井下斜坡道智能交通指挥系统在安钢舞阳铁矿的应用

杨敏慧 连志军

(河南安阳钢铁集团有限责任公司，河南 安阳 455004)

0 引言

随着国家对矿井安全的日益重视和监管力度的不断加强，大中型采矿企业井下运输安全生产监控系统开始研制和装备。结合井下汽车作业的特点，建立井下车辆监控和指挥、语音通信系统，对矿山井下车辆的交通进行自动化指挥，提高矿山井下斜坡道车辆运输效率，保障矿山的安全生产，成为迫在眉捷的需求。

1 发展过程及现状

采矿企业由于井下特殊的工作环境，一般都单独修建一条负水平的斜坡道，利用无轨车辆运送人员、物资和矿产。但是由于斜坡道运输巷内一般为单车道双向通行，运输车辆一旦增多，则会造成严重的交通拥堵，不仅影响了生产效率，也存在着较大的安全隐患。矿井的特定环境，对通讯信号的屏蔽性也给井下车辆准确定位、通讯带来了一定的困难，汽车一旦在井下发生问题(例如汽车堵塞、汽车故障等)，信息传输到地面往往会很滞后。

安钢舞阳矿业有限公司目前仍处于边施工、边出矿的工作方式，运输任务繁重，通往井下的道路不仅存在着严重的安全隐患，而且经常会因为交通堵塞影响着生产的正常进行。针对这一状况，我们结合舞阳矿井下汽车运输作业的独有特点，研制开发出了井下斜坡道交通自动指挥调度系统，通过信号灯和大屏幕及语音提示等对上下行车辆进行自动指挥和控制。该系统综合运用RFID、485通信总线、信号灯等技术，建立井下车辆监控和指挥、语音通信系统，保障矿山井下斜坡道安全生产，提高矿山井下斜坡道运输效率。

2 系统方案

本系统设计依据行业标准，结合井下斜坡道的特点，以架构合理、安全可靠、产品主流、低成本、低维护量作为出发点，为矿山提供先进、安全、可靠、高效的系统解决方案，综合考虑施工、井下特殊环境、维护及操作因素，并为今后的发展、扩建、改造等因素留有扩充的余地。

2.1 系统的关键点

通过大量实地的考察，舞阳矿业井下的斜坡道一个保护路段内同时只能允许一辆车运行，汽车运行要求下行车避让上行车，上行车优先通行;上行车、下行车分别控制一个保护路段的红绿灯;下行车能在一个保护路段前方两个错车道处知道有车上行，下行车进错车道避让;下行车进入一个保护路段后，系统及时将保护路段闭锁。

当系统发生故障时，如网络中断，主机停机等，系统井下控制单元，进入异常处理程序，当车进入保护路段后，不论上行还是下行，该路段进行闭锁，且不影响其他路段的红绿灯状态。等到系统正常时，控制逻辑恢复到正常状态(上行优先)。

2.2 系统设计方案

根据矿井斜坡道特有的井下作业环境和运输车辆单行道上下行走的特点，我们将系统的安全性、可靠性以及实用性作为项目设计的根本原则，充分利用当前最为先进的RFID无线射频识别技术，以高达99.9%的成功率实现了对过往车辆的自动识别;同时利用电子计算机微处理控制技术对负责井下交通指挥的信号灯进行全自动控制;通过软件对车辆井下运行所有的相关数据进行显示和统计;通过架设局域网络，利用485总线和光缆网络，实现各个数据处理终端与指挥中心以及各个终端之间的网络通讯，实现了信息的最大化共享。

2.3 系统原理

本系统的技术关键是无线射频识别技术，主要由电子标签(Tag)、读写器(Reader and Writer)等组成。电子标签由标签天线和标签芯片所构成，具有智能读写及加密通信等功能，读写器由无线收发模块、控制模块和接口电路所构成，它的作用是在产生发射无线电射频的强信号的同时接收电子标签芯片发射回来的无线电射频信号，经接口电路处理后获取到标签内的数据信息，从而实现自动识别，中间过程完全无需人工干预。

系统为每个车辆都配备有唯一识别码的标识卡，在斜坡道的每个错车道、岔路口、井下出入口处都配置有读卡器节点，车辆标识卡本身能够以一定时序主动将车辆识别码信息发射出去。在途经安装有读卡器装置的节点位置时，读卡器将接收到车辆标识卡发射的载波信号，经过特殊处理后，一方面传送到其控制器节点，进行交通信号灯逻辑联动切换控制;另一方面传送到上位机或服务器，实现数据处理和状态显示。

2.4 技术路线及最终实现的功能

系统采用分散控制、集中管理的运营模式，实时动态的控制策略，通过RFID自动识别装置、视频监控设备及自动信号灯控制设备，实现了控制、调度、显示、报警及联网管理的功能。根据车辆通行情况，对斜坡道各道口的信号灯进行自动切换控制，指示车辆正确行驶;调度人员根据井下交通状况，通过上位机手动控制，实施信号灯闭锁和交通疏导;在终端显示设备上实现实时跟踪、监测车辆在斜坡道内的分布情况;对于擅闯红灯等违章车辆以及由于车辆发生故障引发的占道拥堵等异常情况，以声、光两种模式给予报警提示，引起有关人员注意;对斜坡道内通行的所有车辆的有关信息进行自动统计、分析、查询等，更便于对车辆进行管理，有效指挥井下交通。这些信息与上级计算机联网，也可实现斜坡道内车辆的信息资源共享。

3 应用及推广

井下斜坡道交通指挥系统利用RFID射频识别技术对车辆进行自动识别，能够确定车辆唯一性，读卡距离远，车辆识别率达到99.9%。该项目通过建立井下车辆指挥调度平台，实现井下斜坡道运输的实时监测和智能管理，切实保障了井下斜坡道运输安全，提高了运输效率。同时该技术将有助于煤矿井下避险、救援指挥和车辆交通安全，因而对于安全技术领域有较大的促进和提高作用。通过在安钢舞阳矿业公司的上线使用，该系统目前已成为该矿井下交通管理十分重要的技术手段，极大的提高了运输效率，降低了井下交通安全事故隐患。目前一直应用稳定，客户认可度很高。这一科技成果的实现，将为煤矿企业的安全生产和日常管理上台阶以及事故急救带来新的契机，值得广泛推广。

[1]王颖，对RFID在图书馆应用的思考，图书馆工作与研究[J]，2009，(02)

[2]钱莹，凌云，RFID中间件设计研究，电脑与信息技术[J]，2008，(05)