煤矿机车运输监控系统-煤矿信集闭系统

 1.方案概述

根据本矿一期工程副井绕道和运输大巷全长20000M，共有电机车35台，司控道岔50台。为了保障运输安全、提高调度指挥效率、增加经济效益，在井下安装机车运输监控系统，对进一步加强矿井的安全生产、提高运输效率及企业信息化建设有着重要意义。

煤矿轨道运输监控系统是用于恶劣环境的分布式工业控制系统，系统以工控机为控制核心，在主控室对井下的电机车运输实现实时监控和自动调度。能实时显示井下各机车位置、车号及信号灯、区段占用情况，自动实现敌对进路的闭锁，不允许敌对信号同时开放，保障机车安全运行。系统能随时反映设备和传感器的工作状态；故障自动诊断、报警，记录运行过程数据，具有报警、自动记录运行过程数据报表打印等功能。监控系统能实现岔位信号上传并实现道岔的集中监视和控制，同时实现机车车载按键遥控功能。在地面调度室设置一台工控机作为服务器，在井下配一台隔爆兼本安电脑有调度员进行调度操作。现场主要地段设置本安型摄像仪作为远程监视、联系手段。

2.方案设计

2.1 本方案要实现功能

2.2网络结构设计

一级网络：无线基站、读卡器、LED显示屏通过CAN总线接入CAN网关，CAN网关接入光纤以太网和上位机通信。

二级网络： 信号灯、道岔、车载机等无线应用设备都是通过无线传感自组织网络接入任何一个无线基站。

2.3地面中心站设计

2.3.1工控计算机

井上运输调度室配备专业工业计算机2台。1台作为服务器，一台作为热备机。

Ø 采用Windows 8操作界面，界面友好，操作方便；

Ø 正常情况下，系统主控机自动调度指挥列车运行，必要时调度员可随时通过系统提供的各种方式进行人工干预；

Ø 系统管理员可登陆该控制系统，输入、修改调度方案及其它系统参数；

Ø 调度员和系统管理员通过该机可以实时查看运输现场各车辆的运行情况。主要用来模拟显示信号所控区域与轨道分布图，并在图上显示机车占用情况，行车方向、速度；显示车号、信号机状态和机车位置；显示系统设备分布位置。

Ø 通过鼠标在组态模拟图上对道岔进行控制操作；

Ø 显示人工模拟的车辆运行状况和测控设备状况。

Ø 无论控制范围大小，组态模拟画面均能通过显示屏进行拖动、缩放，以动画的形式对实际运输状况进行显示。

2.4系统软件

井上工控机软件配置操作系统为windows。安装专业自动化组态软件和数据库软件，以及我公司自主研发的井下机车运输监控系统软件。

对机车运行状况进行监控；实现各设备之间的按通讯协议正常通讯，并给出机车位置、方向、速度、车号、车类等信息；实现监控系统的各种闭锁功能；实现自动、半自动和手控调度方案；对系统运行过程进行记录。

2.5井下硬件配置设计

机车运输监控系统井下现场设备由隔爆兼本安型计算机、本安型无线基站、本安型信号器（信号灯）、司控道岔控制器、本安型无线发射器、本安型车载机、本安型读卡器、本安型速度传感器、本安

3.系统可实现功能

3.1 精确实时定位功能：

      精确定位：定位相对精度可以小于1米

      精确识别轨道：可以精确识别机车所走轨道，完全杜绝因轨道识别不准确而产生信号灯和道岔控制不正确的问题。 

      高速实时响应：设备状态变化到上位机响应时间周期可在1秒内完成。

3.2 可视化监视功能：

在计算机上以动画、图形、表格、汉字等形式实时显示机车位置、车号、运行方向、运行速度以及井下各道岔位置和信号灯等运行状态信息。

3.3 远程遥控机车运行功能：

操作员在地面操作台前对需要控制的机车进行遥控操作控制机车前进、后退、刹车来控制机车运行。操作员通过观察系统软件主界面里的模拟图和车载摄像仪画面就可以实时了解机车运行情况。

3.4 智能远程自动机车运行功能：

机车上安装与机车变频器连接的控制模块，与车载通信设备、车载数据采集设备、车载视频采集设备和车载辅助控制设备连接，通过车载通信设备与上位机实现实时通信。

系统软件包含具有科学算法的智能调度模块。操作员在上位机根据运输计划设定运输线路给特定机车，机车根据设定线路自动在轨道上运行，无需太多人机交互就可以让机车自动在巷道内执行各种运输任务。例如：当上位机操作员指定某进路自动运行后，现场机车会根据上位机提供的参数自动在装载站和卸载站间运行。

3.5  遥控装载功能（后期功能扩展）：

当系统设定某装料站为遥控装载时，列车运行到装料站设定位置时，装料员使用专用工业无线遥控器控制机车运行进行车皮和放料口的定位，操作简单方便，每个装料口只需一个装料工就可以完成车辆定位和装料。装料完成后，系统自动控制双车头列车切换运行车头，指挥列车向卸料站运行。

3.6 自动装载功能（后期功能扩展）：

当系统设定某装料站为自动装载时，列车运行到装料站设定位置时，上位机电脑会发送装料运行参数给车载机（装料开始命令、定位车皮数、定位运行速度），然后电机车会根据装料参数进行装载车皮位置定位，一个车皮定位完成后机车会通知装料控制器装料。当轨道衡称重达到一个车皮满载重量后，装载控制器会自动停止装料，然后装载控制器通知机车前进定位下一个车皮，如此周而复始，直到机车感应到所有车皮装载完成。然后，机车会自动反向运行，向卸料站运行。

3.7 自动装载功能（后期功能扩展）：

当系统设定某装料站为自动装载时，列车运行到装料站设定位置时，上位机电脑会发送装料运行参数给车载机（装料开始命令、定位车皮数、定位运行速度），然后电机车会根据装料参数进行装载车皮位置定位，一个车皮定位完成后机车会通知装料控制器装料。当轨道衡称重达到一个车皮满载重量后，装载控制器会自动停止装料，然后装载控制器通知机车前进定位下一个车皮，如此周而复始，直到机车感应到所有车皮装载完成。然后，机车会自动反向运行，向卸料站运行。

3.8 自动卸载功能：

当无人驾驶机车运行到放料站设定位置时，系统会自动对双车头列车切换运行车头进行卸载，卸载完成后自动返回装载站。（通过配置可兼容单车头运行模式）

3.9 智能安全保障功能：

当机车处在无人驾驶运输状态时，机车运行到特定位置时上位机会发送新的运行参数给无人驾驶机车，以让机车随时了解自己的当前位置和目标位置等。如果机车未收到上位机电脑发生的信息，机车会自动控制减速后停车，自动导向安全。

当机车根据上位机传送参数自动运行时，机车会根据根据参数和自身状态进行自动加速或减速。例如：机车接近道岔位置时会以安全速度经过道岔。

当系统自动运行时，所有道岔都会关闭现场遥控翻转功能，用以防止机车运行线路被随意改变，保障机车运行安全。

3.10 系统报警功能：

上位机可实现超速报警、道岔不到位报警及设备故障报警等功能，以图形提示报警并可进行报警报表查询。

3.11  信息管理功能：

上位机软件能随时反应系统设备和传感器的工作状态，能自动生成各种事件和报警报表，可以对机车进行自动统计管理及生产任务统计管理。软件具有行车记录及图表，并能生成各种相关的生产管理报表，可按车号、按时间、按班次查询。所有报表都可以进行打印。

3.12 用户管理功能：

    系统软件具有用户配置和管理功能，高级用户可以对低级别用户进行配置。不同级别用户可以设置对应级别的操作权限。

3.13 重演功能：

    能全天候24 小时实时记录系统运行情况，并能根据记录的运行数据在显示设备上重演规定时间内的实际运行过程，为分析事故原因、改进调度策略提供根据，记录存储时间为一年以上。

3.14 双机备份功能：

    上位机可采用主备双系统结构，确保系统运行的安全可靠性，当任一台发生故障时，另一台备用机可以起到主机的监控作用。其中一台可兼作为工程师站，允许远程编辑、调整设备的运行状态和运行参数。

3.15  集成联网功能：

    系统具有OPC软件功能，能平滑地接入自动化集中控制信息平台，可直接采用IE浏览器浏览本系统的监控画面。

3.16 LED屏信息发布扩展功能：

    井下关键路口或停车场接入本公司LED信息发布屏到系统总线，上位机软件可发布信息到LED屏。在系统软件的信息发布界面输入任何文字，就可以让井下任何一个LED屏显示想要的信息，显示的同时还可同步发语音。提示行人在无人驾驶状态不准行人进入巷道。

3.17  视频监控扩展功能：

井下关键路口或停车场安装本公司网络摄像仪，可实现以系统模拟图为地理信息的视频监控功能。只要在主画面中点击需要查看的摄像仪图标，就可以打开此摄像仪的视频画面。

3.18 其他功能：

各硬件设备、系统线路自检功能的查询，历史数据的显示、查询、报表、打印等等。 

4.系统结构

    本系统上位机软件采用B/S构架，可以实现多WEB客户端应用。采用无线WIFI和以太网作为传输层进行通信，现场所有WIFI无线基站接入上位机所在的工业以太网。其他所有现场设备都是WIFI终端设备，直接与WIFI无线基站通信。车载机作为移动设备可以快速在WIFI无线基站间数据漫游。现场道岔控制器和信号灯等非移动设备都可以作为通过WIFI基站收发数据，WIFI手机可以在井下进行移动拨号通话。大量减少了设备使用量，减少了用户投资。