矿用辅助运输车辆运行安全保护监控装置系统

杨步忠

0 引言

煤矿辅助运输无轨胶轮化已经成为煤矿企业矿井辅助运输的发展方向[1]。目前矿用无轨胶轮车在使用中已经出现不同程度的安全问题，特别是当车辆在井下出现故障前没有监测和预警、故障后诊断内容不清楚、不全面，已经成为辅助车辆管理运行的突出问题。根据煤矿井下防爆柴油机车的安全规程要求，防爆柴油机车应在出现排气温度、冷却水温度、发动机表面温度、废气处理箱水位、机油压力、当前环境瓦斯浓度等任一参数超标时必须立即自动保护停车。因此，开发和应用矿用无轨胶轮车安全保护装置及系统是十分必要的。

本文介绍一种新型矿用辅助运输车辆运行安全保护监控装置及系统。该保护装置是基于CAN 总线技术[2]支撑的矿用柴油机车保护装置[3-4]，各组成设备之间具有即插即用功能，扩展方便，同时采用CAN 总线通信方式来交换数据，据预先设定的逻辑，实现机车的分布式控制，为矿用柴油机车提供了整车安全运行和可靠管理的解决方案。

1 系统组成及相关安全装置的技术指标

1.1 系统组成

系统由监控主机、控制器、仪表显示屏、各类传感器和电源组成（见图1）。采用CAN 总线结构，以RAM7 为核心，采用分布式管理。仪表显示屏采用7寸液晶模组进行界面组态，CH4传感器采用燃烧催化式，速度采用霍尔式结构，液位检测采用浮球连续式结构，温度传感器采用PT100 作为传感元件。

图1 系统结构

车辆安全保护装置通过各传感器信号采集，实现以下主要保护：冷却水温超温保护、表面温度超温保护、排气温度超温保护、附件温度超温、制动器压力保护、机油压力欠压保护、补水箱水位保护、燃油箱液位保护、转速超速保护、车速超速保护、瓦斯超限、一氧化碳超限以及传感器断线报警等。

1.2 车辆安全保护装置主要技术指标

工作电压电流：9 VDC～36 VDC，≤600 mA；工作温度：-30℃～80℃；通信方式：CAN 总线；温度测量范围：-30℃～200℃；压力测量范围：0 MP～50 MP；转速测量范围：0 r/min～5 000 r/min；液位测量范围：0 mm～800 mm；油耗统计范围：0～200 L/100 km；CH4测量范围：0.00%～4.00%；车速测量范围：0 km/h～100 km/h；发动机运行时间：0 h～9 999 h；总里程：0 km～99 999 km；运行数据存储时间：≥36 000 h；数据存储间隔时间：5 s；驾驶员识别号容量：10 000 张；语音灯光报警：≥90 db，60 m 处可见。

2 技术原理和特点

（1）采用先进的控制技术和传感器，集成形成了矿用柴油机车保护装置，并结合网络传输管理方式组建了矿用辅助运输车辆运行安全保护监控系统，实现了对矿用辅助运输车辆的安全保护监测和监控，以及运行状况的动态管理。装置和系统运行稳定、安全可靠，工作效率高，满足现场要求。

（2）核心技术采用了基于CAN 总线控制技术及分布式布设方式组建了防爆柴油机车安全保护系统，实时监控机车行驶状况并显示特定参数，按相应预定程度实现继电器输出控制。使传感器线束简单，即插即用，配置灵活，可任意增减传感器，抗干扰性强，适用于矿井生产条件和环境。

（3）布署了分布式控制的终端输出及多参数同时显示系统，具有车辆行驶数据、工况状态显示，并且针对行车参数实施监测、报警、预警和故障检测。采用7 寸彩色液晶显示屏直观显示车速、转速、排温、燃油液位等参数。采用集成手柄设计，配备车辆启动钥匙和灯光雨刮组合开关，可控制车辆的转向灯、信号灯、远近光灯以及雨刮等电器设备的开/关，操作更方便（见图2）。

图2 彩色液晶显示屏

（4）编配了公共通讯协议和接口，可与现有系统无缝对接形成驾驶员身份识别系统。具有设定驾驶许可人员，以及车辆行驶速度、里程、油耗及驾驶时间的实时采集、记录、存储功能；计算机软件提供良好的人机界面，实现了车辆信息录入、修改、查询统计及报表文本输出的现代化车辆信息管理。

3 应用效果

“矿用柴油机车保护装置”目前除在同煤集团应用外，还主要在神东公司哈拉沟煤矿、大柳塔煤矿、补连塔煤矿、上湾煤矿等12 个矿区使用。该装置稳定性好，降低了运行维护费用，提高了车辆出勤率。结合矿上的3G 网络，实现了车辆无线调度，大大提高了车辆管理调度能力，降低了劳动强度、也同时提高了车辆使用率。

4 结语

我国的煤炭行业依靠人力投入的安全保障措施等已经成为制约煤炭行业经济增长最为突出的问题，加强煤矿车辆综合调度管理系统建设，尤其是智能实时的车辆综合安全保护系统建设，对于井下车辆安全可靠运行十全重要，它可有力保障和支持煤炭经济可持续发展，在安全生产、节约企业运营成本等方面，均可获得较大的经济和社会效益。

[1]马文斌.立井开拓矿井应用无轨胶轮辅助运输系统的研究[J].煤矿现代化，2010 (03)：11-15.

[2]史久根，张培仁，陈真勇.CAN 现场总线系统设计技术[M].北京：国防工业出版社，2004.

[3]晏伟光.煤矿井下防爆柴油机车安全保护系统应用现状分析[J].煤炭工程，2010 (11):25-28.

[4]梁玉芳，赵海兴.无轨辅助运输技术在我国煤矿的应用及发展趋势分析[J].矿山机械，2013 (01)：35-37.