杨村煤矿移动视频技术在机车运输调度系统中的研究与应用

范宝贵 黄富存 幸奠军

（兖矿集团杨村煤矿 山东 济宁 272118）

0 引言

杨村煤矿于1989 年6 月建成投产， 原设计生产能力60万吨/年。 1995 年经山东省煤管局批准，进行了技术改造，成为一座厚薄煤层配采的现代化大型矿井， 核定生产能力115万吨/年。随着矿井开采时间的延长，开拓巷道的不断延伸，使其运输线路较长，南翼巷道长度4600 米，东翼长度3400 米，北翼长度1500 米。 原有的信集闭在轨道上安装车位传感器，这些传感器均为点式传感方式定位机车位置， 定位误差较大、定位不准确，传统调度车辆方式主要掌握机车运行位置，其运行位置通过传感器传送信号， 其与实际有很大的差距，只能估计各机车在运行中的大概位置，而对机车在巷道运输环境和场景还是监控盲区。2010 年对原有的“信集闭”系统进行升级改造，该系统采用现代机车无线视觉定位技术，与传统信集闭的区间闭塞信号、道岔集中控制相结合构成可视化信集闭运输调度系统。 该系统采用车载无线图像传送监视装置发射器（以下简称无线发射器）替代了原有的传感器来确定机车位置的形式，无线发射器将运行位置场景以图片的形式发射出去，这些图片采用对比识别技术就可完成机车位置的准确定位， 同时增加区间信号与岔道联锁的闭塞信号，就可保证机车运输安全。 采用现代无线视觉定位技术实现井下机车运输调度系统，系统不仅具有传统静态模拟调度图而且具有机车运行环境场景屏幕视频。 改变传统信集闭必须有传感器反映机车位置的历史，通过车载无线发射器，机车行进中捕捉巷道场景图像发射出去，分站接收到信息，经识别后可确定出机车现行位置、方向、速度，其精确度远比传统系统高。 不仅自动追踪精确度高而且实现信集闭的可视化，将机车运输周围环境通过视频实时动画显示。

1 系统形式

根据机车调度的要求，采用基于无线视频通信技术的信集闭系统。 该系统由机车图像捕获无线发射装置、无线图像接收装置、隔爆监视器、信号闭锁装置、工控硬盘录像机、阻燃电缆、阻燃光缆等组成。

2 系统主要技术指标

1）无线发射功率：+10～+20dBm

2）无线射频频率：2.4GHz

3）无线发射距离：500～1000m

4）摄像仪清晰度：优于350TV

5）摄像仪灰度：优于7 级

6）接收灵敏度：优于-70dBm

7）光发射功率：-5～-15dBm

3 系统安装

1）机车可视化结构图（图1）

可视化井下车场机车追踪监控系统是由井下调度站控制台、电缆、光缆、车场接收分站、车载无线发射器等几部分组成。

2）设备布置图（图2）

3）车载移动部分

机车无线视频车载部分总体分为本安无线视频发射器，车载电源。 车载结构如图3。

无线视频发射器负责收集现场的工况信息，由接收机传输至分站，经光缆。

图1

图2

图3

机车运行图像经过无线视频传输系统，到达分站后经过光电转换器通过光缆传输至调度站内，最终将信号存储在工控录像机内，监视器显示。

4 保证系统稳定性措施

1）在机车视频监控系统使用过程中，经常安排机电维修工对机车视频监控系统进行检查维护。 排查信号发射机和接收机的线路连接，处理线路接线的松弛现象。

2）由于无线信号发射机安装在电机车上，在电机车运行过程中，颠簸震动较大，容易发生发射装置内部电气元件损坏、插件松动现象，导致信号发射强度小、不稳定等现象，采取了在发射机座上安装减震橡胶弹垫和易松动插件整体灌封技术，取得了良好的效果。

5 系统的主要创新点

1）系统能够实现机车运行线路的信号闭锁和区间闭锁功能， 当有一辆机车通过任何一个区间或者咽喉运输地点时，另一辆机车在没有解除闭锁时无法通过该地点，在信号机没有解除闭锁时，信号机会出现语音提示“信号闭塞，注意行车安全”， 该系统形成了一套很好的闭锁功能， 杜绝了各类追尾、撞车等安全事故，能确保机车的安全运行。

2）该系统视频显示器设在井下调度站，能够实时显示井下大巷电机车的运行区段、位置、机车车号、运行方向，以便井下调度员清楚的了解电机车的实时动态。 系统控制范围大，视频监控的好处是机车只要有任何动作，调度员通过视频均可对屏幕中机车位置进行确定，如现场发生事故，可以通过视频对事故情况发生过程可以给出明确的判断根据，如闯红灯事故，只要机车按信号运行，闭塞信号机保障机车安全通过，计算机视频监控图像中的信号机就遵照运行规则，机车进入闭区段一定是绿灯。否则就是违章行车。因此，只有机车申请进路成功时信号 （绿灯）才开放，信号确保线路车辆运行安全。

3）在井下设有视频接收器的控制范围内， 能实现视频追踪功能，通过车载摄像仪，准确掌握各个的机车位置信息，运行方向，运行快慢，画面实时显示，便于调度站调度机车，原有的信集闭控制一条运输线路信号，通过改造后能最大限度的协调机车运输，更好的利用机车工时的效率。

4）该系统与原有的信集闭系统比较，不会因传感发生故障，引发系统瘫痪或半瘫痪，运行状态更可靠，属免维护型，原有的系统维修难度大，出现故障频繁。 该系统具有良好的抗干扰性能，能有效防止井下的电缆磁场和架线火花对各类信号的干扰，并具有良好的防潮、防水、防尘性能。

6 应用效果

在该系统升级改造完后，通过实际应用，杜绝了各类运输事故的发生，由于杨村煤矿井下大巷属于单线运输，通过视频监控系统及信号闭锁等功能， 更好的协调电机车的运行，提高了电机车每班的利用效率，创造了经济效益，具有极高的推广应用价值。