煤礦平巷運輸監控系統研究

摘 要：隨著我國工業水平的不斷發展，生產生活所需要的煤炭量也在逐年增加。現如今，煤礦的采礦作業井巷在不斷的加深，而且各式礦用機車出現在了煤礦開采作業中，井下機車安全可靠運行已經成為決定煤礦安全生產的重要部分。本文通過對煤礦井下運輸實際情況的研究，針對當前平巷運輸過程所存在的問題，提出了煤礦平巷運輸監控系統，以實現井下機車運行的自動化調度。

關鍵詞：平巷運輸 監控 調度

中圖分類號：TD524；TD76 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）05（b）-0088-01

近些年來我國煤礦業的采掘機械化程度越來越高，工作面產量也有著大幅度的增加，這對于井下大巷的運輸能力提出了更高的要求。井下運輸的主要方式是軌道運輸，也就是說要完成當前大量煤礦的運輸任務，必須增加機車數量以增大運力。繁重的運輸任務，長時間的往返運輸，勢必會增加機車出軌、翻車等情況的發生，對于煤礦安全生產而言，這是一個極大的安全隱患。細數煤礦運輸事故的發生原因，大多是因為井下運輸過程缺乏高性能、高穩定性的監控系統，對煤礦運輸過程所出現的情況未能及時檢測到。本文根據當前井下運輸的實際情況，分析了運輸監控系統的實際需求，對系統進行了更為細致的設計研究，旨在能夠為煤礦平巷運輸提供一個半自動化的機車調度運輸監控系統。完整的煤礦軌道運輸監控系統具有整套的信號設備，同時這些設備彼此電氣集中，主控中心可以實時控制一線設備同時檢測他們的實際運行狀態，而且設備信號之間相互連鎖。

1 系統設計方案

本系統是基于模塊化思想進行設計的，這里將煤礦平巷運輸監控系統分成三大部分：機車定位系統、道岔口控制系統、無線通訊系統。

機車定位子系統：該部分主要作用是跟蹤定位運行機車，主要組成部分是讀卡分站、射頻定位裝置、識別卡、泄漏電纜、計算機等設備。之所是使用泄露電纜，是因為該電纜可以將信號發射、傳輸以及接受三個過程合在一起同時進行。電纜傳輸過程中，其周圍會形成電磁波，這些泄漏出來的電磁波不僅可以沿著電纜向前傳輸，還可以向周圍的環境輻射，這樣就形成了一個連續無線電波漏泄場。正是因為漏泄場的存在，才使得整個平巷內的讀卡分站、定位裝置以及標示卡之間能夠實現通信。在平巷運輸軌道中設置定位裝置以及讀卡分站，同時給每一個機車都安裝具有唯一編號信息的標識卡。射頻定位裝置內部的射頻收發模塊不間斷的向周圍環境中的標識卡發送表明其位置的信號，一旦機車運行至定位裝置信號發射區域，就可以接收到這些位置信號；機車運行至讀卡分站識別區域時，將會通過自身所安裝的射頻模塊，將帶有自身身份信息以及之前所接收到的定位器信息，一同發送給讀卡分站，同時經由RS485發送至上層計算機進行運算分析，根據標識卡所攜帶的定位信息來確定機車運行的位置。

道岔口控制子系統：該部分主要由光端交換機、PLC、道岔轉轍機、光纜等設備組成，同時根據道岔位置來分別安裝這些設備。為了能夠保證數據的實時傳輸，這里將光端交換機與計算機之間用光線相連，組成一個以太環網。光信號與電信號相互轉換后在通過網口連接至PLC，不同PLC的IP也不相同。道岔轉轍機是由PLC控制的，道岔到位后，將會觸發行程開關，并向PLC的輸入端發送一個到位信號。計算機與PLC之間執行的通訊協議是TCP，計算機通過fins指令來控制PLC的I/O存儲器執行寫操作，同時控制PLC的輸出模塊置位和復位，進而對道岔轉轍機扳道實施控制；計算機還可以對PLC的I/O存儲器執行讀操作，可以不間斷的讀取道岔位置信息。

無線通訊子系統：在井下實現整個運輸線路、一線開采面、運行中的機車與煤礦總調度中心的通訊非常困難，如果使用傳統雙絞線執行通訊很容易受到環境的影響。無線局域網技術的出現，為復雜環境的實時通訊提供的可能。無線局域網接入方式主要有兩種，一種是AP接入，另一種是點對點接入。所謂AP接入方式是一種主從接入方式，即無線覆蓋范圍內的所有用戶都可以直接與訪問節點AP連接，一旦無線終端進入AP覆蓋范圍，信息就可以發送給最近的AP，該信息之后可以通過有線網絡發送至移動交換中心，這樣所有的AP均可以通過移動交換中心得到這個信息，也就是說只要是在AP的覆蓋范圍內，就可以得到該信息。本UT2yfZq3nLrKOvh4IjitAQ==文所設計的系統就是通過AP接入方式接入無線局域網的，在巷道內鋪設AP，同時將軌道內安裝的光端交換機通過有線網絡與這些AP相連接，這樣就形成了一個以太環網。

2 調度模塊設計

為了能夠實現煤礦平巷運輸監控系統閉鎖功能，本系統的調度方式為：主次排列通過，逐次通行，逐次解鎖。

（1）tb_進路。

將運輸路程劃分成相同長度的進路段，同時對每一個金路段分配不同的編號，而且將大巷運行軌道中的某一段設定為起止路線標志。

（2）tb_進路道岔狀態。

劃分出的每一個進路段都可能需要包含數個道岔，同時這些道岔的位置可能是不同形式，既可以是直行道岔，也可以是轉彎道岔。如果想要開放進路，那么事先所需要做的就是扳動這個進路中的所有道岔，以滿足運行要求。

（3）tb_敵對進路。

為了保證機車能夠安全可靠的運行，當某一段進路開放通行后，就需要將與這段進路相抵觸的所有進路實施閉鎖操作，也就是說一段進路開放，那么與這段進路相抵觸的進路就必須處于關閉狀態，這樣才能夠避免出現機車運行事故的發生。當機車運行出該段進路后，既可以解鎖該段進路。

煤礦平巷運輸監控系統關乎到煤礦的安全生產，對平巷運輸過程以及機車運行情況采取實時監控有著非常重要的實際意義。通過該系統煤礦的總調度中心就可以實時掌握平巷中運輸過程的實際情況，能夠及時調度，及時采取相應事故防止措施。目前該系統已經在實際生產過程中得以應用，就目前的效果來看，對于平巷的安全可靠運輸過程起到了一定的作用。同時也發現了一些需要進一步改進的地方，在今后的工作中，將繼續對該系統的實際應用效果進行研究，以期能夠不斷提高系統性能。

參考文獻

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