礦用機車運輸監(jiān)控系統(tǒng)介紹
1.1.設(shè)計原則
煤礦軌道運輸監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)遵循以下設(shè)計原則：
- 遵循“四高”的設(shè)計原則，即高可靠性、高技術(shù)、高質(zhì)量、高效率。vx:gaochao927
- 系統(tǒng)設(shè)計采用*的通信、監(jiān)測、信息處理、計算機等技術(shù)構(gòu)建，以無線傳感器網(wǎng)絡(luò)為技術(shù)基礎(chǔ)的井下機車運輸監(jiān)控系統(tǒng)，使用工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)（或CAN總線）和無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
- 在技術(shù)上應(yīng)達到*性和成熟性的統(tǒng)一，性能上具有很高的安全可靠性；使用上具有維護性和可擴展性。
- 具有完整的知識產(chǎn)權(quán)，并且獲得guo jia an quan標志證書；
- 模塊化原則，硬件都擁有知識產(chǎn)權(quán)，使系統(tǒng)具有較強的擴展能力；
- 可靠性原則，所選設(shè)備具備抵御環(huán)境影響的能力；工作穩(wěn)定可靠；
- *、應(yīng)用、可靠、節(jié)約、后期服務(wù)體系完善的原則。
- 系統(tǒng)能夠融入工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)。
1.2.設(shè)計依據(jù)
《煤礦井下軌道運輸信號設(shè)計規(guī)范》；
《井下軌道運輸信號系統(tǒng)技術(shù)裝備標準》；
《煤礦安全規(guī)程》；
《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計規(guī)范》；
《煤礦安全裝備基本要求》；
《煤礦監(jiān)控系統(tǒng)總體設(shè)計規(guī)范》；
《煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)軟件通用技術(shù)要求》；
《爆炸性環(huán)境用防爆電氣設(shè)備本質(zhì)安全型電路和電氣設(shè)備要求》；
《爆炸性環(huán)境用防爆電氣設(shè)備通用要求》；
《煤炭調(diào)度信息化裝備技術(shù)規(guī)范》；
《監(jiān)測監(jiān)控質(zhì)量標準化實施標準》；
《電子計算機場地通用規(guī)范》。
1.3系統(tǒng)可實現(xiàn)功能
- 精確實時定位功能：
精確定位：定位相對精度小于3米。
精確識別軌道：可以精確識別機車所走軌道，*杜絕因軌道識別不準確而產(chǎn)生信號燈和道岔控制不正確的問題。
高速實時響應(yīng)：設(shè)備狀態(tài)變化到上位機響應(yīng)時間周期可在1秒內(nèi)完成。
- 可視化監(jiān)視功能：
在計算機上以動畫、圖形、表格、漢字等形式實時顯示機車位置、車號、運行方向、運行速度以及井下各道岔位置和信號燈等運行狀態(tài)信息。
- 信號閉鎖功能：
系統(tǒng)根據(jù)機車位置，自動、半自動或手動控制信號燈進行敵對進來信號閉鎖，有效防止，指揮機車運行，提高運輸效率。
- 智能調(diào)度功能：
系統(tǒng)軟件包含具有科學算法的智能調(diào)度模塊。分為全自動、半自動和手動模式。
全自動調(diào)度模式：在全自動調(diào)度模式下，調(diào)度模塊根據(jù)運輸計劃預(yù)先設(shè)定的運輸線路選擇需要的線路給機車。軟件具有行程進路自動沖突檢測功能，還可以給車載機發(fā)送調(diào)度信息，提示司機按照調(diào)度要求駕駛機車，實現(xiàn)自動調(diào)度控制功能。
半自動調(diào)度模式：系統(tǒng)在半自動調(diào)度模式下，調(diào)度員在軟件界面給此輛機車賦予一個運輸行程。軟件具有行程進路自動沖突檢測功能，還可以給車載機發(fā)送調(diào)度信息，提示司機按照調(diào)度要求駕駛機車，從而實現(xiàn)半自動調(diào)度控制功能。
手動調(diào)度模式：進入手動調(diào)度狀態(tài)后，調(diào)度員可以遠程控制道岔、信號燈來開放或閉鎖運輸路線，給車載機發(fā)送調(diào)度信息，提示司機按照調(diào)度要求駕駛機車，實現(xiàn)遠程手動調(diào)度功能。
- 系統(tǒng)報警功能：
上位機可實現(xiàn)超速報警、闖紅燈報警、道岔不到位報警及設(shè)備故障報警等功能，以圖形提示報警并可進行報警報表查詢。
- 車聯(lián)網(wǎng)報警功能：
現(xiàn)場設(shè)備不通過上位機可以實現(xiàn)防追尾（需要配備無線尾燈）、防丟車（需要配備無線尾燈）、防超速、打點報警（需要配備無線發(fā)射器）、人車報站功能（車載系統(tǒng)增加聲光報警器）、彎道報警功能（需配備無線聲光報警器）、雙駕駛室機車雙車載機聯(lián)網(wǎng)等功能。
- 信息管理功能：可以對機車和車皮運行進行自動統(tǒng)計管理，有行車記錄及圖表，并能生成各種生產(chǎn)管理報表。
- 遠程控制功能：
系統(tǒng)軟件可以下發(fā)命令到信號燈、道岔、車載機。對道岔具有遠程集中控制、司機遙控、手動及閉鎖控制方式。
1）集中控制：是由調(diào)度員在地面集控中心的主控微機的圖形上通過點擊道岔指揮機車運行；
2）司機遙控：為機車司機使用司機室的車載機遠距離遙控道岔動作；
3）手動控制：方式為現(xiàn)場人員可以就地操作道岔動作。
4）閉鎖控制：為上位機可以發(fā)送閉鎖命令給道岔設(shè)備，讓現(xiàn)場不能手動或遙控。
- 重演功能：
能全天候24 小時實時記錄系統(tǒng)運行情況，并能根據(jù)記錄的運行數(shù)據(jù)在顯示設(shè)備上重演規(guī)定時間內(nèi)的實際運行過程，為分析事故原因、改進調(diào)度策略提供根據(jù)，記錄存儲時間為一年以上。
- 故障診斷與維護功能:
系統(tǒng)能隨時反應(yīng)系統(tǒng)設(shè)備和傳感器的工作狀態(tài)，能自動進行本系統(tǒng)的故障診斷并完成報警。
- 雙機備份功能：
上位機可采用主備雙系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，確保系統(tǒng)運行的安全可靠性，當任一臺發(fā)生故障時，另一臺備用機可以起到主機的監(jiān)控作用。其中一臺可兼作為工程師站，允許遠程編輯、調(diào)整設(shè)備的運行狀態(tài)和運行參數(shù)。
- 集成聯(lián)網(wǎng)功能：
系統(tǒng)具有OPC軟件功能，能平滑地接入自動化集中控制信息平臺，可直接采用IE瀏覽器瀏覽本系統(tǒng)的監(jiān)控畫面。
- 車皮定位管理擴展功能：
如果在關(guān)鍵軌道路口安裝車輛管理讀卡器，在每個車輛上安裝車皮信標，系統(tǒng)軟件可按位置、車號或車皮號、時間、進行車皮定位查詢；生成運輸生產(chǎn)報表；實時監(jiān)控機車所帶載車皮信息。
- LED屏信息發(fā)布擴展功能：
井下關(guān)鍵路口或停車場接入本公司LED信息發(fā)布屏到系統(tǒng)總線，上位機軟件可發(fā)布信息到LED屏。在系統(tǒng)軟件的信息發(fā)布界面輸入任何文字，就可以讓井下任何一個LED屏顯示想要的信息，顯示的同時還可同步發(fā)語音。
- 視頻監(jiān)控擴展功能：
井下關(guān)鍵路口或停車場安裝本公司網(wǎng)絡(luò)攝像儀，可實現(xiàn)以系統(tǒng)模擬圖為地理信息的視頻監(jiān)控功能。只要在主畫面中點擊需要查看的攝像儀圖標，就可以打開此攝像儀的視頻畫面。
- 無人駕駛調(diào)度擴展功能：
系統(tǒng)具有精確的機車定位及軌道識別能力，具有自動冗余的總線帶寬適應(yīng)性和快速響應(yīng)能力，加上基于科學算法的智能調(diào)度模塊，為后續(xù)無人駕駛調(diào)度功能擴展打下堅實的基礎(chǔ)。只要在每臺機車上增加無人駕駛子系統(tǒng)硬件模塊，不需要再增加其他通信設(shè)備就可以實現(xiàn)無人駕駛運輸調(diào)度系統(tǒng)，因此本系統(tǒng)具有后續(xù)的無人駕駛系統(tǒng)無縫擴展能力，并能有效減少二次投資。
- 其他功能：
各硬件設(shè)備、系統(tǒng)線路自檢功能的查詢，歷史數(shù)據(jù)的顯示、查詢、報表、打印等等。
1.4.系統(tǒng)優(yōu)勢
1.4.1國內(nèi)機車運輸監(jiān)控（信、集、閉）系統(tǒng)比較
性能 | 軌道傳感器+無線收發(fā)器 | 無線傳感網(wǎng) | 本公司：無線傳感網(wǎng)+無源信標 |
定位方式 | 點觸發(fā)定位，定位到區(qū)段。無線收發(fā)器只有車號，不進行定位。 | 無線定位基站坐標范圍定位。 | 定位信標點、速度傳感器、加速度傳感器相結(jié)合的慣性定位方式。 |
定位精度 | 區(qū)段內(nèi)，80-150米 | 15-30米內(nèi)擺動。 | 小于3米，無擺動。 |
定位準確度 | 區(qū)段內(nèi)不準確 | 不太準確，擺動大 | 準確，無擺動 |
定位傳感器抗干多徑擾能力 | 易誤動作 | 好 | 好 |
定位實時性 | 3-5秒 | 3-5秒 | 3-5秒 |
道岔信號燈通訊方式 | 有線，安裝調(diào)試復(fù)雜 | Zigbee無線自組織網(wǎng)絡(luò)，安裝調(diào)試方便 | Zigbee無線自組織網(wǎng)絡(luò)，安裝調(diào)試方便 |
通訊實時性 | 輪詢，系統(tǒng)反應(yīng)在10秒內(nèi) | 輪詢+觸發(fā)，系統(tǒng)反應(yīng)在5秒內(nèi) | 觸發(fā)，系統(tǒng)反應(yīng)在1秒內(nèi) |
車載機通訊方式 | 普通無線收發(fā) | Zigbee無線自組織網(wǎng)絡(luò) | Zigbee無線自組織網(wǎng)絡(luò) |
道岔遙控方式 | 遙控器 | 車載機或遙控器 | 車載機或遙控器 |
車載機功能 | 無線發(fā)射車號、車類型、機車請求信號等。 | 無線發(fā)送車號、車類型、機車請求、控制道岔等。 | 無線發(fā)送車號、車類型、機車請求、控制道岔、控制彎道報警、防追尾、防丟車、超速報警，打點報警、液晶顯示等。 |
精確識別多軌性能 | 軌道傳感器硬件識別，但易誤判。 | 軟件識別，不確定性 | 硬件精確識別多軌。 |
集成彎道報警功能 | 無 | 系統(tǒng)控制或現(xiàn)場無線識別機車報警 | 現(xiàn)場無線識別機車報警 |
軟件機車動畫顯示 | 只能在區(qū)段位置顯示是否有機車，無實時定位動畫。 | 有機車運行實時動畫顯示，精確度一般，有擺動。 | 有機車實時運行動畫顯示，位置精確無擺動。 |
調(diào)度功能 | 具有行程配置功能和區(qū)間閉信號鎖功能。 | 具有區(qū)間信號閉鎖功能 | 具有自動行程配置和區(qū)間信號閉鎖的智能調(diào)度功能 |
能否無縫擴展自動駕駛系統(tǒng) | 無實時定位及與機車通信功能，不能擴展自動駕駛功能。 | 定位及shuanggui識別不精確，不能擴展自動駕駛功能。 | 精確定位及可靠的無線通信協(xié)議，可以擴展自動駕駛功能。 |
千米定位設(shè)備成本(定位傳感器、分站、電源) | 以太網(wǎng)+集散式總線，線路多，器材多，成本高。 | 以太網(wǎng)+無線傳感網(wǎng)，分布式結(jié)構(gòu)，器材成本一般 | 以太網(wǎng)+現(xiàn)場總線+無線傳感網(wǎng)，分布式結(jié)構(gòu)，器材成本低 |
施工成本 | 高 | 一般 | 低 |
施工速度 | 慢 | 快 | 快 |
施工難度 | 大 | 一般 | 簡單 |
調(diào)試難度 | 難 | 一般 | 容易，具有各種調(diào)試設(shè)備和軟件。 |
系統(tǒng)性能總結(jié) | 由于傳感器不穩(wěn)定，無精確實時定位，軟件體驗性差。設(shè)備和線路復(fù)雜，維護困難。 | 由于無線傳感器不能精確定位，軟件處理復(fù)雜，機車在畫面有擺動，識別shuanggui困難，因此系統(tǒng)穩(wěn)定性一般。設(shè)備較少，維護較簡單。 | 由于傳感器能精確定位，機車在畫面無擺動，能精確識別shuanggui，控制邏輯可靠，因此系統(tǒng)穩(wěn)定性好。設(shè)備較少，維護較簡單。 |
1.4.2系統(tǒng)突出特點
KJ482煤礦軌道運輸監(jiān)控系統(tǒng)采用zuixin物聯(lián)網(wǎng)硬件技術(shù)和軟件技術(shù)，對運輸監(jiān)控功能進行深入研究后大膽進行多項技術(shù)創(chuàng)新。本系統(tǒng)除了基本信集閉功能外，具備如下創(chuàng)新功能：
特點 | 說明 |
精確機車定位 | 采用*的慣性定位技術(shù)，定位精度可達3米內(nèi)，準確多軌識別。實時精確動畫顯示機車位置、車號、運行機車狀、車型，方向等。 |
智能調(diào)度機制 | 具有一個智能調(diào)度功能模塊，采用科學數(shù)學模型進行底層調(diào)度運算，可在全自動調(diào)度狀態(tài)下人工參與對機車進行行程設(shè)定，具有全自動調(diào)度、半自動調(diào)度與手動調(diào)度同時進行的科學調(diào)度方式，使國內(nèi)煤礦軌道運輸監(jiān)控系統(tǒng)進入了實用階段。 |
多種車聯(lián)網(wǎng)報警 | 現(xiàn)場設(shè)備不通過上位機可以實現(xiàn)防追尾、防超速、防丟車、打點報警、彎道報警、人車報站、雙駕駛室機車車載機聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)同步等功能。 |
豐富的模塊化擴展功能 |
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1.5．礦用機車運輸監(jiān)控系統(tǒng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
本系統(tǒng)上位機軟件采用B/S構(gòu)架，可以實現(xiàn)多WEB客戶端應(yīng)用。硬件采用CAN總線和以太網(wǎng)作為傳輸層進行通信，現(xiàn)場CAN總線連接的所有無線基站（無線網(wǎng)關(guān)）到CAN-以太網(wǎng)網(wǎng)關(guān)，然后接入上位機所在的工業(yè)以太網(wǎng)。其他所有現(xiàn)場設(shè)備都是通過無線自組織網(wǎng)絡(luò)和無線基站通信。車載機作為移動設(shè)備可以快速在無線基站間數(shù)據(jù)漫游。現(xiàn)場道岔控制器和信號燈等非移動設(shè)備都可以作為無線路由中繼對無線數(shù)據(jù)進行路由，大量減少了設(shè)備使用量，減少了用戶投資。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)見下圖：
