm

3 系統安裝

1）機車可視化結構圖（圖1）

可視化井下車場機車追蹤監控系統是由井下調度站控制臺、電纜、光纜、車場接收分站、車載無線發射器等幾部分組成。

2）設備布置圖（圖2）

3）車載移動部分

機車無線視頻車載部分總體分為本安無線視頻發射器，車載電源。 車載結構如圖3。

無線視頻發射器負責收集現場的工況信息，由接收機傳輸至分站，經光纜。

圖1

圖2

圖3

機車運行圖像經過無線視頻傳輸系統，到達分站后經過光電轉換器通過光纜傳輸至調度站內，最終將信號存儲在工控錄像機內，監視器顯示。

4 保證系統穩定性措施

1）在機車視頻監控系統使用過程中，經常安排機電維修工對機車視頻監控系統進行檢查維護。 排查信號發射機和接收機的線路連接，處理線路接線的松弛現象。

2）由于無線信號發射機安裝在電機車上，在電機車運行過程中，顛簸震動較大，容易發生發射裝置內部電氣元件損壞、插件松動現象，導致信號發射強度小、不穩定等現象，采取了在發射機座上安裝減震橡膠彈墊和易松動插件整體灌封技術，取得了良好的效果。

5 系統的主要創新點

1）系統能夠實現機車運行線路的信號閉鎖和區間閉鎖功能， 當有一輛機車通過任何一個區間或者咽喉運輸地點時，另一輛機車在沒有解除閉鎖時無法通過該地點，在信號機沒有解除閉鎖時，信號機會出現語音提示“信號閉塞，注意行車安全”， 該系統形成了一套很好的閉鎖功能， 杜絕了各類追尾、撞車等安全事故，能確保機車的安全運行。

2）該系統視頻顯示器設在井下調度站，能夠實時顯示井下大巷電機車的運行區段、位置、機車車號、運行方向，以便井下調度員清楚的了解電機車的實時動態。 系統控制范圍大，視頻監控的好處是機車只要有任何動作，調度員通過視頻均可對屏幕中機車位置進行確定，如現場發生事故，可以通過視頻對事故情況發生過程可以給出明確的判斷根據，如闖紅燈事故，只要機車按信號運行，閉塞信號機保障機車安全通過，計算機視頻監控圖像中的信號機就遵照運行規則，機車進入閉區段一定是綠燈。否則就是違章行車。因此，只有機車申請進路成功時信號 （綠燈）才開放，信號確保線路車輛運行安全。

3）在井下設有視頻接收器的控制范圍內， 能實現視頻追蹤功能，通過車載攝像儀，準確掌握各個的機車位置信息，運行方向，運行快慢，畫面實時顯示，便于調度站調度機車，原有的信集閉控制一條運輸線路信號，通過改造后能最大限度的協調機車運輸，更好的利用機車工時的效率。

4）該系統與原有的信集閉系統比較，不會因傳感發生故障，引發系統癱瘓或半癱瘓，運行狀態更可靠，屬免維護型，原有的系統維修難度大，出現故障頻繁。 該系統具有良好的抗干擾性能，能有效防止井下的電纜磁場和架線火花對各類信號的干擾，并具有良好的防潮、防水、防塵性能。

6 應用效果

在該系統升級改造完后，通過實際應用，杜絕了各類運輸事故的發生，由于楊村煤礦井下大巷屬于單線運輸，通過視頻監控系統及信號閉鎖等功能， 更好的協調電機車的運行，提高了電機車每班的利用效率，創造了經濟效益，具有極高的推廣應用價值。