礦山斜坡道車輛監測及信號燈綜合控制系統設計要點剖析

張朝輝

（安徽銅陵有色金屬集團股份有限公司安慶銅礦，安徽 銅陵 244000）

礦山進行生產工作時，需要重視主斜坡道，其負責連接井下與地面，支持礦山內部的物料運輸工作，同時也作為應急出口發揮重大作用，受到礦山井下各方的環境條件的影響，車輛行駛過程中容易產生堵車及安全事故，正常的礦山生產工作也會因此而受到影響，為了能夠有效消除行車安全隱患，需要做好監測車輛的相應工作，本文以安慶銅礦項目為例，研究其斜坡道處信號燈與車輛監測系統的設計情況，提升該銅礦生產活動的安全效益。

1 項目概況

安慶銅礦的斜坡道口高程為+50m，其井下最深部位的標高為-900m，斜坡道總長度在7.5km左右，斜坡道主要由斜坡道口和中段等18個出入口共同構成，標高分別為-900、-880、-820、-760、-700、-640、-618、-580、-560、-510、-460、-400、-385、-340、-280、-220、-180。主斜坡道中設置了方便會車的調車場，需要在一定范圍內設置可監控測量的控制系統，具體覆蓋范圍為斜坡道口處到-900m區域，監控系統設計與后續實施工作分兩期開展，本文主要針對其設計要點展開探討。

2 綜合控制系統組成分析

設計斜坡道信號燈以及車輛綜合監控系統時，主要對巷道中的需要承擔運輸任務的眾多車輛進行有效控制，主體指各型無軌車輛，這些車可幫助運輸采礦輔助設備、物料與采礦生產人員。在實施綜合控制系統設計工作時，需要合理調用以下幾種設備，形成科學的系統結構，通過多級CAN控制網絡來滿足控制條件，監控裝置可直接分布到透明網橋、控制器與讀卡器等處。

2.1 讀卡器

讀卡器包含一個微功率射頻收信機、控制單片機及一個CAN總線接口，2.4GHz收信機負責接收接近它的車輛識別卡發出的識別碼。單片機實現與射頻接收機及CAN總線的數據通訊，將接收到的車輛位置信息實時傳送給主控機。

2.2 識別卡

識別卡是一個射頻數據發射機，安裝在被監測的移動目標上，它不斷發送一個唯一的識別ID碼(車輛識別卡為一字節)，這一ID碼隱含了該目標的特征：當其經過巷道中某讀卡器時，讀卡器接收到此ID碼，并主動將此ID碼連同自己的節點地址一起向監控機發送。監控機在收到上述數據后.，經過分析處理，便可確定該車輛(識別卡)在巷道中的當前位置，并以圖像形式在顯示器上顯示。

2.3 信號燈控制器

讀卡器的情況與信號燈有一定的相似性，同屬于總線系統的節點之一，監控裝置可將指令發出，控制器在接收指令之后可運行，提供綠燈與紅燈兩種控制信號，發送出控制信號的同時，監控裝置也能夠有效接收應答信號，控制器可定時對總線系統實施檢測，一旦出現信號中斷的情況，信號燈中的紅燈將呈現常亮狀態，并伴有閃爍，以此提示故障。單臺控制器可在同步條件下對4到8個信號燈進行控制，信號燈與控制器均從外部電源處獲取運行需要的電源動力。

2.4 CAN接口卡

CAN接El電路包含CAN控制器及CAN收發器。后者使讀卡器成為CAN總線的一個節點，且節點數可達110個以上。CAN總線支持發射失敗自動重發及錯誤計數器超限節點自動離線的技術，極大地增加了系統的可靠性。

2.5 網橋系統

網橋內部電路主要由一片單片機控制兩個CAN節點，用于變換通訊速率，延伸通信距離，增加節點數目，起濾波和隔離作用。

3 設計要點

3.1 遠程監控設計

該綜合監控系統具有遠程監控的優質功能，主要通過遠程計算機設備實現，將客戶端軟件安裝到計算機中，可直接運行車輛監視系統，在授權的條件下，該系統還具備控制的功能，以此來遠程控制車輛。

3.2 實時監控設計

設計信號燈與車輛監測系統，監控裝置的顯示器可通過實時顯示的方式展現出運輸量比較大的巷道之中監控系統布局情況，及時做出必要的調整，同時處于巷道內部的信號燈的實施分布情況也可被有效顯現。大巷道中的不同車輛對應的車號與其具體位置可精準顯示，車輛當前的具體行駛方向也能夠呈現出來，系統還提供監測區域范圍內的車輛數量與運行狀態等信息。在該系統下，查閱車輛信息的工作也因此而變得更加便捷，可查詢的信息包括駕駛員姓名、車輛型號與具體車號等，當出現車輛違章的情況后，除了可直接呈現出報警畫面之外，光報警與聲報警系統可同時啟動，系統可智能化地依照時間順序，一一保存報警信息，以備后續查看。

3.3 信號燈控制設計

該系統除了監測車輛運行情況，還必須對信號燈進行有效監控，因此在設計過程中需要做好信號燈自動控制系統的設計工作，在掌握巷道中的車輛位置信息之后，系統可借助自動控制信號燈的功能，對車輛實施有序指揮，使車輛能夠停在錯車場中或者直接進入到某一處指定區域中，在信號燈控制系統的科學指導下，巷道將形成更強的車輛通過能力。除了自動運行信號燈控制系統之外，還可通過人工干預的方法來直接干預信號燈，如果巷道中的車輛出現了非常規運行情況，包括車輛在礦區的巷道內部出現突發性事故，斜坡道因此而出現堵車的問題，調度人員需要切換至人工控制系統，改變信號燈狀態，堵車事故處理完畢后，系統可恢復至正常狀態。

3.4 定時自檢設計

在設計系統時，還增設了定時自檢的功能，也可手動調節該功能，如果系統中的讀卡器與信號燈形成故障，系統可借助圖標指示的方法來提示故障設備的信息，確保斜坡道監控系統存有的故障問題能夠被快速處理，監控系統也能夠迅速恢復其正常狀態。

3.5 重演設計

系統兼具重演與存儲的功能，主要存儲3天內的車輛運行信息，調度員可在有需求時，回放3天時間內，所有時段的車輛運行狀況，在出現事故后，持有可靠的依據，形成更加客觀可信的事故分析結果。

4 技術特性分析

把握該斜坡道監控系統的綜合技術特性，改善設計效果，通過系統對目標車輛進行監控時，需要使用非接觸型射頻技術，連接讀卡器與識別器時，主要發揮射數字化通訊技術的作用，精準把控識別卡的發射功率，系統的實際通信距離也在控制范圍內，CRC支持校檢數據的工作，確保射頻傳感器免受外部使用環境的影響，減少系統維護次數，延長系統的實際應用時間。識別卡也使用了先進程度比較高的猝發技術，可規避碰撞現象帶去的風險問題，使電池也能夠具有更長的使用壽命。CAN總線技術也發揮了重大作用，其可對多主機系統給予可靠支持，同時也給非破壞性總線仲裁技術創造了良好的使用條件，在總線系統中，即使出現多處節點在同一時間輸送信息的情況，時間與信息資源都不會形成損失情況。CAN總線系統的實際通信距離也比較長。

5 結束語

本銅礦開采項目中使用的綜合監測控制系統能夠快速傳遞斜坡道車輛的相應位置信息，將其直接呈現到監控裝置的屏幕上，工作人員能夠根據這些信息來掌握礦山中的車輛的運行情況，根據交通規則的具體要求進行控制，使井下可保持良好的交通秩序。實際應用該監控系統后，車輛行駛合理化程度增強的同時，采礦生產效率也得以大幅提升，礦區內交通事故的發生率也隨之降低。