斜巷绞车无线传输监控系统研究

侯海清

(汾西矿业高阳煤矿，山西 孝义 032300)

斜巷是矿井一种常用巷道，斜巷绞车作为斜巷运输的主要设备，主要用以运输材料、设备及矸石等。由于斜巷常有一定的坡角，路况较为复杂，造成行车较为困难，成为矿井运输事故中高发区域[1～3]。为了提升矿井斜巷运输安全，在斜巷内需要专门配备信号工与司机绞车进行通信，绞车司机根据信号传输信息开、停绞车。在现实过程中，绞车司机无法有效掌握绞车运输线路前方存在的问题，极其容易绞车运输过程中出现碰壁、翻车以及跑车等安全事故[4]。

随着智能控制技术、网络通信技术的快速发展，若能在斜巷内增加视频监控系统，便可使得绞车司机随时掌握绞车前方状况，提升绞车运输安全性。但由于斜巷距离长、环境复杂，若布置的监控系统采区有线传输方式则极其出现由于通信线缆断开出现通信中断问题，造成监控系统失效[5～6]。因此，文中设计一种斜巷绞车无线传输系统，将斜巷内的监控数据传输至绞车司机位置，便于司机及时掌握绞车前方运行环境，确保绞车在斜巷内运行安全。

1 结构框架

根据山西某矿1636斜巷为例，对斜巷绞车无线传输系统的总体结构进行讲述。1636斜巷总长为1550m，绞车房与斜巷上口距离约为70m，在距离斜巷上口680m为主有斜巷分道口。在该斜巷内布置的无线传输系统组成见图1。

图1 斜巷无线传输系统组成

在斜巷内布置的每一个单元均电气控制箱，摄像头采集到的数据通过电气控制箱并以TCP/IP通行模式采用有线传输方式将数据传输给网关。网关接收到数据后以无线通信方式传输数据。通过绞车前后的摄像机掌握绞车运行状况，实现对绞车运输环境的实时监测。由于斜巷内环境狭小，设备复杂，无线传输信号衰减较快，为了提升无线传输效率，在对无线信号进行组网分析后，将无线发射基站、无线摄像头以及无线AP等安装在指定位置，从而提升无线传输网络的连续性、可靠性及稳定性。

在斜巷内布置的网关、无线基站以及指定位置布置的无线AP、无线摄像头等在斜巷内构件一个完整无线局域网，可以对摄像头采集数据进行无线共享及传输。

2 斜巷无线传输设备选型

在斜巷绞车无线传输系统中涉及到无线通信设备包括有无线摄像头、无线AP以及无线基站等，其中选用的无线基站型号为KT09-A，该基站可以对井下固定点、移动点监测到的数据、图像等进行无线传输，同时支持语音、视频、短消息等服务。该基站采用IP构建，实现无线、有限传输一体传输，基站具有较大的系统容量，可以同时支持最多50名用户同时访问，最多可以同时进行10路无线视频传输，无线覆盖范围广，信号稳定，可以用以井下斜巷复杂环境。具体采用的KT09-A无线基站技术参数见表1。

表1 KT09-A无线基站技术参数

3 控制系统

在斜巷绞车房内布置绞车控制系统。通过控制系统可以对斜巷内布置的任意无线视频监控点的画面进行显示，绞车运行前/后方视频信息均可通过无线通信方式传输至绞车房，通过点击操控界面上的功能按钮，即可实现对视频监控画面切换。

在斜巷下口、上口以及分道等位置处的控制质量、数据信息以及联锁信号等均采用无线通信方式传输至绞车房，并在操控台显示屏上显示通信数据。除了对绞车驱动电机电压、绞车运输速度、电机运输频率、电流以及温度等外，操控台上还可以进行其他指令操控，如：“复位”、“启动”、“停止”、“急停”等等。绞车司机在操控绞车时，操控台上与斜巷上口、下口以及分道口等位置处的联锁信号打开，操控台显示上述各处位置视频监控画面，确保绞车处于安全的运行环境之中运行。

当绞车司机确定绞车运行环境安全，可以进行绞车提升、下放等操作，当发现斜巷内可能出现造成绞车运输事故的情况，需要紧急停车运行时，通过按下“急停”键，切断绞车驱动电机变频器以及油泵电源，绞车制动装置动作，从而实现绞车紧急停车。当绞车驱动电机变频器出现故障时，通过按下“复位”键，即可对实现油泵电机软启动。

4 现场应用情况

设计的斜巷绞车无线传输系统在山西某矿1636斜巷内进行工业试验，斜巷全长1550m、坡度为5°，采用无线通信、斜巷绞车控制台等对斜巷内运行的绞车进行实时控制，现场具体使用情况为：

1)绞车控制台可以显示驱动电机电压、频率、绞车运行速度等参数；

2)绞车控制台上的“复位”、“启动”、“停止”、“急停”等等动作指令均可以准确发送，绞车动作延时时间控制在200ms以内，动作较为迅速，可以满足绞车控制需要；

3)由于斜巷内照明条件绞车，控制台上显示的绞车上口、下口以及道口等位置处的视频画面虽有雪花，但可以清楚的掌握视频监控点的现场条件，确保绞车运行安全。

5 结束语

斜巷是矿井运输事故高发区域，完善斜巷内的视频监控系统，提升斜巷运输安全具有重要意义。为了克服斜巷环境复杂、传统有线传输方式容易出现通信电缆破断等问题，设计了一种斜巷绞车采用无线传输监控系统，从而实时掌握斜巷内绞车运行状态以及运行前方环境，从而提升斜巷运行安全保障能力，降低斜巷运输事故发生率，设计的斜巷绞车无线传输监控系统具有较强的实用性，可以在一定程度上提升矿井安全运输保障能力。