物联网技术在机车管理系统的应用

摘要：提出一种全新的基于无线视频技术的矿井机车监控与管理系统；该无线视频技术具有高通讯速率、较强的抗于扰能力、保密性强、远距离和高速移动物体识别等技术优势，使得它能够适应井下复杂、恶劣的作业环境。利用光缆进行数据传输，节省电缆，减少了线路安装和维护工作量。全程的实时监管，提高了井下机车运输管理效率，方便机车调度。

关键词：无线视频；机车监控

中图分类号：TN914文献标识码：A 文章编号：1007-9599 (2012) 09-0000-01

一、引言

矿井机车监控系统在我国已应用多年，该系统开发的目的是为了保障辅助运输的安全，提高机车的运行效率，但多年的实践表明：普遍使用的机车监控系统并没有能达成预期目的，传感器的高故障率，系统运行方式的不合理等因素制约了信集闭这一模式的发展，针对这种状况，本文提出了一种全新的基于移动视频的机车监控系统，来解决目前信集闭存在的不足。

山东某该矿安装该系统，整个大巷长约4000米，有井底车场、三横人车场、一采四号皮、1309串车场、七采人车场几个重要车场组成，车场之间采用单轨连接，单轨区间要求设置信号闭锁系统。井底车场主要功能是根据采区需要车皮的数量，及时发送空列车和料车及人车，同时及时接收来自采区的矸石列车，回收设备车辆及人车，并将矸石车解体后，送进副井提升至地面。

二、系统总体结构

系统采用三级管理结构，由井上和井下两个部分组成：井上运搬队调度站安装一台上位管理计算机；井下部分为主从分站结构，由一个主站和若干分站组成的三级管理模式。

系统也分为移动设备与固定设备两部分：调度站及分站构成固定设备，移动设备为电机车上的本安无线视频摄像仪，跟随电机车移动。

分站分别设在大巷内四个不同位置，每个分站负责接收传感器、道岔到位信号、无线视频接收机传输的视频信号，同时输出主站根据逻辑电路传来的控制信息。主站与分站之间通过光缆连接。

地面设上位机管理系统，由工控机、液晶显示器组成。工控机显示井下模拟显示屏上所有机车信息，可存储数月机车任何时刻运行状态，并可随时调用，为机车运行管理提供极大方便。

（一）无线视频通信系统布置

无线视频通信系统发射器安装在电机车上，接收机吊挂在巷道内的相应位置。经过测试：在-450大巷内，接收机和发射机之间能够正常传输视距1000米。考虑到光缆接入点的位置和机车的运行规律，按照如下方法放置接收机：大巷共有三段直巷道，井底车场直巷道、三横人车场直巷道、七采人车场直巷道，距离分别为500米，2000米，2000米。井底车场直巷道内采用一个接收器能覆盖巷道内，后面两个直巷道分别需要两个方能覆盖整个巷道。

三、机车监控系统组成

（一）车载移动部分

机车无线视频车载部分总体分为本安无线视频发射器，电源、车内液晶显示器。无线视频发射器负责收集现场的工况信息，由接收机传输至分站，给调度人员提供第一手的机车实时运行工况资料，方便机车调度。此外，未解决机车运行具有方向性问题，系统在机车上安装两台摄像机，一台无线视频发射器，系统根据机车的行车方向智能选择摄像仪信号。

（二）分站接收部分

分站总体结构为：无线视频接收器、传感器、信号灯、道岔、信号采集器、光电转换器等组成：

无线接收器接收来自无线视频发射器的微波信号，解调后还原为复合视频信号，该信号是要传输至调度主站的视频信号。道岔分为控制部分、显示部分、信息采集部分。信息采集器可将输入和输出信号转化为网络信号与调度站实施交换信号。

四、无线视频传输工作流程

上面已经详细的介绍了系统设置，机车运行图像经过无线视频传输系统，到达分站后经过光电转换器通过光缆传输至调度站内，最终将信号存储在工控录像机内，监视器显示。

经实验室测试成功后，在国内某矿井试验巷道视频追踪机车位置装置，试验结果令人满意。

五、系统功能简介

（一）机车监控系统能够将机车在巷道运行情况传输至调度站内，对机车全程跟踪，符合系统设计思路，机车的位置信息，运行方向，运行快慢等信息调度员通过监控系统一目了然。

（二）在车场之间的单轨区域内如无任何信号闭锁系统，机车极易发生碰头等故障，在安装了机车监控系统的机车严格按照信号指示行车，信号机根据进路申请、占用、解锁逻辑关系显示正确的信号，做到了机车行车的安全，机车若不按信号灯行驶，系统自动报警，监控画面也将记录现场信息，方便调阅查询，做到了双重保障。

（三）可根据监控录像调用机车出现的掉道，对撞，追尾等事故现场录像，发生事故的车辆的车号及发生时间，分析判断故障原因。

（四）系统设置了较少的传感器，可靠性高，维护量小。

六、结束语

本研究开发的2.4GHz无线视频通信系统，基于此平台完善了传统的信集闭监控系统，扩展了机车监控的范围，系统还可以运用视频处理技术开发机车定位、机车运行速度等重要参数，系统还有相当大的扩展空间，系统的可靠性还需要现场检验。

无线视频监控系统不仅仅能应用于机车监控系统，在井下还会有更广阔的发展空间，还可应用于抢险救援、采煤监控、掘进监控等方向。

参考文献：

[1]李玉良.矿山机车运输系统信号分析[J].煤炭学报,1997,22(1):104~107

[2]李玉良.机车信号监控技术及其应用[J].中国矿业大学学报,1997,26(4):54~56

[3]姚善化,范骏.噪声背景下矿井无线通信的弱信号检测技术[J].煤炭工程,2005,(1):23-25

[4]Yamaguchi,Y,Abe,T,Sekiguchi,T.Attenuation Constants of UHF Radio Waves in Arches Tunnels[J]. IEEE Transactions on EMC,1989, 31(1):87-91

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