摘要：KJ539机车运输监控系统是将现代网络、数据通信、GIS地理信息、计算机、多媒体等技术相融合，形成网络、数据通信、GIS信息合一的综合信息平台和管理平台，本文介绍了系统的基本架构、主要工作原理及主要功能特点。
关键词：机车；运输监控；ZigBee
“安全监控”是预防安全隐患的重要措施。随着国家对矿山安全重视程度和监控力度的不断加强，矿山企业在各种安全措施、生产监控系统方面的投入逐年加大。有效改善了矿井的安全生产状况，对保证矿山的安全和正常生产起到了重要的作用。
井下运输是矿山安全生产的重要组成部分。传统的煤矿井下机车监控多采用以下两种类型：1、基于轨道传感器的机车监控系统，缺点是为了获取机车位置信息，在轨道上安装大量的位置传感器，采用这种安装形式的传感器易损坏且定位精度差；2、基于射频识别 （RFID） 技术的定位方法，但 RFID 技术在通信过程中也容易因信息碰撞而丢失。针对井下特殊环境和传统机车监控方法的不足，提出了基于嵌入式和 ZigBee 技术的井下机车监控系统的设计方案。该系统具有功耗低、成本低、网络具有自组织性、网络容量大、响应速度快、抗干扰性强、定位范围广且精确高以及漏检率和误码率低等特点，能很好地满足矿井机车监控的需要，具有一定的先进性和实用性。
1.系统概述
“KJ539机车运输监控系统”，是用于恶劣环境的分布式工业控制系统，系统以工控机为控制核心，在主控室对井下的机车运输实现实时监控和自动调度。能实时显示井下机车位置、车号及信号灯、区段占用情况，自动实现敌对进路的闭锁，不允许敌对信号同时开放，保障机车运行的安全性。司机按照信号灯显示的情况行驶，提高了机车运输效率及安全性。系统能随时反映每段设备的工作状态；故障自动诊断、报警，记录运行过程数据，具有报警、自动记录运行过程数据以及打印报表等功能。监控系统能实现岔位信号上传并实现道岔的集中监视和控制，同时实现机车车载按键遥控功能。
2.系统结构
系统按照位置分为井上和井下两部分，井上部分主要由交换机、显示设备、监控主机和局域网各终端等组成。它根据井下传输来的信息，直观、清晰地显示矿井机车、信号灯和道岔的信息，并可根据显示的信息实时对井下机车进行调度。井下部分主要由网关、基站、信号灯、道岔、车载机和弯道报警器等组成，它主要负责对井下机车信息、信号灯信息和道岔信息的采集和处理，并传输至井上。
井下部分又分为两级网络：1、一级网络：网关通过光缆相连至井下环网，上传至调度室，并通过无线方式与基站互传数据；2、二级网络：基站以无线的方式收集井下其他终端设备的信息，传输至网关，并将网关发下来的命令传输给其他终端设备。
3.系统原理
3.1 网关的基本工作原理及功能
3.1.1工作原理
监控网关通过网络光缆，一方面接受工控机的访问，将所收集的检测信息整理打包，上传给工控机，同时接受工控机下发的控制指令；另一方面矿用本安型胶轮车运输监控网关自己将不停地对所连接的检测设备进行检测，如接收器胶轮车累计请求信息、显示器和弯道报警器的回测信息等，并下达控制命令，控制显示器。具体处理过程如下：
监控网关对显示器的处理过程：网关除按上位机命令以编码方式发送显示器点灯模式外，还不停地检测显示器的显示状态，并判断是否与命令模式一致，否则就向上位机告警。如果和分站失去通讯时间超过10秒，则显示器将自动归为显示器初始模式。
监控网关对接收器信息的处理过程：接收器将从天线接收到的信号转换成编码信号传给系统网关，系统网关将这些编码转换成固定代码，如：车类、行车方向等各种请求，然后传送给上位机。
3.1.2 功能
网关直接挂接在光缆上与工控机通讯。
采集监测设备发来的信息，整理后发送给工控机，同时接收工控机发来的控制命令。井下系统网关能随时应答上级站的定向查询，保持和上级站的联络，接收上级指令，经过内部分析控制下级设备动作，并能将下级设备工作情况反馈到上级站。
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网关检测传感设备、执行设备及线路的完好情况，在发生故障时上报工控机，以维护设备安全。
网关可对通过车辆的状态进行采集和分析，并可传输至工控机进行显示。
3.2 基站的基本工作原理
基站通过接收车载机、信号灯、道岔等设备的信号，传输到相应的网关，通过网关上报工控机，检测机车编号、位置、方向、道岔和信号灯的状态等信息。
系统运行时，车载机将车号编码及调度、管理所需的其它编码信息键控调制后用无线电的方式发送出去，这些信息被安装在巷道各监测点的基站接收后，传给网关，再由网关通过网络传至上位机监控系统，从而使系统实时显示车号、车类等信息。
3.3 信号灯的基本工作原理
信号灯的设计是采用高亮发光二极管显示信号状态，采用红绿亮色显示，能直接指示机车的运行方向，通过系统网关的控制命令实现红、绿灯单面控制显示。红灯--禁止通行，绿灯--可以通行。
所有设计均参照安全规程要求。供电部分由本安电源提供12V直流电源。
信号灯的基本工作原理是：系统根据路段占用情况和胶轮车位置状况，决定对信号灯发出何种显示信号命令，信号灯接收显示信号命令时，显示所需的信号，如红灯或绿灯。同时信号灯也将自身当前显示模式，回送给系统网关，以告知自身显示状态。若信号灯与系统失去通讯，10秒钟后自动复位。
3.4 道岔装置的工作原理
首先由调度员发出操作命令或计算机自动发出控制命令后，通过网络传到司控道岔所在系统网关，由系统网关再发控制命令，控制命令以编码的形式传送到司控道岔执行器内，执行器执行命令。 控制功能：
工控机控制：在与KJ539系统联通后，由工控机自动控制，此时其它控制无效；
本机控制：可以外接本机按钮，实现本地控制，此控制方式仅当工控机解锁后才有效；
远距离遥控控制：1台或多台司控道岔装置集中在一起时，用1台车载遥控器就可实现远距离集中控制；
手动转换：在停电或控制电路出现故障时，可用手动按钮直接操作电磁阀来转换岔尖方向；
4.系统主要功能
4.1 定位功能
（1）实时定位跟踪：对井下移动车辆的实时位置、运行轨迹、分布情况等进行定位跟踪，并记录他们在各区域及各监测点的停留时间。
（2）定位显示：可在计算机终端或LED显示器设备上，以电子地图、汉子、表格等形式，实时显示井下车辆的定位信息。
4.2 监控功能
（1）安全监测监控：对各巷段交通道口的信号灯标识，进行自动切换及联动控制；对井下车辆移动对象安全监测。
（2）紧急事件处理：当矿井发生紧急情况时，系统可以提供车辆和驾驶远在各区域的分布信息，系统可以提供井下各区域车辆和人员的最新历史分布信息，辅助指挥人员制订救援方案。
（3）无线视频监控：通过在大型胶轮车上安装无线摄像机，可实现对胶轮车经过的巷道进行监控，实时了解巷道内的人员、车辆的情况。
4.3 调度功能
调度员可通过监控主机，根据井下车辆位置、交通状况等信息，编组分配车辆运输任务；也可根据紧急调度的需要，控制信号指示灯。
5.结论
KJ539机车运输监控系统作为感知矿山物联网的组成部分，具有技术先进、性能可靠、操作简单、易于维护等优点，它的安装，将为煤矿行业起到很好的示范作用。
论文作者:辛广磊
论文发表刊物:《基层建设》2017年第25期
论文发表时间:2017/12/6
标签：网关论文; 井下论文; 机车论文; 信号灯论文; 系统论文; 信息论文; 道岔论文; 《基层建设》2017年第25期论文;