井下斜坡道智能交通指揮系統在安鋼舞陽鐵礦的應用

楊敏慧 連志軍

(河南安陽鋼鐵集團有限責任公司，河南 安陽 455004)

0 引言

隨著國家對礦井安全的日益重視和監管力度的不斷加強，大中型采礦企業井下運輸安全生產監控系統開始研制和裝備。結合井下汽車作業的特點，建立井下車輛監控和指揮、語音通信系統，對礦山井下車輛的交通進行自動化指揮，提高礦山井下斜坡道車輛運輸效率，保障礦山的安全生產，成為迫在眉捷的需求。

1 發展過程及現狀

采礦企業由于井下特殊的工作環境，一般都單獨修建一條負水平的斜坡道，利用無軌車輛運送人員、物資和礦產。但是由于斜坡道運輸巷內一般為單車道雙向通行，運輸車輛一旦增多，則會造成嚴重的交通擁堵，不僅影響了生產效率，也存在著較大的安全隱患。礦井的特定環境，對通訊信號的屏蔽性也給井下車輛準確定位、通訊帶來了一定的困難，汽車一旦在井下發生問題(例如汽車堵塞、汽車故障等)，信息傳輸到地面往往會很滯后。

安鋼舞陽礦業有限公司目前仍處于邊施工、邊出礦的工作方式，運輸任務繁重，通往井下的道路不僅存在著嚴重的安全隱患，而且經常會因為交通堵塞影響著生產的正常進行。針對這一狀況，我們結合舞陽礦井下汽車運輸作業的獨有特點，研制開發出了井下斜坡道交通自動指揮調度系統，通過信號燈和大屏幕及語音提示等對上下行車輛進行自動指揮和控制。該系統綜合運用RFID、485通信總線、信號燈等技術，建立井下車輛監控和指揮、語音通信系統，保障礦山井下斜坡道安全生產，提高礦山井下斜坡道運輸效率。

2 系統方案

本系統設計依據行業標準，結合井下斜坡道的特點，以架構合理、安全可靠、產品主流、低成本、低維護量作為出發點，為礦山提供先進、安全、可靠、高效的系統解決方案，綜合考慮施工、井下特殊環境、維護及操作因素，并為今后的發展、擴建、改造等因素留有擴充的余地。

2.1 系統的關鍵點

通過大量實地的考察，舞陽礦業井下的斜坡道一個保護路段內同時只能允許一輛車運行，汽車運行要求下行車避讓上行車，上行車優先通行;上行車、下行車分別控制一個保護路段的紅綠燈;下行車能在一個保護路段前方兩個錯車道處知道有車上行，下行車進錯車道避讓;下行車進入一個保護路段后，系統及時將保護路段閉鎖。

當系統發生故障時，如網絡中斷，主機停機等，系統井下控制單元，進入異常處理程序，當車進入保護路段后，不論上行還是下行，該路段進行閉鎖，且不影響其他路段的紅綠燈狀態。等到系統正常時，控制邏輯恢復到正常狀態(上行優先)。

2.2 系統設計方案

根據礦井斜坡道特有的井下作業環境和運輸車輛單行道上下行走的特點，我們將系統的安全性、可靠性以及實用性作為項目設計的根本原則，充分利用當前最為先進的RFID無線射頻識別技術，以高達99.9%的成功率實現了對過往車輛的自動識別;同時利用電子計算機微處理控制技術對負責井下交通指揮的信號燈進行全自動控制;通過軟件對車輛井下運行所有的相關數據進行顯示和統計;通過架設局域網絡，利用485總線和光纜網絡，實現各個數據處理終端與指揮中心以及各個終端之間的網絡通訊，實現了信息的最大化共享。

2.3 系統原理

本系統的技術關鍵是無線射頻識別技術，主要由電子標簽(Tag)、讀寫器(Reader and Writer)等組成。電子標簽由標簽天線和標簽芯片所構成，具有智能讀寫及加密通信等功能，讀寫器由無線收發模塊、控制模塊和接口電路所構成，它的作用是在產生發射無線電射頻的強信號的同時接收電子標簽芯片發射回來的無線電射頻信號，經接口電路處理后獲取到標簽內的數據信息，從而實現自動識別，中間過程完全無需人工干預。

系統為每個車輛都配備有唯一識別碼的標識卡，在斜坡道的每個錯車道、岔路口、井下出入口處都配置有讀卡器節點，車輛標識卡本身能夠以一定時序主動將車輛識別碼信息發射出去。在途經安裝有讀卡器裝置的節點位置時，讀卡器將接收到車輛標識卡發射的載波信號，經過特殊處理后，一方面傳送到其控制器節點，進行交通信號燈邏輯聯動切換控制;另一方面傳送到上位機或服務器，實現數據處理和狀態顯示。

2.4 技術路線及最終實現的功能

系統采用分散控制、集中管理的運營模式，實時動態的控制策略，通過RFID自動識別裝置、視頻監控設備及自動信號燈控制設備，實現了控制、調度、顯示、報警及聯網管理的功能。根據車輛通行情況，對斜坡道各道口的信號燈進行自動切換控制，指示車輛正確行駛;調度人員根據井下交通狀況，通過上位機手動控制，實施信號燈閉鎖和交通疏導;在終端顯示設備上實現實時跟蹤、監測車輛在斜坡道內的分布情況;對于擅闖紅燈等違章車輛以及由于車輛發生故障引發的占道擁堵等異常情況，以聲、光兩種模式給予報警提示，引起有關人員注意;對斜坡道內通行的所有車輛的有關信息進行自動統計、分析、查詢等，更便于對車輛進行管理，有效指揮井下交通。這些信息與上級計算機聯網，也可實現斜坡道內車輛的信息資源共享。

3 應用及推廣

井下斜坡道交通指揮系統利用RFID射頻識別技術對車輛進行自動識別，能夠確定車輛唯一性，讀卡距離遠，車輛識別率達到99.9%。該項目通過建立井下車輛指揮調度平臺，實現井下斜坡道運輸的實時監測和智能管理，切實保障了井下斜坡道運輸安全，提高了運輸效率。同時該技術將有助于煤礦井下避險、救援指揮和車輛交通安全，因而對于安全技術領域有較大的促進和提高作用。通過在安鋼舞陽礦業公司的上線使用，該系統目前已成為該礦井下交通管理十分重要的技術手段，極大的提高了運輸效率，降低了井下交通安全事故隱患。目前一直應用穩定，客戶認可度很高。這一科技成果的實現，將為煤礦企業的安全生產和日常管理上臺階以及事故急救帶來新的契機，值得廣泛推廣。

[1]王穎，對RFID在圖書館應用的思考，圖書館工作與研究[J]，2009，(02)

[2]錢瑩，凌云，RFID中間件設計研究，電腦與信息技術[J]，2008，(05)