基于煤矿轨道运输的智能综合监控系统的设计与应用

王海君 翟学成 王传松 魏大庆 吴庆娟

（1.华洋通信科技股份有限公司，江苏徐州221000；2.昊华红庆梁矿业有限公司信息中心，内蒙古鄂尔多斯017000；3.永煤集团车集煤矿，河南商丘476600）

0 引言

煤矿井下斜巷轨道运输系统是煤矿人员与物料运输的重要设备，煤矿斜巷监控系统通过绞车牵引一定数量的轨道车在斜巷轨道上上下运行来运输人员和物料。为避免轨道车在正常运转过程中由于发生出轨或跑车事故而危及人员安全，在绞车运行前，必须确保道岔和挡车栏、挡车杆等处于正确的位置，同时禁止人员进入运行巷道。某煤矿28轨道全长1 060 m，最大坡度22°，平均坡度11°，安装JKY-2.5×2P变频绞车一台，安装摆杆式自动跑车防护装置六套、偏口挡车杠八套，安装RJKZ75-35/2000U（A）型液压架空乘人装置一套。

1 系统实施

在实际的绞车运行过程中，绞车操作员基本上都是通过各岔口现场人员的信息反馈或固定视频来了解现场信息，这种方式绞车操作员无法实时准确掌握各道岔、挡车栏、防跑车装置等的实际位置，更是无法判断是否有人要闯入运输巷道，这就给斜巷轨道运输系统带来了很大的安全隐患。

在安全、稳定、可靠、先进的前提下，本次设计方案在移动目标运行的巷道内安装一套“轨道综合监控系统”，绞车运行时绞车司机能通过隔爆监视器观察运动中的目标，掌握区段巷道的环境情况，发现有行人时可发出警报催促人员躲避，发现运行车辆出现掉道等异常情况可以及时进行处理，避免人身伤亡事故的发生及扩大，同时可对道岔、绞车等设备进行远程集控，达到安全监控的目的。

该煤矿本质安全型轨道综合监控系统主要由井下控制中心、现场监控单元、视频监控系统、语音预警单元等组成。

井下控制单元主要由操作台、隔爆监视器、隔爆计算机组成，其中操作台负责设备的控制，系统如图1所示。图1所示两台监视器用于斜巷视频图像的显示，隔爆计算机用于对设备进行控制。主站负责对所有控制设备的数据处理，操作台负责对设备的远程控制，是对软件功能的一种补充。

现场监控单元主要包括网关、控制箱、传感器、人员定位网关，传感器主要包括速度传感器、张力传感器、接近开关等。

为便于对绞车的控制及安全监管，现场布置一台持证上岗控制器，可以对操作人员进行身份识别。操作人员需要刷卡或输入密码才能启动设备，操作人员下班时可以通过刷卡锁闭设备，从而杜绝了非操作人员操作设备的可能，大大降低了违规事故的发生概率。

图1 轨道综合监控系统井下控制单元

在斜巷处布置6套跑车防护装置用收放绞车，常闭式跑车防护装置采用收放绞车提拉矿用工字钢制作的挡车杠实现常闭式防护，正常为拦车状态，矿车以正常速度通过时，挡车杠提起，矿车完全通过后，挡车杠落下，实行常闭式拦车。

斜巷提升综合监控系统采用移动摄像头和固定摄像头两种方式实现对运输系统的监视。其中，运输车辆前后各安装一台移动摄像头，采用无线视频传输技术进行图像的传输。

绞车操控人员可通过监视器实时且动态地查看运输车辆沿途的多路视频图像信息，直观监视轨道、车辆状态等运行情况，具备画面自动切换功能，即行驶至某一位置时，隔爆计算机自动切换当前视频图像，车辆运行到的偏口固定摄像头、常闭式跑车防护装置固定摄像头图像应能在监视器上放大显示。系统能同时对监视的轨道、车辆等运行情况进行录像、存储，并在需要回放时对存储的视频信号进行检索、回放。运输车上的摄像仪采用无线摄像仪，在沿线布置7台无线基站，每个摄像仪配两个电源箱，以保证正常使用。

在斜巷沿线布置语音预警装置，可实现沿线人员的通话，同时在沿线安装人员定位分站，可对斜巷内直接读取井下职工人员定位卡的信息，实时监控到运输区域内的人员情况。可以做到“行人不行车，行车不行人”，启动绞车前对巷道内人员信息进行检测，有人在巷道内，绞车无法启动，实现“行人不行车”功能；在绞车运行中，有人进入巷道，绞车停止运行，实现“行车不行人”功能。绞车运行时，巷道内有人员存在，系统均有语音广播，提醒人员离开巷道。在绞车启动前，巷道内有人员，系统自动提醒人员离开巷道，绞车准备运行；绞车运行时，如人员由偏口、上下平台进入运输区域，偏口处、上下平台处音响会对人员进行提前预警，提示人员“请勿进入巷道，绞车正在运行”，同时将信息告知绞车司机。

2 系统实现的功能

2.1 实时监视功能

系统可实时显示轨道上及车场口车辆前后方轨道等现场状况，向操作司机及时提供现场环境信息，使绞车司机能够在大件设备运输期间清晰看到绞车及人员分布情况、关键装置的工作状态，保证司机能够第一时间正确处理大件运输中发生的紧急情况，并对绞车和道岔等设备进行控制和监视。

2.2 显示界面切换功能

操作司机可以根据需要对当前画面模式进行选择，可灵活实现单画面到四画面的切换，可灵活设置任一图像作为当前显示画面。

2.3 实时定位功能

通过速度传感器可实时监测到轨道车的位置信息，同时可通过速度传感器实时监测轨道车的超速、低速告警，为监控人员了解绞车运行情况提供更可靠的信息。

2.4 行人检测功能

对从各水平巷道进出主巷道的人员进行提醒，有人员滞留非安全区域时进行声光警示，并可闭锁绞车。

2.5 监测与控制功能

检测道岔、跑车防护装置、行人等运行状态信息，通过监视器进行显示；实现矿车调度线路预占，各辅助运输设备的远程控制；动态显示运输线路和矿车位置，减少把钩工手动操作，确保人员安全，并实现控制功能。

2.6 电压波动自适应能力

系统应能在AC 127 V±10%的供电系统中稳定运行。

2.7 实时录像功能

系统使用数字摄像机技术，现场人员可以很方便地对轨道运输情况进行全天候24 h的实时记录，同样也可以方便地对记录的运行数据、录像信息进行检索、回放等操作，重现设定时间内的实际运行过程，且系统数据记录存储时间不少于7天，可实现地面、井下多客户端的同时观看及地面、井下视频双备份。

2.8 联网管理功能

系统采用标准的网络协议，能够方便地接入环网或单独组网，提供标准的视频图像信号，将现场情况实时传输至地面监控中心，实现地面的实时监控；地面监控中心可实现与井下同样的监测监控管理，方便地面领导掌握第一手决策资料，实现人车的安全管理。

2.9 WiFi通讯兼容功能

系统网络作为一个开放的网络，支持其他WiFi信号的传输，为后期该区域内WiFi设备的增设、系统构建提供了支持。

3 结语

系统安装完成至今，运行状况良好，达到了无人值守和减员提效的目的。本系统的成功运行改变了传统的粗犷的人工管理模式，全面提升了矿井的管理水平，为煤矿的现代化建设做出了表率，值得在行业内推广。