楊敏慧 連志軍

(河南安陽鋼鐵集團(tuán)有限責(zé)任公司，河南 安陽 455004)

0 引言

隨著國家對(duì)礦井安全的日益重視和監(jiān)管力度的不斷加強(qiáng)，大中型采礦企業(yè)井下運(yùn)輸安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)開始研制和裝備。結(jié)合井下汽車作業(yè)的特點(diǎn)，建立井下車輛監(jiān)控和指揮、語音通信系統(tǒng)，對(duì)礦山井下車輛的交通進(jìn)行自動(dòng)化指揮，提高礦山井下斜坡道車輛運(yùn)輸效率，保障礦山的安全生產(chǎn)，成為迫在眉捷的需求。

1 發(fā)展過程及現(xiàn)狀

采礦企業(yè)由于井下特殊的工作環(huán)境，一般都單獨(dú)修建一條負(fù)水平的斜坡道，利用無軌車輛運(yùn)送人員、物資和礦產(chǎn)。但是由于斜坡道運(yùn)輸巷內(nèi)一般為單車道雙向通行，運(yùn)輸車輛一旦增多，則會(huì)造成嚴(yán)重的交通擁堵，不僅影響了生產(chǎn)效率，也存在著較大的安全隱患。礦井的特定環(huán)境，對(duì)通訊信號(hào)的屏蔽性也給井下車輛準(zhǔn)確定位、通訊帶來了一定的困難，汽車一旦在井下發(fā)生問題(例如汽車堵塞、汽車故障等)，信息傳輸?shù)降孛嫱鶗?huì)很滯后。

安鋼舞陽礦業(yè)有限公司目前仍處于邊施工、邊出礦的工作方式，運(yùn)輸任務(wù)繁重，通往井下的道路不僅存在著嚴(yán)重的安全隱患，而且經(jīng)常會(huì)因?yàn)榻煌ǘ氯绊懼a(chǎn)的正常進(jìn)行。針對(duì)這一狀況，我們結(jié)合舞陽礦井下汽車運(yùn)輸作業(yè)的獨(dú)有特點(diǎn)，研制開發(fā)出了井下斜坡道交通自動(dòng)指揮調(diào)度系統(tǒng)，通過信號(hào)燈和大屏幕及語音提示等對(duì)上下行車輛進(jìn)行自動(dòng)指揮和控制。該系統(tǒng)綜合運(yùn)用RFID、485通信總線、信號(hào)燈等技術(shù)，建立井下車輛監(jiān)控和指揮、語音通信系統(tǒng)，保障礦山井下斜坡道安全生產(chǎn)，提高礦山井下斜坡道運(yùn)輸效率。

2 系統(tǒng)方案

本系統(tǒng)設(shè)計(jì)依據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合井下斜坡道的特點(diǎn)，以架構(gòu)合理、安全可靠、產(chǎn)品主流、低成本、低維護(hù)量作為出發(fā)點(diǎn)，為礦山提供先進(jìn)、安全、可靠、高效的系統(tǒng)解決方案，綜合考慮施工、井下特殊環(huán)境、維護(hù)及操作因素，并為今后的發(fā)展、擴(kuò)建、改造等因素留有擴(kuò)充的余地。

2.1 系統(tǒng)的關(guān)鍵點(diǎn)

通過大量實(shí)地的考察，舞陽礦業(yè)井下的斜坡道一個(gè)保護(hù)路段內(nèi)同時(shí)只能允許一輛車運(yùn)行，汽車運(yùn)行要求下行車避讓上行車，上行車優(yōu)先通行;上行車、下行車分別控制一個(gè)保護(hù)路段的紅綠燈;下行車能在一個(gè)保護(hù)路段前方兩個(gè)錯(cuò)車道處知道有車上行，下行車進(jìn)錯(cuò)車道避讓;下行車進(jìn)入一個(gè)保護(hù)路段后，系統(tǒng)及時(shí)將保護(hù)路段閉鎖。

當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，如網(wǎng)絡(luò)中斷，主機(jī)停機(jī)等，系統(tǒng)井下控制單元，進(jìn)入異常處理程序，當(dāng)車進(jìn)入保護(hù)路段后，不論上行還是下行，該路段進(jìn)行閉鎖，且不影響其他路段的紅綠燈狀態(tài)。等到系統(tǒng)正常時(shí)，控制邏輯恢復(fù)到正常狀態(tài)(上行優(yōu)先)。

2.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

根據(jù)礦井斜坡道特有的井下作業(yè)環(huán)境和運(yùn)輸車輛單行道上下行走的特點(diǎn)，我們將系統(tǒng)的安全性、可靠性以及實(shí)用性作為項(xiàng)目設(shè)計(jì)的根本原則，充分利用當(dāng)前最為先進(jìn)的RFID無線射頻識(shí)別技術(shù)，以高達(dá)99.9%的成功率實(shí)現(xiàn)了對(duì)過往車輛的自動(dòng)識(shí)別;同時(shí)利用電子計(jì)算機(jī)微處理控制技術(shù)對(duì)負(fù)責(zé)井下交通指揮的信號(hào)燈進(jìn)行全自動(dòng)控制;通過軟件對(duì)車輛井下運(yùn)行所有的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示和統(tǒng)計(jì);通過架設(shè)局域網(wǎng)絡(luò)，利用485總線和光纜網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)各個(gè)數(shù)據(jù)處理終端與指揮中心以及各個(gè)終端之間的網(wǎng)絡(luò)通訊，實(shí)現(xiàn)了信息的最大化共享。

2.3 系統(tǒng)原理

本系統(tǒng)的技術(shù)關(guān)鍵是無線射頻識(shí)別技術(shù)，主要由電子標(biāo)簽(Tag)、讀寫器(Reader and Writer)等組成。電子標(biāo)簽由標(biāo)簽天線和標(biāo)簽芯片所構(gòu)成，具有智能讀寫及加密通信等功能，讀寫器由無線收發(fā)模塊、控制模塊和接口電路所構(gòu)成，它的作用是在產(chǎn)生發(fā)射無線電射頻的強(qiáng)信號(hào)的同時(shí)接收電子標(biāo)簽芯片發(fā)射回來的無線電射頻信號(hào)，經(jīng)接口電路處理后獲取到標(biāo)簽內(nèi)的數(shù)據(jù)信息，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)識(shí)別，中間過程完全無需人工干預(yù)。

系統(tǒng)為每個(gè)車輛都配備有唯一識(shí)別碼的標(biāo)識(shí)卡，在斜坡道的每個(gè)錯(cuò)車道、岔路口、井下出入口處都配置有讀卡器節(jié)點(diǎn)，車輛標(biāo)識(shí)卡本身能夠以一定時(shí)序主動(dòng)將車輛識(shí)別碼信息發(fā)射出去。在途經(jīng)安裝有讀卡器裝置的節(jié)點(diǎn)位置時(shí)，讀卡器將接收到車輛標(biāo)識(shí)卡發(fā)射的載波信號(hào)，經(jīng)過特殊處理后，一方面?zhèn)魉偷狡淇刂破鞴?jié)點(diǎn)，進(jìn)行交通信號(hào)燈邏輯聯(lián)動(dòng)切換控制;另一方面?zhèn)魉偷缴衔粰C(jī)或服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理和狀態(tài)顯示。

2.4 技術(shù)路線及最終實(shí)現(xiàn)的功能

系統(tǒng)采用分散控制、集中管理的運(yùn)營模式，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的控制策略，通過RFID自動(dòng)識(shí)別裝置、視頻監(jiān)控設(shè)備及自動(dòng)信號(hào)燈控制設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了控制、調(diào)度、顯示、報(bào)警及聯(lián)網(wǎng)管理的功能。根據(jù)車輛通行情況，對(duì)斜坡道各道口的信號(hào)燈進(jìn)行自動(dòng)切換控制，指示車輛正確行駛;調(diào)度人員根據(jù)井下交通狀況，通過上位機(jī)手動(dòng)控制，實(shí)施信號(hào)燈閉鎖和交通疏導(dǎo);在終端顯示設(shè)備上實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)跟蹤、監(jiān)測(cè)車輛在斜坡道內(nèi)的分布情況;對(duì)于擅闖紅燈等違章車輛以及由于車輛發(fā)生故障引發(fā)的占道擁堵等異常情況，以聲、光兩種模式給予報(bào)警提示，引起有關(guān)人員注意;對(duì)斜坡道內(nèi)通行的所有車輛的有關(guān)信息進(jìn)行自動(dòng)統(tǒng)計(jì)、分析、查詢等，更便于對(duì)車輛進(jìn)行管理，有效指揮井下交通。這些信息與上級(jí)計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)，也可實(shí)現(xiàn)斜坡道內(nèi)車輛的信息資源共享。

3 應(yīng)用及推廣

井下斜坡道交通指揮系統(tǒng)利用RFID射頻識(shí)別技術(shù)對(duì)車輛進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別，能夠確定車輛唯一性，讀卡距離遠(yuǎn)，車輛識(shí)別率達(dá)到99.9%。該項(xiàng)目通過建立井下車輛指揮調(diào)度平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)井下斜坡道運(yùn)輸?shù)膶?shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和智能管理，切實(shí)保障了井下斜坡道運(yùn)輸安全，提高了運(yùn)輸效率。同時(shí)該技術(shù)將有助于煤礦井下避險(xiǎn)、救援指揮和車輛交通安全，因而對(duì)于安全技術(shù)領(lǐng)域有較大的促進(jìn)和提高作用。通過在安鋼舞陽礦業(yè)公司的上線使用，該系統(tǒng)目前已成為該礦井下交通管理十分重要的技術(shù)手段，極大的提高了運(yùn)輸效率，降低了井下交通安全事故隱患。目前一直應(yīng)用穩(wěn)定，客戶認(rèn)可度很高。這一科技成果的實(shí)現(xiàn)，將為煤礦企業(yè)的安全生產(chǎn)和日常管理上臺(tái)階以及事故急救帶來新的契機(jī)，值得廣泛推廣。

[1]王穎，對(duì)RFID在圖書館應(yīng)用的思考，圖書館工作與研究[J]，2009，(02)

[2]錢瑩，凌云，RFID中間件設(shè)計(jì)研究，電腦與信息技術(shù)[J]，2008，(05)