煤礦中無軌膠輪車的智能調度管理技術

賈 磊

（國能神東煤炭保德煤礦，山西 忻州 036600）

引言

目前，中國國內煤炭井下無軌膠輪車輛管理的研發和運用，多以井下道路交通信號燈、超限速告警、車輛區域定位系統等技術為主，并未做到對井下無軌膠輪車輛的全方位數字化控制。為完成對日常井下無軌膠輪車的使用申請、汽車的調度、人員物資的運送、汽車運營效率計算等數字化管控研究，使井下汽車運營體系由傳統人工調度方式的單環節、單原因的信息孤立操作，向信息化控制的多環節、多原因統一自動分析、智能操作的轉化，使煤炭井下無軌膠輪車運用信息資源得以充分發揮，無軌膠輪車的智能調度管理技術的提出具有現實意義。

1 煤礦運輸中無軌膠輪車輔助系統中智能調度管理技術應用架構

當前煤礦企業為提升無軌膠輪車運行效率所構建的輔助系統正在面臨運行安全隱患和污染隱患問題，考慮到將各類高新技術與輔助系統融合，形成更加安全的無軌膠輪車管控系統，煤礦企業將智能調度管理技術運用到輔助系統當中[1]。新系統的構建將具備交通安全指揮功能、車輛定位功能、車輛限速功能以及語音提示警報功能等，且在新系統的作用下，無軌膠輪車在運輸煤炭期間只需要從網絡移動端進行申請提交，就能受到無人化自動調配，接受全面數字化管控。

為達成上述新系統的設計需求，本文借鑒IoT物聯網結構，將負責調配無軌膠輪車的各項設施集成在一起，將各項設備的關聯數據提取出來，經過數據存儲由于分析，得到無軌膠輪車安全運行狀態下的業務流程。具體如圖1 所示。

圖1 設備關聯數據集成與處理流程

從圖1 可以發現設備層主要負責的工作是將關聯數據整合起來并發送到后端的服務系統當中，用于數據存儲于處理。例如，后臺終端服務系統需要了解車輛或人員的具體坐標位置，可直接從前端的設備層獲取定位標識，該部分標識處于數據流狀態，經過后臺終端服務系統的數據計算，能夠準確定位車輛所在位置，精確掌握人員或車輛的實際情況[2]。

2 煤礦運輸中無軌膠輪車輔助系統中智能調度管理中關聯數據融合

為了更好地實現智能調度，礦井的無軌膠輪車輛無人智能調度系統通過整合遍布于礦山內整個主要巷道的車和人的精確位置、高超限速告警、交通視頻監控、紅綠燈信息監控、定時測速、語音廣播、運力數據分析以及無人調節指令平臺、膠輪車輛移動終端調節指令、汽車終端等信息，做到了數據的深入分析融入和高效的統計。

隨著科學技術的進步，煤礦定位技術也在日益增強，基于UWB 的煤礦精確位置技術可以將定位精度提高至30 cm 或者更高，這也可以支撐無軌膠輪車輛的數字化，無人調度管理對車輛即時準確定位信息的要求，精確定位計算流程如圖2 所示。有了準確的人、車輛位置信息數據，就能夠利用數據來精準實時地建立起了無軌膠輪車運輸資源的供給者與需求者中間溝通橋梁，在保證安全運輸的時候發揮了膠輪車運輸資源的最大效率[3]。井下進行定位設備主要分為汽車提供定位設備、井下作業技術人員提供定位設備、定位基站和方位統計模塊汽車提供定位設備，用來給汽車提供定位井下現場作業技術人員汽車提供定位設備，用來給井下現場作業技術人員汽車提供定位定位卡通過UWB 協議將汽車方位信息傳送至定位基站，由定位基站經過互聯網將方位信息傳送至地面服務器的，方位統計模塊再經過業務數據處理模塊將傳送至應用領域數據庫系統，應用領域數據庫系統內的各種數據信息可被信息處理軟件和信息處理計算機完成調取，調取后再完成信息處理[4]。在實現精確定位的基礎上，為了提高無軌膠輪車輛對實際定位信號的可視化效果，此次還推出了1∶1 的三維真實礦圖和全站儀一次手動成圖，使整個控制系統的人機互動用戶界面更為逼真。

圖2 定位無軌膠輪車位置的計算過程

3 煤礦運輸中無軌膠輪車輔助系統中智能調度管理的具體流程

數據分析環節主要是對已有的線上數據分析加以整理、排序、分類、信息處理及其指令運行，而最后的如排班、發布命令等功能則都是由信息系統后臺自主產生及執行。而數據分析信息系統則分為數據處理軟件系統與數據分析服務器，數據處理軟件系統內還包含有大型煤礦井下的三維空間地圖、人與車等實時運行數據分析匯總管理系統與大數據分析的綜合管理平臺;數據綜合管理系統平臺內通常包含預備模塊、各項任務處理模塊和執行模塊，預備模塊通常是為各項任務處理模塊做好預備工作的，預備模塊既包含用車單元的用車申請及檢查排班結果模板，還包含根據交通運輸管理機構所提交的穩定人車時刻表、用車批準結論及其應急任務，也包含根據用車單元所提交的駕駛員執勤表及用車列舉，根據預備模塊將上述結論送入各項任務處理模塊，各項任務處理模塊利用根據預備模塊提交的穩定人車時刻表、用車批準結論、駕駛員執勤表及用車列舉實現手動排班，提供運行模型的員工排班確認結果，并發送駕駛員執行各項任務的指令，將駕駛員執行各項任務的指令送入執行模型。在發生緊急任務時，將緊急任務直接輸入至各項任務管理模塊，并優先下發緊急任務的實施指令至實施模塊系統，因為緊急任務是在實施各項任務流程中的必要預備工作，因而在整個各項任務的過程中，都可以緊急任務的優先。

執行模塊工作過程汽車防撞擊提示；將行駛筆錄及所述的行車筆錄傳遞回任務處置模塊，如有汽車發生故障將執行汽車故障狀態信息管理，并下發故障狀態消息同時監測定位并將該車監測結果反饋給交通運輸監督管理機關；車箱內監視，對人在車上的狀況監視，包括車廂內人員及車上人員情況；違章提示；按下任務并完成；若有新任務，返回；若無新任務，按下完成交車并傳遞至任務管理模塊中的自動交車管理模塊，由自動交車管理模塊將數據分析傳遞至交通運輸管理機構的數據分析軟件模塊，并完成流量數據分析、運力預測數據分析、司機工時統計和月末派車等數據分析。

4 結語

近幾年來，在礦井中普遍使用的定位系統技術實際上主要使用的是區域定位系統技術，但這種定位精度已經無法適應井上井下對無軌膠輪車輛安全調度指揮的高效性需要。本文所研究的智能調度管控系統滿足無軌膠輪車安全調控需求，在后續煤炭行業發展過程中能夠逐漸凸顯出應用優勢。