宋阳
中国煤炭科工集团太原研究院 山西省 太原市 030000
摘要：无轨胶轮车辅助运输作为一种新兴的辅助运输方式，近年来在我国得到了迅速的推广应用。然而在井下各叉道口、错车场巷口未设信号牌的情况下，该运输方式容易引起车辆在某区域内发生阻塞，导致车辆频繁倒车，因此，有必要安装、使用监测监控装置。文章介绍了一种无轨胶轮车监控系统的组成、工作原理、调度方式和使用中需要注意的一些问题。
关键词：辅助运输；无轨胶轮车；监控系统
无轨胶轮车调度监控系统以先进的RFID(Radio Frequency Identification)电子技术、网络技术、计算机信息技术、自动化控制技术、现代化通信技术为基础，由地面监控主机、系统软件、井下分站、位置识别读卡器、信号牌、车辆标识卡等组成[5]。该系统集监控、调度、闭锁于一体，主要功能：①矢量图模拟显示：使用矢量图实时模拟显示井下胶轮车运行状态、位置和各行车线路的行车、闭锁状态；②无线定位：准确定位井下车辆当前位置、行驶方向、运行速度等信息；③区域／巷道闭锁：包括分布式自动单向行车闭锁、区间闭锁、排他闭锁和线路闭锁等；④交通指示牌指示；⑤车辆调度；⑥巷道会车控制；⑦车辆信息监管。
一、系统结构及运行原理
1.1系统结构
无轨胶轮车监控调度系统针对井下无轨胶轮车辅助运输系统设计，具有车辆监测、交通调度管制、人员定位信息融合等功能，主要由监控主机、监控备机、LED显示屏、矿用交换机、车辆管理分站、读卡器、车载识别卡、信号灯及其他必要设备组成。其中，由监控主机、监控备机、打印机及地面交换机等设备组成的地面监控中心作为第一级网络，该级网络负责数据的汇集、分析处理、存储、显示、发布、调度任务编制及执行；第二级网络由井下以太网通信平台、车辆管理分站组成，该级设备在井下采用分布式布局，增强其信息传输的可靠性和稳定性，负责把采集的信息及时上传，快速转发地面命令；第三级网络由读卡器、信号灯及车载标识卡组成，该级网络负责实时采集井下车辆位置信息并上传至车辆管理分站，控制井下红绿灯显示状态。
1.2系统运行原理
将车载标识卡固定在无轨胶轮车上，在系统中心站软件建立识别卡ID号与车辆信息一一对应并存储，确保车辆卡号的唯一性。车载识别卡和读卡器组成的无线识别系统工作在2.4GHz微波频段，车载识别卡周期性地按约定格式发射加密的ID号。在读卡器的接收区域，读卡器接收到微波信号，经过低噪声放大、解调及校验，确定接收数据有效后，进行声、光提示，存储标识卡信息及接收时间，进行信息上传。车辆管理分站收到读卡器采集到的车辆位置数据后立即对该位置的交通信号灯进行控制调度，如果2个避车巷道之间没有车辆，路段两端的信号灯通过固定时间来切换指示状态以分配路段权限，避免信号灯全红导致效率降低，信号灯全绿存在安全隐患，1号车看到红灯会在避车硐室处等待，2号车可以进入路段。如果闭锁路段内没有车辆，路段处于空闲调度状态，1号车将得到调度。1号车进入路段之后，该路段被占用，这时2号车将禁止进入路段，信号灯不再切换，必须等待1号车走出路段，路段资源被释放，2号车才能进入路段。同时，系统在地面中心站可对信号灯状态进行强制控制，实现井下车辆的人工调度。
二、系统软件设计
无轨胶轮车监控调度系统软件运用．NET技术，采用面向对象的可视化编程工具VC2003开发平台设计开发，数据库为SQLServer2005、服务器操作系统为Windows2000／2003，网络通信采用Soket2.0，动态网页利用ASP、ActiveX、JAVA等开发工具，Web Service采用3层架构。
(1)系统管理模块：主要完成用户管理，包括用户的新建、修改、删除等；用户权限管理；系统参数设置功能，如报警参数、数据库配置参数等。
(2)设备定义模块：主要负责对系统中接人设备的逻辑定义，如定义车辆管理分站、通信链路、读卡器、信号灯等设备的逻辑地址、设备类型、安装位置等。
(3)系统通信模块：主要完成主机和车辆管理分站、数据接口或网络交换机之间的数据收发及通信协议解析的功能。
(4)数据分析模块：主要完成井下车辆定位、轨迹跟踪、当前位置查询、行进方向准确判断、交通指挥的功能。
(5)系统日志模块：主要提供系统运行过程中用户操作El志，车辆管理分站、读卡器、信号灯等设备运行状态日志，系统通日志等，以供系统维护和故障分析。
(6)系统帮助模块：主要包括系统软件的操作说明。
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三、车辆管理分站设计
3.1车辆管理分站主电路设计
车辆管理分站主电路主控芯片选用32位微控制器，满足系统对分站的快速控制实时性要求。陔处理器集成了ARM7TDMI—S内核，具有大容量的内部Flash和SRAM，提供UART、l0／100Mbit／s快速以太网口、CAN接口、SD／MMC卡存储接口等外围接口。由地面监控主机或就地遥控设置分站初始化参数，分站根据初始化信息采集相应传感器信息，执行对应的逻辑算法，生成新的显示状态并控制输出。分站与地面中心站保持通信，将采集到的信息及执行的控制逻辑传送到地面数据库服务器保存，
3.2控制调度算法设计
为了满足系统的实时性，在车辆管理分站上设汁和实现系统的控制调度算法，完成对车辆轨迹、查询等管理功能。系统设计基于平台型并发机制的分布式调度控制模式，实现可脱网工作。调度算法中涉及的重要数据结构如下：
Uintl6carmap[5][8]／／保存每个读卡器读到的调度车卡，Ri(1≤i≤8)表示车辆管理分站中的第i号读卡器，分站为每个读卡器分配5辆车的调度信息。
Uint8carnum[8]／／统计每个读卡器下经过的调度车辆的数目。
Uint8idletime[4]／／统计路段空闲的时间。
Uint8statelight[8]／／记录灯下发状态。
Uint8lightback[8]／／记录灯回发状态。
Uint8lightcmdE8]／／中心站手动下发的等状态。
车辆管理分站上电初始化完成之后，通过CAN等总线与读卡器通信，将读卡器上传的车辆信息保存至上传队列，并分析车辆信息，通过判断和计算生成分站的调度结果。车辆管理分站调度实验室测试记录，当巷道无车辆时，车辆调度采用地面的交通调度机制，通过中心站配置好的时间来进行自动调度；当巷道有车辆时，车辆管理分站根据调度算法发出信号灯新状态，优化巷道资源分配。通过设计新型通信协议，保障了调度的实时性，满足现场的调度要求。
四、系统技术创新点
(1)系统对井下车辆进行分布式自动控制调度，对车辆的行进方向进行准确判断，并通过信号灯对行进车辆进行交通指挥。
(2)系统能对井下的车辆进行定位、轨迹跟踪、当前位置查询，为井下的车辆管理提供有效的管理手段。
(3)系统采用总线技术实现了区域之间车辆信息的快速交互，保证了车辆调度的可靠性和实时性。
(4)系统采用高效的控制调度算法，保证了井下车辆的快速控制调度能力。
(5)系统采用可靠的无线信息交互技术，可以将井下车辆运行参数信息传输到地面控制中心。
(6)系统具备很强的兼容性，井下车辆读卡器与井下人员定位读卡器可以共用，使人员定位考勤管理系统和胶轮车运输监控调度系统合二为一。
结语
无轨胶轮车监控系统的使用使地面调度人员可迅速准确的掌握井下巷道车辆的运行情况，实时对胶轮车运行状况进行监控。通过控制信号机实现对井下车辆的调度控制。可通过数据分析确认违章司机名单、时间及地点。提高了对井下车辆指挥调度的速度和准确性，减小了影响安全生产的事故的发生频率，取得了良好的效果。
参考文献：
[1]田华．胶轮车运输监控系统在煤矿的应用[J]．工矿[J]动化，2012，38(9)：11912O．
[2]张良库，姚少武．我国煤矿无轨胶轮车的现状及发展方向[J]．科技情报开发与经济，2011(27)：l59161．
[3]魏臻，徐自军，陆阳，等．采用分布式控制技术的斜巷轨道运输车辆定位与跑车自动防护[J]．煤炭学报，2010，36(5)：855860．
[4]赵立厂．矿用胶轮车运输信号系统的分布式架构设计[J]．工矿自动化，2012，38(9)：l01lO3．
论文作者:宋阳
论文发表刊物:《防护工程》2018年第18期
论文发表时间:2018/11/14
标签：车辆论文; 井下论文; 胶轮论文; 系统论文; 分站论文; 读卡器论文; 信号灯论文; 《防护工程》2018年第18期论文;