基于無線組網(wǎng)的膠輪車調(diào)度方案設(shè)計

秦海初

(中煤華晉集團(tuán)有限公司， 山西 河津 043300)

傳統(tǒng)煤礦井下輔助運(yùn)輸有諸多缺點(diǎn)，如傳統(tǒng)的無極繩、小絞車采用多段、分段的輔助運(yùn)輸方式，運(yùn)輸環(huán)節(jié)較多、系統(tǒng)復(fù)雜性強(qiáng)、故障率高。傳統(tǒng)運(yùn)輸方式難以解決井下起伏不平巷道的輔助運(yùn)輸問題，工傷事故發(fā)生率較大[1-2]. 與傳統(tǒng)煤礦井下有軌運(yùn)輸車相比，無線膠輪車的優(yōu)點(diǎn)明顯，如美國布萊克維煤礦采用膠輪車在46 h完成綜采工作面液壓支架的搬送。大同礦務(wù)局云岡礦采用澳大利亞諾伊公司的膠輪車，用10天搬完一個綜采工作面[3-4]. 越來越多的膠輪車參與煤礦井下輔助運(yùn)輸，為保證在井下狹窄受限空間中膠輪車的安全、穩(wěn)定運(yùn)行，設(shè)計了針對膠輪車的全局、高效、快速、準(zhǔn)確的調(diào)度方案。

二要充分認(rèn)識水利設(shè)施的作用。研究表明，在影響糧食生產(chǎn)的諸要素中，水的增產(chǎn)效用最為突出，1畝水澆地的收益是1畝旱地的2～4倍，水利對糧食生產(chǎn)的貢獻(xiàn)率達(dá)到40%以上。要認(rèn)識水利設(shè)施的重大作用，緊緊抓住全黨全社會關(guān)心關(guān)注水利事業(yè)、加快水利改革發(fā)展的歷史機(jī)遇，著力實(shí)施農(nóng)田水利重點(diǎn)縣、節(jié)水灌溉、農(nóng)田水利基本建設(shè)、灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造等農(nóng)村水利工程，做好農(nóng)田水利建設(shè)管理這篇大文章，努力實(shí)現(xiàn)“三年恢復(fù)，五年提高，七年治標(biāo)”農(nóng)田水利建設(shè)的總體目標(biāo)，從根本上鞏固農(nóng)田水利建設(shè)在農(nóng)業(yè)中的基礎(chǔ)地位。

1 無線組網(wǎng)方式

煤礦井下膠輪車調(diào)度方案的無線組網(wǎng)方式見圖1，重點(diǎn)對井下彎道路段、丁字路段以及十字路段的車輛進(jìn)行調(diào)度控制。在重點(diǎn)路段控制單元中，主要包含有PLC控制器、車輛檢測傳感器模塊、信號燈狀態(tài)控制模塊以及其他輔助模塊。PLC控制器獲取傳感器數(shù)據(jù)、信號燈控制數(shù)據(jù)后以CAN通信方式傳送給CAN轉(zhuǎn)無線模塊，CAN轉(zhuǎn)無線模塊將該路段數(shù)據(jù)以無線的方式發(fā)送給無線AP，由無線AP發(fā)送給布置在井下的無線基站，最終由無線基站發(fā)送給膠輪車車輛調(diào)度總控制臺。與地面空曠非受限傳輸環(huán)境相比，井下無線傳輸屬于受限空間傳輸，無線信號的衰落與干擾較大[5]. 根據(jù)煤礦井下膠輪車運(yùn)行軌跡的實(shí)際情況，在布置無線AP時，需要考慮無線信號在井下傳輸?shù)奶厥庑裕⒃趯?shí)地測試后，固定無線AP的布置位置。

德軍右翼距法國首都60多千米，戰(zhàn)陣林立，兵鋒直指法國首都巴黎。在這關(guān)乎整個戰(zhàn)局勝利的關(guān)頭，不起眼的石油和內(nèi)燃機(jī)卻聯(lián)袂打造了戰(zhàn)爭中少有的傳奇故事，凸顯了石油的戰(zhàn)略作用。

2 調(diào)度方案

2.1 彎道路段

膠輪車處于井下彎道路段時，在A路口和B路口會有車輛同時駛?cè)氲那闆r，見圖2. 因此，需要對彎道路段設(shè)計車輛通行方案。在A路口與B路口安裝車輛檢測傳感器，當(dāng)有車輛經(jīng)過時，車輛檢測傳感器發(fā)出信號給PLC控制器，通知有車輛駛?cè)耄瑫r在兩個路口安裝信號指示燈，綠燈表示可以通行，紅燈表示禁止通行。

圖2是磁性纖維素的掃描電鏡圖和透射電鏡圖，由圖2 (a-c)可見改性磁性纖維素的表面形貌粗糙，層狀結(jié)構(gòu)明顯。這可能是由于Fe3O4的引入，使得其表面變得粗糙[17]。圖2 (d)所示為磁性纖維素的透射電鏡圖，由圖可知Fe3O4粒子整體分散較好，均勻的分散在磁性纖維素中[18]。

圖1 膠輪車調(diào)度方案無線組網(wǎng)模式圖

圖2 煤礦井下彎道路段調(diào)度設(shè)備布置示意圖

2.2 丁字路段

膠輪車處于井下十字路段時，為避免造成車輛擁塞，需要在A路口、B路口、C路口以及D路口安裝車輛檢測傳感器和信號燈，對待進(jìn)入的車輛進(jìn)行指示和控制，見圖4.

圖3 煤礦井下丁字路段調(diào)度設(shè)備布置示意圖

為檢測各路段路口有無膠輪車駛?cè)耄惭b車輛檢測傳感器。該車輛檢測傳感器以當(dāng)前環(huán)境磁場建立為基準(zhǔn)，當(dāng)有車輛駛?cè)霑r，車輛底部的金屬物質(zhì)對地磁的影響較大，利用磁阻傳感器探測車輛，具有較高的靈敏度[6-7]. 車輛檢測傳感器的PLC程序流程見圖5.

對兩組患者的護(hù)理后的護(hù)理總有效率、護(hù)理滿意度、并發(fā)癥發(fā)生率進(jìn)行觀察，在觀察護(hù)理滿意度這一指標(biāo)時，主要應(yīng)用的是百分制問卷調(diào)查法，滿意：大于85分；較滿意：在60～85分之間；不滿意：小于85分。護(hù)理滿意度等于滿意與較滿意的總?cè)藬?shù)除以例數(shù)。

2.3 十字路段

膠輪車處于井下丁字路段時，會有會車、錯車的情況發(fā)生，見圖3. 因此，需要在丁字路口A、B以及C3個路口同時安裝車輛檢測傳感器和信號指示燈，對可能會發(fā)生的會車、錯車事件進(jìn)行預(yù)判和控制。

圖4 煤礦井下十字路段調(diào)度設(shè)備布置示意圖

十字路段膠輪車的通行方案設(shè)計如下：1) A路口、B路口、C路口以及D路口無車時，各路口信號燈為綠色，各路口都允許車輛駛?cè)搿?) A路口有車輛駛?cè)霑r，設(shè)置A路口信號燈為綠燈，B路口、C路口以及D路口的信號燈為紅色。B路口、C路口以及D路口有車輛駛?cè)霑r的控制方案同2). 3) A路口、B路口、C路口以及D路口同時有車輛駛?cè)霑r，根據(jù)預(yù)定優(yōu)先級，允許高優(yōu)先級的車輛有限駛?cè)搿?) 對A路口駛?cè)氲能囕v進(jìn)行計數(shù)，滿足NA=NB+NC+ND. 5) 對A路口駛?cè)氲能囕v進(jìn)行計時，在計時時間內(nèi)駛出路段，則對計時器進(jìn)行清零；如果在計時時間內(nèi)未駛出路段，則通知系統(tǒng)進(jìn)行人工干預(yù)。6) 對B路口、C路口以及D路口駛?cè)氲能囕v進(jìn)行計數(shù)和計時操作。

彎道路段通行方案設(shè)計如下：1) A路口有車輛駛?cè)霑r，設(shè)置A路口信號燈為綠燈，B路口信號燈為紅燈。2) B路口有車輛駛?cè)霑r，設(shè)置A路口信號燈為紅燈，B路口信號燈為綠燈。3) A路口與B路口同時有車輛駛?cè)霑r，根據(jù)預(yù)定優(yōu)先級，允許高優(yōu)先級的車輛優(yōu)先駛?cè)耄瑫r正確設(shè)置兩路口的信號燈。

3 PLC程序設(shè)計

3.1 傳感器檢測程序

丁字路段膠輪車的通行方案設(shè)計如下：1) A路口、B路口以及C路口無車時，各路口的信號燈為綠色，各路口都允許車輛駛?cè)搿?) A路口有車輛駛?cè)霑r，設(shè)置A路口信號燈為綠燈，B路口以及C路口信號燈為紅燈。當(dāng)該車輛從B路口或者C路口駛出時，設(shè)置駛出的B路口信號燈或C路口信號燈為綠色。B路口或C路口有車輛駛?cè)霑r的控制方案同A路口有車輛駛?cè)霑r的控制方案。3) A路口、B路口以及C路口同時有車輛駛?cè)霑r，根據(jù)預(yù)定優(yōu)先級，允許高優(yōu)先級的車輛優(yōu)先駛?cè)搿?) 對A路口駛?cè)氲能囕v進(jìn)行計數(shù)，即設(shè)定在一段時間T內(nèi)，從A路口駛?cè)氲能囕v數(shù)量為NA，統(tǒng)計在該段時間T內(nèi)，從B路口駛出的車輛NB以及從C路口駛出的車輛NC，應(yīng)滿足NA=NB+NC的數(shù)學(xué)關(guān)系。5) 對A路口駛?cè)氲能囕v進(jìn)行計時，在計時時間內(nèi)駛出路段，則對計時器進(jìn)行清零；如果在計時時間內(nèi)未駛出路段，則通知系統(tǒng)進(jìn)行人工干預(yù)。6) 對B路口、C路口駛?cè)氲能囕v也需要進(jìn)行計數(shù)和計時操作[6].

圖5 車輛檢測傳感器PLC程序流程圖

3.2 調(diào)度程序

膠輪車調(diào)度程序見圖6. 首先完成系統(tǒng)初始化以及各路段路口信號燈的初始化工作。當(dāng)某一個路段路口的車輛傳感器動作后，判斷采用哪一種調(diào)度方案，同時對該路段路口的信號燈進(jìn)行控制，對駛?cè)朐撀范温房诘能囕v進(jìn)行計數(shù)和計時。如果該車輛在計時時間內(nèi)駛出檢測區(qū)域，則恢復(fù)路口信號燈進(jìn)行下一次循環(huán)。如果該車輛在計時時間內(nèi)未駛出檢測區(qū)域，則需要發(fā)出報警，并請求進(jìn)行人工干預(yù)[7].

圖6 膠輪車調(diào)度井下路口PLC程序流程圖

4 工業(yè)試驗(yàn)

所設(shè)計的基于無線組網(wǎng)的膠輪車調(diào)度方案在晉城煤業(yè)集團(tuán)某礦進(jìn)行了3個月的工業(yè)試驗(yàn)，試驗(yàn)場地包括3個彎道路段，2個丁字口路段以及1個十字口路段。分別在各路段根據(jù)設(shè)計要求，在指定位置安裝WIFI無線AP、PLC控制箱以及車輛檢測傳感器原件，申請4輛安裝WIFI定位卡的膠輪車在指定試驗(yàn)場地內(nèi)運(yùn)行。將安裝的WIFI無線AP、膠輪車定位卡以及PLC控制箱自組成局域網(wǎng)，重點(diǎn)檢測膠輪車在彎道路段、丁字路段以及十字路段的運(yùn)行情況，并進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄。

對于彎道路段、丁字口路段以及十字口路段，優(yōu)先進(jìn)入地面?zhèn)鞲衅鳈z測區(qū)的車輛優(yōu)先通行，路口信號燈指示正確。4輛膠輪車在規(guī)定試驗(yàn)場地內(nèi)任意運(yùn)行時，按照所設(shè)計調(diào)度方案對其進(jìn)行調(diào)度，沒有發(fā)生車輛碰撞等事故。可見，所設(shè)計的膠輪車調(diào)度方案滿足井下膠輪車運(yùn)輸需求，能夠保證其安全、穩(wěn)定、高效的運(yùn)行。

5 結(jié) 論

無軌膠輪車運(yùn)輸系統(tǒng)運(yùn)輸靈活、安全可靠、效率較高。但是隨著膠輪車在煤礦井下使用數(shù)量的增多，安全、高效、快速、準(zhǔn)確的覆蓋井下全部膠輪車的調(diào)度方案成為保證膠輪車運(yùn)輸安全、煤礦生產(chǎn)安全的關(guān)鍵問題之一。以膠輪車實(shí)際運(yùn)行環(huán)境為出發(fā)點(diǎn)，設(shè)計的基于無線組網(wǎng)的膠輪車調(diào)度方案，提高了膠輪車輔助運(yùn)輸系統(tǒng)的運(yùn)行效率，保證了煤礦井下輔助運(yùn)輸系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定。