煤矿机车监控系统的功能分析及应用①

刘婷+司匡书

摘 要：煤矿机车是煤矿矿井平巷运输的主要动力，在我国煤矿业发展中应用广泛，但存在监控水平低、调度效率低和安全性不高等问题。该文分析了煤矿机车系统的工况特点，对煤矿机车系统所需要的功能进行了分析，主要包括监控要求和通信要求，以及与之对应的控制设备。在此基础上，设计出一款煤矿机车的监控及调度系统，该系统包括网络、服务器、RFID标签和车载装置等，其中车载装置是整个系统的核心。煤矿机车监控及调度系统在某煤矿矿井中得到了应用，能够满足煤矿机车运行要求。

关键词：煤矿机车 功能分析 车载装置 监控

中图分类号：TDS24 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）03（b）-0022-01

煤矿生产安全及其自动化是我国煤矿业发展中的一项重要政策。煤矿机车在我国煤矿生产中应用十分广泛，是煤矿矿井平巷运输的主要动力，在煤矿生产中起着极为重要的作用[1]。但是煤矿机车所运行矿井巷道环境差、基础设施差、调度水平低、司机容易疲劳，因而安全事故频发[2-3]。该文在煤矿机车系统的功能分析基础上，提出煤矿机车监控及调度系统总体设计思路，以为煤矿机车系统设计分析提供参考。

1 煤矿机车功能分析

1.1 煤矿机车工况特点

煤矿机车工作时，具有以下特点：

（1）煤矿对设备安全要求很高。煤矿中充满可燃性气体及粉尘，所有使用在煤矿中的电气设备必须符合相关国家安全标准。

（2）机车运行路况较差。煤矿巷道空间有限，错车时拥堵情况严重；分支多，路况变差，巷道光线差；施工设备或原料会占道，影响机车通行。

（3）巷道同时作为机车巷道和行人通道，机车司机容易误判造成撞车或者撞人等故。

1.2 煤矿机车的监控要求

煤矿机车监控时，需满足以下要求。

（1）符合煤矿安全国家标准。

（2）具有人员安全警告功能。

（3）具有司机防睡警惕功能。

（4）具有不间断监控功能。

（5）具有机车定位功能。

（6）具有机车速度限制警告功能。

（7）具有监控数据实时上传功能。

（8）具有语音通信功能。

（9）具有视频通信接口功能。

（10）具有数字地图功能。

1.3 煤矿机车通信要求

1.3.1 主流矿井语音通信技术

目前，煤矿使用的语音通信技术普遍落后。使用较多的有线通信系统不具可移动性，灵活性较差。无线语音通信技术，总体还处于较落后的水平。部分煤矿使用了矿用小灵通系统、矿用CDMA移动通信系统和WiFi矿井移动通信系统等。采用ZigBee这种新兴无线网络做语音通信也有一定应用。

1.3.2 语音通信需求分析

考虑矿井工作环境的特殊性及实际需要，对煤矿机车语音通信技术的选择提出了如下要求。

（1）具有能清晰、稳定的通话效果，支持各种通话操作。

（2）通信网络具有较高带宽及实时性。

（3）通信方式为无线通信。

通过比较，WiFi语音通信技术适于煤矿机车系统的语音通信需求[3]。

1.3.3 网络需求分析

鉴于煤矿机车系统功能分析，要求其网络既能够满足语音通信实时性要求，又能满足数据传输准确、快捷要求。由于煤矿工况条件较差，系统维护困难，应优先选择故障率低并具有一定的自愈能力的网络。

煤矿机车监控传输的数据包括数据信号、语音信号和视频监控信号3大类。其中数据信号包括机车的ID、行驶速度、所运载的货物信息、司机ID以及各种报警参数等；语音信号为32、16或8kbit/s的不同质量的语音信息；视频监控信号的速率为1.5Mbit/s或者n×64kbit/s[4]。

2 应用

根据煤矿机车功能分析，设计出一款煤矿机车监控及调度系统，总体框图如图1所示。包括网络、服务器、RFID标签和车载装置等部分。其中，车载装置是安装在机车上的所有模块的统称，是整个系统的核心；服务器包含调度服务器和语音服务器，调度服务器运行综合调度平台软件，语音服务器为各单元间的语音通信提供信息处理功能；RFID标签用于实现机车定位功能。

3 结语

该文分析了煤矿机车系统的工况特点，对煤矿机车系统所需要的功能进行了分析，主要包括监控要求和通信要求，以及与之对应的控制设备。在此基础上设计出一款煤矿机车的监控及调度系统，并在某煤矿矿井中应用，能够满足煤矿机车系统的运行要求。

参考文献

[1] 司匡书.矿井机车监控及定位系统研究[D].武汉：华中科技大学，2012.

[2] 缪贤浩.基于工业以太网的煤矿轨道运输监控系统研究[J].煤炭技术，2014，33（3）：232-234.

[3] 吉增超.KJ221型矿井机车运输监控系统的应用[J].河南科技，2013（4）：16-17.

[4] 张申，丁恩杰，武增.煤矿井下综合业务数字网网络结构的研究[J].煤炭学报，2002，27（2）：206-210.