系統(tǒng)介紹

1.設計原則lwh0219

煤礦電機車運輸監(jiān)控系統(tǒng)建設遵循以下設計原則：

• 遵循“四高”的設計原則，即高可靠性、高技術、高質量、高效率。
• 系統(tǒng)設計采用*的通信、監(jiān)測、信息處理、計算機等技術構建，以無線傳感器網絡為技術基礎的井下機車運輸監(jiān)控系統(tǒng)，使用工業(yè)以太環(huán)網網絡（或CAN總線）和無線傳感器網絡的網絡結構。。
• 在技術上應達到*性和成熟性的統(tǒng)一，性能上具有很高的安全可靠性；使用上具有維護性和可擴展性。
• 具有完整的知識產權，并且獲得標志證書；
• 模塊化原則，硬件都擁有知識產權，使系統(tǒng)具有較強的擴展能力；
• 可靠性原則，所選設備具備抵御環(huán)境影響的能力；工作穩(wěn)定可靠；
• *、應用、可靠、節(jié)約、后期服務體系*的原則。
• 系統(tǒng)能夠融入工業(yè)以太環(huán)網。

2.設計依據

《煤礦井下軌道運輸信號設計規(guī)范》；

《井下軌道運輸信號系統(tǒng)技術裝備標準》；

《煤礦安全規(guī)程》；

《煤炭工業(yè)礦井設計規(guī)范》；

《煤礦安全裝備基本要求》；

《煤礦監(jiān)控系統(tǒng)總體設計規(guī)范》；

《煤礦安全生產監(jiān)控系統(tǒng)軟件通用技術要求》；

《爆炸性環(huán)境用防爆電氣設備本質安全型電路和電氣設備要求》；

《爆炸性環(huán)境用防爆電氣設備通用要求》；

《煤炭調度信息化裝備技術    規(guī)范》；

《監(jiān)測監(jiān)控質量標準化實施標準》；

《電子計算機場地通用規(guī)范》。

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

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

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

高速實時響應：設備狀態(tài)變化到上位機響應時間周期在1秒內完成。

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

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)對機車占用區(qū)間進行分析后自動指揮機車運行，防止機車運行進路沖突。當有特種車輛需要經過這種路口時，特種車輛優(yōu)先實現對信號的長行程控制，提高運輸效率。

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

全自動調度模式：在全自動調度模式下，調度模塊根據運輸計劃預先設定的運輸線路選擇需要的線路給機車。軟件具有行程進路自動沖突檢測功能，還可以給車載機發(fā)送調度信息，提示司機按照調度要求駕駛機車，實現自動調度控制功能。

半自動調度模式：系統(tǒng)在半自動調度模式下，調度員在軟件界面給此輛機車賦予一個運輸行程。軟件具有行程進路自動沖突檢測功能，還可以給車載機發(fā)送調度信息，提示司機按照調度要求駕駛機車，從而實現半自動調度控制功能。

手動調度模式：進入手動調度狀態(tài)后，調度員可以遠程控制道岔、信號燈來開放或閉鎖運輸路線，給車載機發(fā)送調度信息，提示司機按照調度要求駕駛機車，實現遠程手動調度功能。

1. 系統(tǒng)報警功能：可實現相對超速報警、闖紅燈報警及設備故障報警等功能，上位機以圖形提示報警并可進行報警報表查詢。
2. 車聯(lián)網報警功能：現場設備不通過上位機可以實現防追尾（需要配備無線尾燈）、防丟車（需要配備無線尾燈）、防超速、打點報警（需要配備無線發(fā)射器）、人車報站功能（車載系統(tǒng)增加聲光報警器）、彎道報警功能（需配備無線聲光報警器）、雙駕駛室機車雙車載機聯(lián)網等功能。
3. 信息管理功能：可以對機車運行進行自動統(tǒng)計管理，有行車記錄及圖表，并能生成各種生產管理報表和機車管理報表。
4. 遠程控制功能：系統(tǒng)軟件可以下發(fā)命令到信號燈、道岔、車載機。對道岔具有遠程集中控制、司機遙控、手動及閉鎖控制方式。

1）集中控制：是由調度員在地面集控中心的主控微機的圖形上通過點擊道岔指揮機車運行；

2）司機遙控：為機車司機使用司機室的車載機遠距離遙控道岔動作；

3）手動控制：方式為現場人員可以就地操作道岔動作。

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

1. 重演功能：能全天候24 小時實時記錄系統(tǒng)運行情況，并能根據記錄的運行數據在顯示設備上重演規(guī)定時間內的機車實際運行過程，為分析事故原因、改進調度策略提供根據，記錄存儲時間為一年。
2. 故障診斷與維護功能: 系統(tǒng)能隨時反應系統(tǒng)設備和傳感器的工作狀態(tài)，能自動進行設備故障診斷并完成報警及報表查詢。
3. 雙機備份功能：上位機可采用主備雙系統(tǒng)結構，確保系統(tǒng)運行的安全可靠性，當任一臺發(fā)生故障時，另一臺備用機可以起到主機的監(jiān)控作用。其中一臺可兼作為工程師站，允許遠程編輯、調整設備的運行狀態(tài)和運行參數。
4. 其他功能：各硬件設備、系統(tǒng)線路自檢功能的查詢，歷史數據的顯示、查詢、報表、打印等等。
5. 彎道互鎖報警功能：機車與彎道報警器之間通過無線識別，可以實現具有互鎖功能的彎道報警功能（每個彎道需配備兩臺無線聲光報警器），無需通過上位機或額外的傳感器配合。
6.  集成聯(lián)網功能：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：如果井下關鍵路口或停車場接入本公司LED信息發(fā)布屏，可實現系統(tǒng)信息發(fā)布到現場的功能。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）
8.  網絡視頻監(jiān)控功能：如果井下關鍵路口或停車場安裝網絡攝像儀，可實現以系統(tǒng)主畫面為地理信息的視頻監(jiān)控功能。只要在主畫面中點擊需要查看的攝像儀圖標，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)融合應用：為了更好地實現對機車進行調度，可增加WIFI語音通信系統(tǒng)與機車運輸監(jiān)控系統(tǒng)配合使用?？梢詫崿F任何一個司機與調度員及任何兩個司機之間進行語音對講。WIFI語音通信系統(tǒng)與運輸監(jiān)控系統(tǒng)通信干線網絡共用，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載的物料種類。
11. 無人駕駛功能：系統(tǒng)具有精確的機車定位及軌道識別能力，具有自動冗余的總線帶寬適應性和快速響應能力，加上基于科學算法的智能調度模塊，為后續(xù)無人駕駛調度功能擴展打下堅實的基礎。只要在每臺機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備就可以實現無人駕駛運輸調度系統(tǒng)，因此本系統(tǒng)具有后續(xù)的無人駕駛系統(tǒng)無縫擴展能力，并能有效減少二次投資。
12. 車皮管理功能：如果在關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，系統(tǒng)軟件可按位置、車號或車皮號、時間、進行車皮定位查詢；生成運輸生產報表；實時監(jiān)控機車所帶載車皮信息。
13. 礦車租賃：由于很多礦實現內部管理的市場化，為了提高效率采取礦車租賃，通過租賃的時間、數量來付一定的費用，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

煤礦運輸管理系統(tǒng)采用物聯(lián)網硬件技術和軟技術，對運輸監(jiān)控功能進行深入研究后大膽進行多項技術創(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，利用納秒至微秒級的非正弦波 窄脈沖傳輸數據。UWB 調制采用脈沖寬度在 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載特征來調 整。UWB 信號的輻射非常低，通常只有手機輻射的千分之一，因此在工業(yè)上應用時，其不存在對其他儀器儀表的干擾問題。

其他一些定位技術的整體比較：

5. 系統(tǒng)結構

本系統(tǒng)上位機軟件采用B/S構架，可以實現多WEB客戶端應用。硬件采用CAN總線和以太網作為傳輸層進行通信，現場CAN總線連接的具有無線協(xié)調器功能的KJ1206-F1無線監(jiān)控分站（無線網關）到以太網網關，然后接入上位機所在的工業(yè)以太網；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行數據轉發(fā)，無線數據路由可以達到八級。無線信號燈和無線發(fā)射器（機車卡）或無線車載分站是通過無線自組織網絡和KJ1206-F1無線監(jiān)控分站通信。車載分站或機車卡作為移動設備可以快速在KJ1206-F1無線分站間數據漫游。網絡結構見下圖：