張朝輝

（安徽銅陵有色金屬集團(tuán)股份有限公司安慶銅礦，安徽 銅陵 244000）

礦山進(jìn)行生產(chǎn)工作時(shí)，需要重視主斜坡道，其負(fù)責(zé)連接井下與地面，支持礦山內(nèi)部的物料運(yùn)輸工作，同時(shí)也作為應(yīng)急出口發(fā)揮重大作用，受到礦山井下各方的環(huán)境條件的影響，車(chē)輛行駛過(guò)程中容易產(chǎn)生堵車(chē)及安全事故，正常的礦山生產(chǎn)工作也會(huì)因此而受到影響，為了能夠有效消除行車(chē)安全隱患，需要做好監(jiān)測(cè)車(chē)輛的相應(yīng)工作，本文以安慶銅礦項(xiàng)目為例，研究其斜坡道處信號(hào)燈與車(chē)輛監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)情況，提升該銅礦生產(chǎn)活動(dòng)的安全效益。

1 項(xiàng)目概況

安慶銅礦的斜坡道口高程為+50m，其井下最深部位的標(biāo)高為-900m，斜坡道總長(zhǎng)度在7.5km左右，斜坡道主要由斜坡道口和中段等18個(gè)出入口共同構(gòu)成，標(biāo)高分別為-900、-880、-820、-760、-700、-640、-618、-580、-560、-510、-460、-400、-385、-340、-280、-220、-180。主斜坡道中設(shè)置了方便會(huì)車(chē)的調(diào)車(chē)場(chǎng)，需要在一定范圍內(nèi)設(shè)置可監(jiān)控測(cè)量的控制系統(tǒng)，具體覆蓋范圍為斜坡道口處到-900m區(qū)域，監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與后續(xù)實(shí)施工作分兩期開(kāi)展，本文主要針對(duì)其設(shè)計(jì)要點(diǎn)展開(kāi)探討。

2 綜合控制系統(tǒng)組成分析

設(shè)計(jì)斜坡道信號(hào)燈以及車(chē)輛綜合監(jiān)控系統(tǒng)時(shí)，主要對(duì)巷道中的需要承擔(dān)運(yùn)輸任務(wù)的眾多車(chē)輛進(jìn)行有效控制，主體指各型無(wú)軌車(chē)輛，這些車(chē)可幫助運(yùn)輸采礦輔助設(shè)備、物料與采礦生產(chǎn)人員。在實(shí)施綜合控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作時(shí)，需要合理調(diào)用以下幾種設(shè)備，形成科學(xué)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，通過(guò)多級(jí)CAN控制網(wǎng)絡(luò)來(lái)滿(mǎn)足控制條件，監(jiān)控裝置可直接分布到透明網(wǎng)橋、控制器與讀卡器等處。

2.1 讀卡器

讀卡器包含一個(gè)微功率射頻收信機(jī)、控制單片機(jī)及一個(gè)CAN總線(xiàn)接口，2.4GHz收信機(jī)負(fù)責(zé)接收接近它的車(chē)輛識(shí)別卡發(fā)出的識(shí)別碼。單片機(jī)實(shí)現(xiàn)與射頻接收機(jī)及CAN總線(xiàn)的數(shù)據(jù)通訊，將接收到的車(chē)輛位置信息實(shí)時(shí)傳送給主控機(jī)。

2.2 識(shí)別卡

識(shí)別卡是一個(gè)射頻數(shù)據(jù)發(fā)射機(jī)，安裝在被監(jiān)測(cè)的移動(dòng)目標(biāo)上，它不斷發(fā)送一個(gè)唯一的識(shí)別ID碼(車(chē)輛識(shí)別卡為一字節(jié))，這一ID碼隱含了該目標(biāo)的特征：當(dāng)其經(jīng)過(guò)巷道中某讀卡器時(shí)，讀卡器接收到此ID碼，并主動(dòng)將此ID碼連同自己的節(jié)點(diǎn)地址一起向監(jiān)控機(jī)發(fā)送。監(jiān)控機(jī)在收到上述數(shù)據(jù)后.，經(jīng)過(guò)分析處理，便可確定該車(chē)輛(識(shí)別卡)在巷道中的當(dāng)前位置，并以圖像形式在顯示器上顯示。

2.3 信號(hào)燈控制器

讀卡器的情況與信號(hào)燈有一定的相似性，同屬于總線(xiàn)系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)之一，監(jiān)控裝置可將指令發(fā)出，控制器在接收指令之后可運(yùn)行，提供綠燈與紅燈兩種控制信號(hào)，發(fā)送出控制信號(hào)的同時(shí)，監(jiān)控裝置也能夠有效接收應(yīng)答信號(hào)，控制器可定時(shí)對(duì)總線(xiàn)系統(tǒng)實(shí)施檢測(cè)，一旦出現(xiàn)信號(hào)中斷的情況，信號(hào)燈中的紅燈將呈現(xiàn)常亮狀態(tài)，并伴有閃爍，以此提示故障。單臺(tái)控制器可在同步條件下對(duì)4到8個(gè)信號(hào)燈進(jìn)行控制，信號(hào)燈與控制器均從外部電源處獲取運(yùn)行需要的電源動(dòng)力。

2.4 CAN接口卡

CAN接El電路包含CAN控制器及CAN收發(fā)器。后者使讀卡器成為CAN總線(xiàn)的一個(gè)節(jié)點(diǎn)，且節(jié)點(diǎn)數(shù)可達(dá)110個(gè)以上。CAN總線(xiàn)支持發(fā)射失敗自動(dòng)重發(fā)及錯(cuò)誤計(jì)數(shù)器超限節(jié)點(diǎn)自動(dòng)離線(xiàn)的技術(shù)，極大地增加了系統(tǒng)的可靠性。

2.5 網(wǎng)橋系統(tǒng)

網(wǎng)橋內(nèi)部電路主要由一片單片機(jī)控制兩個(gè)CAN節(jié)點(diǎn)，用于變換通訊速率，延伸通信距離，增加節(jié)點(diǎn)數(shù)目，起濾波和隔離作用。

3 設(shè)計(jì)要點(diǎn)

3.1 遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)計(jì)

該綜合監(jiān)控系統(tǒng)具有遠(yuǎn)程監(jiān)控的優(yōu)質(zhì)功能，主要通過(guò)遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)設(shè)備實(shí)現(xiàn)，將客戶(hù)端軟件安裝到計(jì)算機(jī)中，可直接運(yùn)行車(chē)輛監(jiān)視系統(tǒng)，在授權(quán)的條件下，該系統(tǒng)還具備控制的功能，以此來(lái)遠(yuǎn)程控制車(chē)輛。

3.2 實(shí)時(shí)監(jiān)控設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)信號(hào)燈與車(chē)輛監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，監(jiān)控裝置的顯示器可通過(guò)實(shí)時(shí)顯示的方式展現(xiàn)出運(yùn)輸量比較大的巷道之中監(jiān)控系統(tǒng)布局情況，及時(shí)做出必要的調(diào)整，同時(shí)處于巷道內(nèi)部的信號(hào)燈的實(shí)施分布情況也可被有效顯現(xiàn)。大巷道中的不同車(chē)輛對(duì)應(yīng)的車(chē)號(hào)與其具體位置可精準(zhǔn)顯示，車(chē)輛當(dāng)前的具體行駛方向也能夠呈現(xiàn)出來(lái)，系統(tǒng)還提供監(jiān)測(cè)區(qū)域范圍內(nèi)的車(chē)輛數(shù)量與運(yùn)行狀態(tài)等信息。在該系統(tǒng)下，查閱車(chē)輛信息的工作也因此而變得更加便捷，可查詢(xún)的信息包括駕駛員姓名、車(chē)輛型號(hào)與具體車(chē)號(hào)等，當(dāng)出現(xiàn)車(chē)輛違章的情況后，除了可直接呈現(xiàn)出報(bào)警畫(huà)面之外，光報(bào)警與聲報(bào)警系統(tǒng)可同時(shí)啟動(dòng)，系統(tǒng)可智能化地依照時(shí)間順序，一一保存報(bào)警信息，以備后續(xù)查看。

3.3 信號(hào)燈控制設(shè)計(jì)

該系統(tǒng)除了監(jiān)測(cè)車(chē)輛運(yùn)行情況，還必須對(duì)信號(hào)燈進(jìn)行有效監(jiān)控，因此在設(shè)計(jì)過(guò)程中需要做好信號(hào)燈自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作，在掌握巷道中的車(chē)輛位置信息之后，系統(tǒng)可借助自動(dòng)控制信號(hào)燈的功能，對(duì)車(chē)輛實(shí)施有序指揮，使車(chē)輛能夠停在錯(cuò)車(chē)場(chǎng)中或者直接進(jìn)入到某一處指定區(qū)域中，在信號(hào)燈控制系統(tǒng)的科學(xué)指導(dǎo)下，巷道將形成更強(qiáng)的車(chē)輛通過(guò)能力。除了自動(dòng)運(yùn)行信號(hào)燈控制系統(tǒng)之外，還可通過(guò)人工干預(yù)的方法來(lái)直接干預(yù)信號(hào)燈，如果巷道中的車(chē)輛出現(xiàn)了非常規(guī)運(yùn)行情況，包括車(chē)輛在礦區(qū)的巷道內(nèi)部出現(xiàn)突發(fā)性事故，斜坡道因此而出現(xiàn)堵車(chē)的問(wèn)題，調(diào)度人員需要切換至人工控制系統(tǒng)，改變信號(hào)燈狀態(tài)，堵車(chē)事故處理完畢后，系統(tǒng)可恢復(fù)至正常狀態(tài)。

3.4 定時(shí)自檢設(shè)計(jì)

在設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)，還增設(shè)了定時(shí)自檢的功能，也可手動(dòng)調(diào)節(jié)該功能，如果系統(tǒng)中的讀卡器與信號(hào)燈形成故障，系統(tǒng)可借助圖標(biāo)指示的方法來(lái)提示故障設(shè)備的信息，確保斜坡道監(jiān)控系統(tǒng)存有的故障問(wèn)題能夠被快速處理，監(jiān)控系統(tǒng)也能夠迅速恢復(fù)其正常狀態(tài)。

3.5 重演設(shè)計(jì)

系統(tǒng)兼具重演與存儲(chǔ)的功能，主要存儲(chǔ)3天內(nèi)的車(chē)輛運(yùn)行信息，調(diào)度員可在有需求時(shí)，回放3天時(shí)間內(nèi)，所有時(shí)段的車(chē)輛運(yùn)行狀況，在出現(xiàn)事故后，持有可靠的依據(jù)，形成更加客觀可信的事故分析結(jié)果。

4 技術(shù)特性分析

把握該斜坡道監(jiān)控系統(tǒng)的綜合技術(shù)特性，改善設(shè)計(jì)效果，通過(guò)系統(tǒng)對(duì)目標(biāo)車(chē)輛進(jìn)行監(jiān)控時(shí)，需要使用非接觸型射頻技術(shù)，連接讀卡器與識(shí)別器時(shí)，主要發(fā)揮射數(shù)字化通訊技術(shù)的作用，精準(zhǔn)把控識(shí)別卡的發(fā)射功率，系統(tǒng)的實(shí)際通信距離也在控制范圍內(nèi)，CRC支持校檢數(shù)據(jù)的工作，確保射頻傳感器免受外部使用環(huán)境的影響，減少系統(tǒng)維護(hù)次數(shù)，延長(zhǎng)系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用時(shí)間。識(shí)別卡也使用了先進(jìn)程度比較高的猝發(fā)技術(shù)，可規(guī)避碰撞現(xiàn)象帶去的風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題，使電池也能夠具有更長(zhǎng)的使用壽命。CAN總線(xiàn)技術(shù)也發(fā)揮了重大作用，其可對(duì)多主機(jī)系統(tǒng)給予可靠支持，同時(shí)也給非破壞性總線(xiàn)仲裁技術(shù)創(chuàng)造了良好的使用條件，在總線(xiàn)系統(tǒng)中，即使出現(xiàn)多處節(jié)點(diǎn)在同一時(shí)間輸送信息的情況，時(shí)間與信息資源都不會(huì)形成損失情況。CAN總線(xiàn)系統(tǒng)的實(shí)際通信距離也比較長(zhǎng)。

5 結(jié)束語(yǔ)

本銅礦開(kāi)采項(xiàng)目中使用的綜合監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)能夠快速傳遞斜坡道車(chē)輛的相應(yīng)位置信息，將其直接呈現(xiàn)到監(jiān)控裝置的屏幕上，工作人員能夠根據(jù)這些信息來(lái)掌握礦山中的車(chē)輛的運(yùn)行情況，根據(jù)交通規(guī)則的具體要求進(jìn)行控制，使井下可保持良好的交通秩序。實(shí)際應(yīng)用該監(jiān)控系統(tǒng)后，車(chē)輛行駛合理化程度增強(qiáng)的同時(shí)，采礦生產(chǎn)效率也得以大幅提升，礦區(qū)內(nèi)交通事故的發(fā)生率也隨之降低。