基于煤礦軌道運輸?shù)闹悄芫C合監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計與應用

王海君 翟學成 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.永煤集團車集煤礦，河南商丘476600）

0 引言

煤礦井下斜巷軌道運輸系統(tǒng)是煤礦人員與物料運輸?shù)闹匾O(shè)備，煤礦斜巷監(jiān)控系統(tǒng)通過絞車牽引一定數(shù)量的軌道車在斜巷軌道上上下運行來運輸人員和物料。為避免軌道車在正常運轉(zhuǎn)過程中由于發(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，同時禁止人員進入運行巷道。某煤礦28軌道全長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，安裝擺桿式自動跑車防護裝置六套、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)實施

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

在安全、穩(wěn)定、可靠、先進的前提下，本次設(shè)計方案在移動目標運行的巷道內(nèi)安裝一套“軌道綜合監(jiān)控系統(tǒng)”，絞車運行時絞車司機能通過隔爆監(jiān)視器觀察運動中的目標，掌握區(qū)段巷道的環(huán)境情況，發(fā)現(xiàn)有行人時可發(fā)出警報催促人員躲避，發(fā)現(xiàn)運行車輛出現(xiàn)掉道等異常情況可以及時進行處理，避免人身傷亡事故的發(fā)生及擴大，同時可對道岔、絞車等設(shè)備進行遠程集控，達到安全監(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)場監(jiān)控單元、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、語音預警單元等組成。

井下控制單元主要由操作臺、隔爆監(jiān)視器、隔爆計算機組成，其中操作臺負責設(shè)備的控制，系統(tǒng)如圖1所示。圖1所示兩臺監(jiān)視器用于斜巷視頻圖像的顯示，隔爆計算機用于對設(shè)備進行控制。主站負責對所有控制設(shè)備的數(shù)據(jù)處理，操作臺負責對設(shè)備的遠程控制，是對軟件功能的一種補充。

現(xiàn)場監(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、接近開關(guān)等。

為便于對絞車的控制及安全監(jiān)管，現(xiàn)場布置一臺持證上崗控制器，可以對操作人員進行身份識別。操作人員需要刷卡或輸入密碼才能啟動設(shè)備，操作人員下班時可以通過刷卡鎖閉設(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套跑車防護裝置用收放絞車，常閉式跑車防護裝置采用收放絞車提拉礦用工字鋼制作的擋車杠實現(xiàn)常閉式防護，正常為攔車狀態(tài)，礦車以正常速度通過時，擋車杠提起，礦車完全通過后，擋車杠落下，實行常閉式攔車。

斜巷提升綜合監(jiān)控系統(tǒng)采用移動攝像頭和固定攝像頭兩種方式實現(xiàn)對運輸系統(tǒng)的監(jiān)視。其中，運輸車輛前后各安裝一臺移動攝像頭，采用無線視頻傳輸技術(shù)進行圖像的傳輸。

絞車操控人員可通過監(jiān)視器實時且動態(tài)地查看運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)等運行情況，具備畫面自動切換功能，即行駛至某一位置時，隔爆計算機自動切換當前視頻圖像，車輛運行到的偏口固定攝像頭、常閉式跑車防護裝置固定攝像頭圖像應能在監(jiān)視器上放大顯示。系統(tǒng)能同時對監(jiān)視的軌道、車輛等運行情況進行錄像、存儲，并在需要回放時對存儲的視頻信號進行檢索、回放。運輸車上的攝像儀采用無線攝像儀，在沿線布置7臺無線基站，每個攝像儀配兩個電源箱，以保證正常使用。

在斜巷沿線布置語音預警裝置，可實現(xiàn)沿線人員的通話，同時在沿線安裝人員定位分站，可對斜巷內(nèi)直接讀取井下職工人員定位卡的信息，實時監(jiān)控到運輸區(qū)域內(nèi)的人員情況。可以做到“行人不行車，行車不行人”，啟動絞車前對巷道內(nèi)人員信息進行檢測，有人在巷道內(nèi)，絞車無法啟動，實現(xiàn)“行人不行車”功能；在絞車運行中，有人進入巷道，絞車停止運行，實現(xiàn)“行車不行人”功能。絞車運行時，巷道內(nèi)有人員存在，系統(tǒng)均有語音廣播，提醒人員離開巷道。在絞車啟動前，巷道內(nèi)有人員，系統(tǒng)自動提醒人員離開巷道，絞車準備運行；絞車運行時，如人員由偏口、上下平臺進入運輸區(qū)域，偏口處、上下平臺處音響會對人員進行提前預警，提示人員“請勿進入巷道，絞車正在運行”，同時將信息告知絞車司機。

2 系統(tǒng)實現(xiàn)的功能

2.1 實時監(jiān)視功能

系統(tǒng)可實時顯示軌道上及車場口車輛前后方軌道等現(xiàn)場狀況，向操作司機及時提供現(xiàn)場環(huán)境信息，使絞車司機能夠在大件設(shè)備運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)，保證司機能夠第一時間正確處理大件運輸中發(fā)生的緊急情況，并對絞車和道岔等設(shè)備進行控制和監(jiān)視。

2.2 顯示界面切換功能

操作司機可以根據(jù)需要對當前畫面模式進行選擇，可靈活實現(xiàn)單畫面到四畫面的切換，可靈活設(shè)置任一圖像作為當前顯示畫面。

2.3 實時定位功能

通過速度傳感器可實時監(jiān)測到軌道車的位置信息，同時可通過速度傳感器實時監(jiān)測軌道車的超速、低速告警，為監(jiān)控人員了解絞車運行情況提供更可靠的信息。

2.4 行人檢測功能

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

2.5 監(jiān)測與控制功能

檢測道岔、跑車防護裝置、行人等運行狀態(tài)信息，通過監(jiān)視器進行顯示；實現(xiàn)礦車調(diào)度線路預占，各輔助運輸設(shè)備的遠程控制；動態(tài)顯示運輸線路和礦車位置，減少把鉤工手動操作，確保人員安全，并實現(xiàn)控制功能。

2.6 電壓波動自適應能力

系統(tǒng)應能在AC 127 V±10%的供電系統(tǒng)中穩(wěn)定運行。

2.7 實時錄像功能

系統(tǒng)使用數(shù)字攝像機技術(shù)，現(xiàn)場人員可以很方便地對軌道運輸情況進行全天候24 h的實時記錄，同樣也可以方便地對記錄的運行數(shù)據(jù)、錄像信息進行檢索、回放等操作，重現(xiàn)設(shè)定時間內(nèi)的實際運行過程，且系統(tǒng)數(shù)據(jù)記錄存儲時間不少于7天，可實現(xiàn)地面、井下多客戶端的同時觀看及地面、井下視頻雙備份。

2.8 聯(lián)網(wǎng)管理功能

系統(tǒng)采用標準的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，能夠方便地接入環(huán)網(wǎng)或單獨組網(wǎng)，提供標準的視頻圖像信號，將現(xiàn)場情況實時傳輸至地面監(jiān)控中心，實現(xiàn)地面的實時監(jiān)控；地面監(jiān)控中心可實現(xiàn)與井下同樣的監(jiān)測監(jiān)控管理，方便地面領(lǐng)導掌握第一手決策資料，實現(xiàn)人車的安全管理。

2.9 WiFi通訊兼容功能

系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)作為一個開放的網(wǎng)絡(luò)，支持其他WiFi信號的傳輸，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

系統(tǒng)安裝完成至今，運行狀況良好，達到了無人值守和減員提效的目的。本系統(tǒng)的成功運行改變了傳統(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。