1.設(shè)計(jì)原則

煤礦電機(jī)車運(yùn)輸監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)遵循以下設(shè)計(jì)原則：lwh0219

• 遵循“四高”的設(shè)計(jì)原則，即高可靠性、高技術(shù)、高質(zhì)量、高效率。
• 系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用*的通信、監(jiān)測、信息處理、計(jì)算機(jī)等技術(shù)構(gòu)建，以無線傳感器網(wǎng)絡(luò)為技術(shù)基礎(chǔ)的井下機(jī)車運(yùn)輸監(jiān)控系統(tǒng)，使用工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)（或CAN總線）和無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。。
• 在技術(shù)上應(yīng)達(dá)到*性和成熟性的統(tǒng)一，性能上具有很高的安全可靠性；使用上具有維護(hù)性和可擴(kuò)展性。
• 具有完整的知識產(chǎn)權(quán)，并且獲得標(biāo)志證書；
• 模塊化原則，硬件都擁有知識產(chǎn)權(quán)，使系統(tǒng)具有較強(qiáng)的擴(kuò)展能力；
• 可靠性原則，所選設(shè)備具備抵御環(huán)境影響的能力；工作穩(wěn)定可靠；
• *、應(yīng)用、可靠、節(jié)約、后期服務(wù)體系*的原則。
• 系統(tǒng)能夠融入工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)。

2.設(shè)計(jì)依據(jù)

《煤礦井下軌道運(yùn)輸信號設(shè)計(jì)規(guī)范》；

《井下軌道運(yùn)輸信號系統(tǒng)技術(shù)裝備標(biāo)準(zhǔn)》；

《煤礦安全規(guī)程》；

《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范》；

《煤礦安全裝備基本要求》；

《煤礦監(jiān)控系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)規(guī)范》；

《煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)軟件通用技術(shù)要求》；

《爆炸性環(huán)境用防爆電氣設(shè)備本質(zhì)安全型電路和電氣設(shè)備要求》；

《爆炸性環(huán)境用防爆電氣設(shè)備通用要求》；

《煤炭調(diào)度信息化裝備技術(shù)    規(guī)范》；

《監(jiān)測監(jiān)控質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)》；

《電子計(jì)算機(jī)場地通用規(guī)范》。

1. 系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)的功能（所有功能都可根據(jù)礦方要求簡配）
   1. 定位顯示功能：（定位方式二選一）

精確定位：實(shí)時精確動畫顯示機(jī)車位置、車號、車型，車方向等。采用自主研發(fā)UWB定位技術(shù)，大定位精度1米內(nèi)。

慣性定位：實(shí)時精確動畫顯示機(jī)車位置、車號、車型，車方向等。采用自主研發(fā)的無線慣性定位技術(shù)，大定位精度1米內(nèi)。

高速實(shí)時響應(yīng)：設(shè)備狀態(tài)變化到上位機(jī)響應(yīng)時間周期在1秒內(nèi)完成。

1. 可視化監(jiān)視功能：在計(jì)算機(jī)上以動畫、圖形、表格、漢字等形式實(shí)時顯示機(jī)車位置、車號、運(yùn)行方向、機(jī)車運(yùn)行相對速度以及井下各信號燈運(yùn)行狀態(tài)信息。
2. 信號閉鎖功能：系統(tǒng)根據(jù)機(jī)車位置，自動、半自動或手動控制信號燈進(jìn)行敵對進(jìn)來信號閉鎖，有效防止事故發(fā)生，指揮機(jī)車運(yùn)行，提高運(yùn)輸效率。

在單行巷道躲避硐室兩邊安裝兩臺信號燈，在丁字路口和十字路口安裝由三臺或四臺信號燈組成的交通信號控制裝置，由系統(tǒng)對機(jī)車占用區(qū)間進(jìn)行分析后自動指揮機(jī)車運(yùn)行，防止機(jī)車運(yùn)行進(jìn)路沖突。當(dāng)有特種車輛需要經(jīng)過這種路口時，特種車輛優(yōu)先實(shí)現(xiàn)對信號的長行程控制，提高運(yùn)輸效率。

1. 智能調(diào)度功能：系統(tǒng)軟件包含具有科學(xué)算法的智能調(diào)度模塊。分為全自動、半自動和手動模式。

全自動調(diào)度模式：在全自動調(diào)度模式下，調(diào)度模塊根據(jù)運(yùn)輸計(jì)劃預(yù)先設(shè)定的運(yùn)輸線路選擇需要的線路給機(jī)車。軟件具有行程進(jìn)路自動沖突檢測功能，還可以給車載機(jī)發(fā)送調(diào)度信息，提示司機(jī)按照調(diào)度要求駕駛機(jī)車，實(shí)現(xiàn)自動調(diào)度控制功能。

半自動調(diào)度模式：系統(tǒng)在半自動調(diào)度模式下，調(diào)度員在軟件界面給此輛機(jī)車賦予一個運(yùn)輸行程。軟件具有行程進(jìn)路自動沖突檢測功能，還可以給車載機(jī)發(fā)送調(diào)度信息，提示司機(jī)按照調(diào)度要求駕駛機(jī)車，從而實(shí)現(xiàn)半自動調(diào)度控制功能。

手動調(diào)度模式：進(jìn)入手動調(diào)度狀態(tài)后，調(diào)度員可以遠(yuǎn)程控制道岔、信號燈來開放或閉鎖運(yùn)輸路線，給車載機(jī)發(fā)送調(diào)度信息，提示司機(jī)按照調(diào)度要求駕駛機(jī)車，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程手動調(diào)度功能。

1. 系統(tǒng)報(bào)警功能：可實(shí)現(xiàn)相對超速報(bào)警、闖紅燈報(bào)警及設(shè)備故障報(bào)警等功能，上位機(jī)以圖形提示報(bào)警并可進(jìn)行報(bào)警報(bào)表查詢。
2. 車聯(lián)網(wǎng)報(bào)警功能：現(xiàn)場設(shè)備不通過上位機(jī)可以實(shí)現(xiàn)防追尾（需要配備無線尾燈）、防丟車（需要配備無線尾燈）、防超速、打點(diǎn)報(bào)警（需要配備無線發(fā)射器）、人車報(bào)站功能（車載系統(tǒng)增加聲光報(bào)警器）、彎道報(bào)警功能（需配備無線聲光報(bào)警器）、雙駕駛室機(jī)車雙車載機(jī)聯(lián)網(wǎng)等功能。
3. 信息管理功能：可以對機(jī)車運(yùn)行進(jìn)行自動統(tǒng)計(jì)管理，有行車記錄及圖表，并能生成各種生產(chǎn)管理報(bào)表和機(jī)車管理報(bào)表。
4. 遠(yuǎn)程控制功能：系統(tǒng)軟件可以下發(fā)命令到信號燈、道岔、車載機(jī)。對道岔具有遠(yuǎn)程集中控制、司機(jī)遙控、手動及閉鎖控制方式。

1）集中控制：是由調(diào)度員在地面集控中心的主控微機(jī)的圖形上通過點(diǎn)擊道岔指揮機(jī)車運(yùn)行；

2）司機(jī)遙控：為機(jī)車司機(jī)使用司機(jī)室的車載機(jī)遠(yuǎn)距離遙控道岔動作；

3）手動控制：方式為現(xiàn)場人員可以就地操作道岔動作。

4）閉鎖控制：為上位機(jī)可以發(fā)送閉鎖命令給道岔設(shè)備，讓現(xiàn)場不能手動或遙控。

1. 重演功能：能全天候24 小時實(shí)時記錄系統(tǒng)運(yùn)行情況，并能根據(jù)記錄的運(yùn)行數(shù)據(jù)在顯示設(shè)備上重演規(guī)定時間內(nèi)的機(jī)車實(shí)際運(yùn)行過程，為分析事故原因、改進(jìn)調(diào)度策略提供根據(jù)，記錄存儲時間為一年。
2. 故障診斷與維護(hù)功能: 系統(tǒng)能隨時反應(yīng)系統(tǒng)設(shè)備和傳感器的工作狀態(tài)，能自動進(jìn)行設(shè)備故障診斷并完成報(bào)警及報(bào)表查詢。
3. 雙機(jī)備份功能：上位機(jī)可采用主備雙系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，確保系統(tǒng)運(yùn)行的安全可靠性，當(dāng)任一臺發(fā)生故障時，另一臺備用機(jī)可以起到主機(jī)的監(jiān)控作用。其中一臺可兼作為工程師站，允許遠(yuǎn)程編輯、調(diào)整設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和運(yùn)行參數(shù)。
4. 其他功能：各硬件設(shè)備、系統(tǒng)線路自檢功能的查詢，歷史數(shù)據(jù)的顯示、查詢、報(bào)表、打印等等。
5. 彎道互鎖報(bào)警功能：機(jī)車與彎道報(bào)警器之間通過無線識別，可以實(shí)現(xiàn)具有互鎖功能的彎道報(bào)警功能（每個彎道需配備兩臺無線聲光報(bào)警器），無需通過上位機(jī)或額外的傳感器配合。
6.  集成聯(lián)網(wǎng)功能：系統(tǒng)具有OPC軟件功能，能平滑地接入自動化集中控制信息平臺，礦調(diào)度室可直接采用IE瀏覽器瀏覽本系統(tǒng)的監(jiān)控畫面。
7.  LED屏信息發(fā)布功能：如果井下關(guān)鍵路口或停車場接入本公司LED信息發(fā)布屏，可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)信息發(fā)布到現(xiàn)場的功能。只要用系統(tǒng)軟件輸入任何文字，就可以讓井下任何一個LED屏顯示想要的信息，顯示的同時還同步發(fā)語音。（此LED屏為本系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)）
8.  網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控功能：如果井下關(guān)鍵路口或停車場安裝網(wǎng)絡(luò)攝像儀，可實(shí)現(xiàn)以系統(tǒng)主畫面為地理信息的視頻監(jiān)控功能。只要在主畫面中點(diǎn)擊需要查看的攝像儀圖標(biāo)，就可以打開那個攝像儀的視頻畫面。（也可配備為測速攝像儀）
9.  與WIFI語音通信系統(tǒng)融合應(yīng)用：為了更好地實(shí)現(xiàn)對機(jī)車進(jìn)行調(diào)度，可增加WIFI語音通信系統(tǒng)與機(jī)車運(yùn)輸監(jiān)控系統(tǒng)配合使用?？梢詫?shí)現(xiàn)任何一個司機(jī)與調(diào)度員及任何兩個司機(jī)之間進(jìn)行語音對講。WIFI語音通信系統(tǒng)與運(yùn)輸監(jiān)控系統(tǒng)通信干線網(wǎng)絡(luò)共用，有效節(jié)約了礦方投資成本。
10. 快速錄入功能：井下人員攜帶手持終端，形成物料訂單的同時還可以往識別卡寫信息，以此來確定車輛所運(yùn)載的物料種類。
11. 無人駕駛功能：系統(tǒng)具有精確的機(jī)車定位及軌道識別能力，具有自動冗余的總線帶寬適應(yīng)性和快速響應(yīng)能力，加上基于科學(xué)算法的智能調(diào)度模塊，為后續(xù)無人駕駛調(diào)度功能擴(kuò)展打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。只要在每臺機(jī)車上增加無人駕駛子系統(tǒng)硬件模塊，不需要再增加其他通信設(shè)備就可以實(shí)現(xiàn)無人駕駛運(yùn)輸調(diào)度系統(tǒng)，因此本系統(tǒng)具有后續(xù)的無人駕駛系統(tǒng)無縫擴(kuò)展能力，并能有效減少二次投資。
12. 車皮管理功能：如果在關(guān)鍵軌道路口安裝車輛管理讀卡器，在每個車輛上安裝車皮信標(biāo)，系統(tǒng)軟件可按位置、車號或車皮號、時間、進(jìn)行車皮定位查詢；生成運(yùn)輸生產(chǎn)報(bào)表；實(shí)時監(jiān)控機(jī)車所帶載車皮信息。
13. 礦車租賃：由于很多礦實(shí)現(xiàn)內(nèi)部管理的市場化，為了提高效率采取礦車租賃，通過租賃的時間、數(shù)量來付一定的費(fèi)用，如果到了時間仍不歸還則要做出處罰措施并生成考核。

1. 系統(tǒng)優(yōu)勢

4.1 慣性定位

煤礦運(yùn)輸管理系統(tǒng)采用物聯(lián)網(wǎng)硬件技術(shù)和軟技術(shù)，對運(yùn)輸監(jiān)控功能進(jìn)行深入研究后大膽進(jìn)行多項(xiàng)技術(shù)創(chuàng)新。本系統(tǒng)除了基本信集閉功能外，還具備如下創(chuàng)新功能：

4.2 UWB定位

UWB(Ultra Wideband)是一種無載波通信技術(shù)，利用納秒至微秒級的非正弦波 窄脈沖傳輸數(shù)據(jù)。UWB 調(diào)制采用脈沖寬度在 ns 級的快速上升和下降脈沖， 脈沖 覆蓋的頻譜從直流至 GHz，不需常規(guī)窄帶調(diào)制所需的 RF 頻率變換，脈沖成型后可直接送至天線發(fā)射。頻譜形狀可通過甚窄持續(xù)單脈沖形狀和天線負(fù)載特征來調(diào) 整。UWB 信號的輻射非常低，通常只有手機(jī)輻射的千分之一，因此在工業(yè)上應(yīng)用時，其不存在對其他儀器儀表的干擾問題。

其他一些定位技術(shù)的整體比較：

5. 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

本系統(tǒng)上位機(jī)軟件采用B/S構(gòu)架，可以實(shí)現(xiàn)多WEB客戶端應(yīng)用。硬件采用CAN總線和以太網(wǎng)作為傳輸層進(jìn)行通信，現(xiàn)場CAN總線連接的具有無線協(xié)調(diào)器功能的KJ1206-F1無線監(jiān)控分站（無線網(wǎng)關(guān)）到以太網(wǎng)網(wǎng)關(guān)，然后接入上位機(jī)所在的工業(yè)以太網(wǎng)；具有無線路由功能的KJ1206-F1無線監(jiān)控分站只需接入電源就可以進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，無線數(shù)據(jù)路由可以達(dá)到八級。無線信號燈和無線發(fā)射器（機(jī)車卡）或無線車載分站是通過無線自組織網(wǎng)絡(luò)和KJ1206-F1無線監(jiān)控分站通信。車載分站或機(jī)車卡作為移動設(shè)備可以快速在KJ1206-F1無線分站間數(shù)據(jù)漫游。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)見下圖：