智能矿山车辆综合管理系统研究

智能矿山车辆综合管理系统研究

蔡毅1,2

（1.中煤科工集团重庆研究院有限公司，重庆  400039；  2.瓦斯灾害监控与应急技术国家重点实验室，重庆 400037）

摘要：随着信息化、智能化的发展，智慧矿山应运而生，已成为煤矿企业未来发展的必经之路。针对智慧矿山的建设难题，相关学者展开了深入的研究。尽管已经进行了许多智慧矿山系统的设计，但是井下车辆及人员的定位及管理仍然存在定位不准确、管理混乱等现象，因此井下车辆定位管理体系还有很大的进步空间。基于此，本篇文章对智能矿山车辆综合管理系统进行研究，以供参考。

关键词：智能矿山；车辆；综合管理系统

引言

2021年我国发布《煤矿智能化建设指南》方案，指南中明确指出：重点突破智能化煤矿综合管控平台、智能综采（放）、智能快速掘进、智能主辅运输、智能安全监控、智能选煤厂、智能机器人等系列关键技术与装备，而随着矿山物联网技术的不断发展，智能主辅运输的要求在逐步提高，针对不同的工况环境下有轨/无轨运输的智能化管理包括：运输设备的状态、指引路线、无人驾驶、辅助运输、联动控制等各种信息的采集、跟踪、管理、预警、监控；对定位技术的精准度应用需求将会越来越多，同时各种管控平台的建设对于多系统的融合、联动、GIS地图的显示与调用要形成全方位的互动。

1矿用车辆管理系统

（1）车辆管理系统软件。功能包括监测、管理、存储和查询、显示、打印、人机对话、自诊断、双机切换、广播、实时多任务等，具体为：①监测功能：监测携卡车辆出/入井时刻、出/入巷道方向、位置及编号、运行方向及工矿信息等；②管理功能：数据配置、驾驶配置、车辆任务调度及考勤；③存储和查询功能：时间查询、部门查询、车辆查询、司机查询；④显示功能：系统应在GIS地图上进行显示车辆的具体信息；⑤打印功能：运行车辆信息报表可打印；⑥人机对话功能；⑦自诊断功能：当系统内设备故障时,报警并记录故障时间和故障设备；⑧双机切换功能；广播功能：对全矿井的标识卡进行信息播报；⑨实时多任务功能：系统能实时传输、处理、存储和显示信息。（2）矿用本安型车辆标识卡。采用3.3V可充电磷酸铁锂电池供电，在入口端串联2个二极管用于ib本安保护，经过DC/DC稳压芯片降压后对各模块进行供电。核心主板CPU通过定位芯片DW1000及无线运放芯片PA向矿用本安型读卡器发送定位信号，读卡器在接收到标识卡数据信号后返回带有时间戳的数据响应信号，经过信号交互后用UWB信号飞行时间×电磁波速度推算出当前距离，完成定位算法。同时通过核心主板CPU控制语音广播及警告指示实现语音广播、紧急求救等功能。（3）矿用本安型车载终端。车载终端主要完成车辆的调度管理、轨迹导航、辅助驾驶、信息采集等，终端由隔爆兼本安型车载稳压电源供电，核心主板CPU通过UART接口与MAX485芯片通讯构成RS485总线电路；通过UART接口与PCA82C251芯片通讯构成CAN总线电路；通过I2C接口与终端交互显示屏通讯将调度管理、轨迹导航、辅助驾驶、信息采集等数据发送到屏幕中；通过IO/IO接口与WIFI芯片、RJ45芯片通讯构成有线及无线数据传输；通过IO/IO接口与UWB芯片进行数据处理完成矿用本安型车载终端的定位设计。

2问题描述及相关参数定义

煤矿车辆多属于辅助运输车辆，通常包括防爆人车、皮卡车、材料车、无轨胶轮车等，其车辆调度系统可描述为:车辆通过单个调度中心，运用多种车型车辆，为多个节点运输货物，在保证运输总成本和碳排放量最小的情况下，合理规划运输路径。为详细阐述研究内容，作出以下假设:各节点坐标、货运量均已知且货运量不超过运输车辆装载量;车辆从调度中心出发运输完成后回到该调度中心;各任务节点仅由1辆车服务1次;运用不限数量多种车型进行运输，各车型的载重量、碳排放量、运输成本等均不相同。

3车辆综合管理系统功能目标

（1）车辆实时定位监控。通过系统可以实时查看井下所有车辆的状态及位置信息，可以对单独车辆进行追踪监控，查看车辆的状态，实现对全矿井下车辆和驾驶人员的动态精准管理。（2）车辆运行状态监控。系统可显示所有车辆的运行轨迹，当某一车辆长时间处于停滞状态或脱离原始运行轨迹，监控人员可以及时发现并做出相应的应对措施，进行车辆调度或警示驾驶人员安全驾驶。（3）车辆智能调度。系统可以根据井下车辆的位置，对需要车辆辅助的地点进行就近原则调度，并进行线路规划实现路径导航，完成车辆调度智能化，提高井下生产率。（4）人员精准定位及监控。人员佩带定位设备，可以实时显示人员位置，对人员出入点进行监控，防止人员进入危险区域。同时监控人员的安全操作行为，避免人员出现违规操作，对违规操作行为及时进行警示，提高矿山人员及车辆的安全性。（5）报警功能。当人员在禁止进入车辆的情况下违规操作车辆，会触发报警装置，并及时上传到监控中心；监控中心可及时进行处理，保证人员及车辆的安全。（6）应急救援。当人员健康监测设备检测到人员出现身体状况异常时，可以触发报警装置，并能实时显示在监控中心，以便及时进行救援。当车辆及人员工作环境发生异常变化，监控中心可及时提醒人员及车辆撤出危险区域，并可实时查看井下人员撤退情况以防止人员掉队、出现危险。

4煤矿车辆智能调度管理技术应用的框架创建

为了实现煤矿车辆智能调度管理的目标，要构建智能调度管理技术应用的框架，利用物联网技术，集成车辆在安全运行管理中的各个设备，将其中有关联的数据提取出来，整合在一起，做好信息的分类存储、整合与分析，实时进行数据信息的更新，细化数据的分析结果。结合具体的业务流程以及岗位职能，向业务的管理者提交处理后的数据，共享给煤矿车辆智能调度的执行者。例如在某一煤矿开采的项目管理中，设置了7号航道，借助internet技术体系结构，要继承安全运行管理的设备，提高煤矿车辆智能调度的管理水平，强化运输效率，将有关的数据链路动态化的记录下来，明确业务流程业务功能，向管理者提交分析结果。创设完善的煤矿车辆智能调度的技术框架，由设备层发送信息，传输到后端服务中，进行数据的存储和处理；对人的坐标位置进行计算，获取车的具体位置；借助定位标识卡数据流的功能，强调准确的人车坐标位置计算结果。车载终端接收到后端服务终结点的消息，通过读取信息，接收消息，获取服务器的数据，做出一定的响应；后端服务将信息发送给车载终端，将运料任务等数据向车载终端传输，司机若是处于空载状态出井，查看车载终端中的信息之后，可以获取新的运料任务投入到运行中。该框架运行提高了料车的运输调度水平，充分发挥出了料车的智能调度优势，提高了运输效率。

结束语

在科技时代，煤矿车辆的应用已愈发普及。在煤矿车辆的应用中，利用智能调度管理技术对车辆进行准确的定位，合理地进行车辆资源的调配，实现对调度管理技术的升级；利用数据分析和综合调度管理平台，准确的分析车辆的运行轨迹和效能，制定可行的煤矿车辆使用计划与方案；在智能调度管理的技术应用中，保证煤矿辅助运输系统的高效运转，以增强煤矿产业的生产效率，创造更高的经济价值。

参考文献

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作者简介：蔡毅（1984-），四川省宜宾市人，工程师，本科。2004年毕业于重庆大学电子信息工程专业，主要从事瓦斯监测系统现场应用技术、仪器仪表、综合自动化等方面的研究与技术推广等工作。