基于物理检测方式的胶轮车运输监控系统.pdf

第 4 2卷 第 5 期 2 0 1 6年 5月 工矿 自 动化 I n d u s t r y a n d M i n e Au t o ma t i o n Vo 1 ． 4 2 No ． 5 M a y 2 01 6 文章 编号 1 6 7 1 2 5 1 X 2 0 1 6 0 5 0 0 0 9 0 3 佘九华 ， 陈小林 ， 张明杰． 基于物理检测方式 DO I 1 0 ． 1 3 2 7 2 ／ j ． i s s n ． 的胶轮车运输监控系统E J ] ． 1 6 7 1 2 51 X ． 20 1 6 ． 05 ． 0 02 工 矿 自动化 ， 2 0 1 6 ， 4 2 5 9 - 1 1 ． 基于物理检测方式的胶轮车运输监控系统 余九 华 。 ， 陈小林h 。 ， 张 明杰h 1 ． 天地 常 州 自动化 股份 有 限公 司 ，江苏 常 州 2 1 3 0 1 5 ； 2 ． 中煤科工集团常州研究 院有 限公司 ， 江苏 常州 2 1 3 0 1 5 摘要 针 对基 于射 频识 别技 术 的胶 轮 车运 输监 控 系统 建设 投 入 高 、 维护 量 大 、 不适 应 某 些矿 区需 求等 问 题 ， 提 出 了一 种基 于物 理检 测 方式对 井 下车辆 进行 定位 的胶 轮 车运输 监 控 系统 ， 介 绍 了 系统 总 体 架构 、 胶 轮 车判定方法、 系统控制逻辑等。应用结果表明， 该 系统能够有效识别胶轮车位置， 较基 于射频识别技 术的胶 轮 车运输 监控 系统安装 及 维护 更加 简便 。 关键词 胶轮车；运输监控 ；物理检测 ；车辆定位 中图分类号 T D 5 2 5 ／ 6 7 文献标志码 A 网络出版时间 2 0 1 6 0 4 2 9 1 1 l 3 网络出版地址 h t t p ／ ／ w ww． c n k i ． n e t ／ k c ms ／ d e t a i l ／ 3 2 ． 1 6 2 7 ． T P ． 2 0 1 6 0 4 2 9 ． 1 1 1 3 ． 0 0 2 ． h t ml Rub b e r - t y r e d v e hi c l e t r a ns p o r t mo n i t o r i ng s y s t e m ba s e d o n ph y s i c a l de t e c t i o n mo d e S HE J i u h u a ． _ ， CHEN Xi a o l i n 一， ZHANG Mi n g j i e ’ 。 1 ． Ti a n d i Ch a n g z h o u Au t o ma t i o n Co． ，L t d． ，C h a n g z h o u 2 1 3 0 1 5，Ch i n a 2． CC TEG Ch a n g z h o u Re s e a r c h I n s t i t u t e ，Ch a n g z h o u 2 1 3 0 1 5 ，Ch i n a Ab s t r a c t F o r p r o b l e ms o f h u g e c o n s t r u c t i o n c o s t a n d ma i n t e n a ‘n c e a n d i n a b i l i t y o f me e t i n g r e q u i r e me n t s o f s o me mi n i n g a r e a s e x i s t e d i n r u b b e r t y r e d v e h i c l e t r a n s p o r t mo n i t o r i n g s y s t e m b a s e d o n r a d i o f r e q u e nc y i de n t i f i c a t i o n t e c hn ol o g y， a r ub be r t yr e d v e h i c l e t r a ns po r t mo ni t o r i n g s y s t e m ba s e d o n p h y s i c a l d e t e c t i o n mo d e wa s p r o p o s e d． Ov e r a l l f r a me wo r k o f t h e s y s t e m ． r u b b e r t y r e d v e h i c l e i de n t i f i c a t i o n m e t ho d a nd t h e s y s t e m c on t r ol l og i c we r e i nt r o du c e d．The a p pl i c a t i o n s ho ws t h e s y s t e m c a n i d e n t i f y 1 oc a t i on o f r u bbe r t y r e d v e hi c l e a nd ha s mo r e c on ve ni e nt s e t t i ng a nd m a i nt e na n c e t h a n t he on e b a s e d O n r a d i o f r e q u e n c y i d e n t i f i c a t i o n t e c h n o l o g y ． Ke y wo r ds r ub be r t y r e d v e hi c l e‘9 t r a ns p o r t mo ni t o r i ngp hys i c a l de t e c t i o n。9 v e hi c l e l o c a t i o n 0引言 辅助运输系统作为矿井运输系统的补充 ， 承担 矿井的人员、 物料、 设备 以及部分煤炭运输任务 。其 中胶轮车因其运输灵活 、 运输效率高等特点而得到 越来越多的应用 ， 以神东矿 区为代表的大型矿井都 采用胶轮车运送人员 、 物料及设备口 ] 。然而胶轮车 行驶巷道有时狭窄 、 交叉点多 ， 给行车造成 很大 困 难 ， 尤其是使用胶轮车较多的矿井 ， 迫切需要对胶轮 车进行有效的运输监控 ， 避免碰 头、 追尾等事 故的 发 生 。 实现胶轮车运输监控最重要的是要实时准确地 检测出胶轮车位置。现有 的胶轮车运输监控系统大 多采用 2 ． 4 GHz 射频技术实现胶轮车的区域定位 ， 车辆识别范围较大 ， 当避让硐室较密集时， 射频信号 重叠 ， 容易造成位置识别错误[ 2 ] 。另外 ， 采用射频技 术时 ， 需要在巷道内安装大量的位置识别标志器， 位 置识别标志器通过线缆与监控分站连接 ， 增加了工 程施工及后期维护难度， 不利于胶轮车运输监控 系 统的推广。本文提出一种基于物理检测方式的胶轮 收稿 日期 2 0 1 5 1 2 - 2 2 ， 修 回 日期 2 0 1 6 0 3 0 3 ； 责任编辑 李明 。 基金项 目 江苏省科技成果转化专项资金项 目 2 0 1 4 Z X0 0 1 。 作者简介 余九华 1 9 8 2 -- ， 男 ， 山东临沂人 ， 工程师 ， 现主要从事煤矿安全监控 系统软件开发工作 ， E - ma i l 4 6 3 2 9 0 9 5 1 q q ． c o rn。 1 0 工矿 自动化 2 0 1 6年 第 4 2卷 车运输监控系统 。该系统采用检测地磁变化的机车 位置传感器或检测巷道高度变化的超声波物位传感 器获得车辆出入列信息， 车辆调度控制分站根据车 辆信息进行控制逻辑计算 ， 然后对信号灯进行控制 。 1系统 总体 架构 基于物理检测方式的胶轮车运输监控系统 由车 辆调度控制分站 、 机车位置传感器或超声波物位传 感器、 信号灯等组成 ， 如图 1 所示。在单行巷道的每 个入 口处 布置由 1台车辆调度控制分站 、 1台信号 灯 、 4台传感器等组成的监控设备 ， 直行巷道 的 2个 人 口处分别布置 1台车辆调度控制分站 ， 多岔道情 况 下布 置 2台以上 车辆调 度控 制分 站 。控制 入 口处 布置的所有车辆调度控制分站组成 1组 ， 组 内的车 辆调度控制分站之间存在主站与从站 的逻辑 关系。 从站负责将采集到的车辆 出入列信息通过 C AN总 线传输给主站 ， 同时接收主站传来的信号灯控制命 令 ， 根据该命令控 制信号灯 ， 并上传信号灯 状态信 息、 传感器状态信息 ； 主站负责收集 自身采集 的车辆 出入列信息、 从站上传的车辆 出入列信息 ， 根据获取 的车辆出入列信息执行逻辑决策 ， 生成信号灯控制 命令控制本地信号灯以及 向从站发送信号灯控制命 令 ， 同时上传本地信号灯状态信息 、 本地传感器状态 信息 。系统软件通过 网络获取井下设备监测 、 控制 信 息 ， 并对 井 下设备 进 行远程 管 理 。 摄像机 塑 摄像机 传感器 传感器 图 1 基 于物理检测方式的胶轮车运输监控系统组成 若系统增加车辆闯红灯视频监控与取证功能 ， 则需在每个单行巷道人 口的信号灯前方布置 1台网 络摄像机并通过光纤接 人环 网。系统软件预 录视 频 ， 根据车辆调度控制分站上报 的车辆 闯红灯监测 情况截取视频 ， 并将该段 视频与 闯红 灯查询关联 。 当系统软件配备车牌识 别分析模块时 ， 可 自动分析 出 闯红 灯车 辆牌 号 ， 并与 闯红 灯查 询关 联 。 2 胶 轮车 判定 方法 系统采用机车位置传感器或超声波物位传感器 获取胶轮车位置_ 3 ] 。机车位置传感器测量地磁场强 度并 以频率信号输 出， 超声波物位传感器利用超声 波测量距离并以频率信号输出_ 4 ] 。当有车辆经过传 感器时 ， 传感器的输出频率会发生变化 ， 车辆调度控 制分站检测频率信号的变化 ， 捕获车辆经过的事件， 并通过检测车辆经过前后 2组传感器产生时间的顺 序判断是否有车辆经过 ， 避免其他移动物体经过造 成车辆通过的假象 。由于每台传感器的检测范围有 限， 为了适应较宽巷道应用 ， 通过传感器冗余方式来 增 大检测 面积 。车辆 调度控 制分 站检 测车 辆经 过过 程如图 2所示 。T 为 1 号 、 2 号传感器位置的车辆 经过状态 ， T 一0代表 1号、 2号传感器位置无车辆 到达， T 一1代表 1号 、 2号传感 器位置有 车辆到 达 ； T 。为 3号 、 4号 传 感 器 位 置 的车 辆 经 过 状 态 ， T z 一0代表 3号、 4号传感器位置无车辆到达 ， T 一 1 代表 3 号 、 4号传感器位置有车辆到达。胶轮车判 定 逻辑 见 表 1 ， 其 包 含 了 判定 车 辆 及 小 物体 干扰 的 所 有方 法 。 TI 0 1 图 2 车辆调度控制分站检测车辆经 过过 程 3系统控制逻辑 系统设计了 2种信号灯控制方式 分站 自动控 制和上位机手动控制。分站 自动控制是指车辆调度 控制分站依据由传感器获得的车辆数量 、 方 向等信 息 进行决 策 ， 并直 接控 制信 号灯 ， 实现 自动 调度 控制 功 能 ； 上 位机 手动 控 制 是 指 系统 软 件 通 过 系统 总线 下达控制命令到井下 车辆调度控制分站 ， 实现信号 灯 的手 动控 制 。系统 通常情 况 下运行 于分 站 自动控 制模式下， 井下有特殊要求时进行上位机手动控制 。 第 4 2卷 第 5期 2 0 1 6年 5月 工矿 自 动化 I n d u s t r y a n d M i n e Au t o ma t i o n Vo 1 ． 4 2 No ． 5 M a y 2 01 6 文章 编 号 1 6 7 1 2 5 1 X 2 0 1 6 O 5 0 0 1 1 0 3 DO I 1 0 ． 1 3 2 7 2 ／ j ． i s s n ． 1 6 7 1 2 5 1 x ． 2 0 1 6 ． 0 5 ． 0 0 3 毛继伟． 掘进机温度 自动控制系统设计 [ J ] ． 工矿 自动化 ， 2 0 1 6 ， 4 2 5 1 1 1 3 ． 掘进机温度自动控制系统设计 毛 继 伟 中煤科工集团太原研究院有限公司 ，山西 太原0 3 0 0 O 6 摘 要 针 对传 统掘 进机 外接 冷却 水 的冷 却方 式应 用 受限的 问题 ， 提 出一种掘 进机 温度 自动控制 系统设计 方案 。该系统采用风冷却器作为强制散热单元， 采用 P L C作为控制单元 ， 通过温度信号采集及处理、 P I D控 制等， 使掘进机截割电动机和液压 系统温度保持在允许范围内。井下工业性试验结果表明， 在掘进机没有外 接冷却水的情况下 ， 该系统有助于掘进机 长时间稳定运行 。 关键 词 掘进 机 ；温度控 制 ；截割 电动机 ； 液 压 系统 ；风 冷却 器 中图分类号 T D6 3 2 ． 2 文献标志码 A 网络 出版时间 2 0 1 6 0 4 2 9 1 1 1 4 网络 出版地 址 h t t p ／ ／ www． c n k i ． n e t ／ k c ms ／ d e t a i l ／ 3 2 ． 1 6 2 7 ． TP ． 2 0 1 6 0 4 2 9 ． 1 1 1 4 ． 0 0 3 ． h t m1 收稿 日期 2 0 1 5 1 I - 0 2 ； 修 回日期 2 0 1 6 0 3 1 6 ； 责任编辑 李明 。 基金项 目 国家高技术研 究发展计 划 8 6 3计划 资助项 目 2 0 1 2 AA0 6 A4 0 5 。 作者简介 毛继伟 1 9 8 1 一 ， 男 ， 河南叶县人， 副研究员 ， 硕士 ， 现主要从事掘进机等煤矿装备的研发工作 ， E - ma i l m j w o k 1 2 3 1 6 3 ． c o m。 表 1 胶 轮车判定逻辑 序号判定结论顺 序 T T2 序号判定结论顺序T T 2 1 0 0 1 0 0 篆 扰 z 。 e 集 革 扰 z 。 3 0 0 3 0 0 1 0 0 1 O O 小体量 2 O 1 小体量 2 1 0 物体干扰 3 1 O 物体干扰 3 O 1 4 O O 4 0 0 车 辆 驶 入 1 0 0 车 辆 驶 出 1 0 0 3 曼 坚 妻 2 1 o s 景 旱 喜 z 。 用 下 方 行 车道 3 1 1 车道 3 1 1 l 0 O 1 O 0 车 辆 驶 入 2 1 0 车 辆 驶 出 2 0 1 区 间 时 又 一 9 区 间 时 又 R 1 1 倒 退 驶 出3 倒 退 驶 入 。 区间4 1 0 区间4 0 1 5 0 0 5 0 0 1 O O 1 0 O 2 1 0 2 O 1 车 辆 驶 入 。 。 s 区间 4 O 1 4 1 0 5 O O 5 O 0 系统控制逻辑按照设定的控制区域特点进行分 析 ， 单向区间只分析车辆数量 ， 双向区间分析车辆数 量 和方 向并进 行 敌对 闭锁 ， 丁字形 、 十字形 交叉 路 口 形成的多向区间分析车辆 的数量和方 向、 各个方 向 的信号灯互为敌对 。为便于 系统维护， 将传感器通 信状态及车辆调度控制分站主传输状态纳入控制逻 辑判断 中， 通过信号灯不同的图案显示不同的故障 类 型 。 4结 语 基于物理检测方式 的胶轮车运输监控系统已在 郭家湾煤矿应用 。实践表 明， 该 系统可通过物理检 测方式有效识别胶轮车位置 ， 为矿井胶轮车辅助运 输提供可靠的避车信号。与传统基于射频方式的胶 轮车运输监控系统相 比， 该 系统减少 了大量线缆 的 应用， 安装及维护更加方便 。 参考 文献 [ 1 ] 赵 立厂． 矿井胶轮车运 输信 号系统 的分 布式架 构设计 [ J ] ． 工矿 自动化 ， 2 0 1 2 ， 3 8 9 1 0 1 1 0 3 ． [ 2 ] 郭 海军 ， 续芳． 煤矿无轨胶轮车监控调度 系统 设计F J ] ． 工矿 自动化 ， 2 0 1 3 ， 3 9 4 9 - 1 2 ． [ 3 3 祝国源． 基于地磁感应的矿用机车位置检测传感器的 研究 [ J ] ． 工 矿 自动化 ， 2 0 1 0 ， 3 6 6 8 - 1 1 ． [ 4 ] 万 纯． 基于矿用 型机车位 置传感 器 的设 计与 实现 [ J ] ． 电 子世 界 ， 2 0 1 4 1 4 2 3 3 ．