曹家灘煤礦智能輔助運(yùn)輸系統(tǒng)經(jīng)過(guò)總體規(guī)劃設(shè)計(jì)，兼顧安全、環(huán)保、便捷、人性化，利用5G通信、AI攝像頭、圖像識(shí)別、路徑規(guī)劃、掃描地圖、精準(zhǔn)定位技術(shù)，可節(jié)省調(diào)度排班時(shí)間、避免車(chē)輛安全事故、提升員工工作效率。智能輔助運(yùn)輸系統(tǒng)建設(shè)以車(chē)輛精確定位信息為基礎(chǔ)，通過(guò)車(chē)載終端實(shí)現(xiàn)對(duì)井下車(chē)輛實(shí)時(shí)狀態(tài)的監(jiān)控，結(jié)合煤礦生產(chǎn)過(guò)程中約車(chē)、派車(chē)、運(yùn)輸物料的實(shí)際情況，搭建一套專(zhuān)屬約車(chē)系統(tǒng)軟件，并配合副斜井行車(chē)安全防護(hù)設(shè)施和井下重要交通路口的紅綠燈，優(yōu)化輔助運(yùn)輸作業(yè)流程，可實(shí)現(xiàn)輔助運(yùn)輸業(yè)務(wù)信息化全覆蓋。

文章來(lái)源： 《智能礦山》2024年第2期理事會(huì)特刊“智能運(yùn)輸”專(zhuān)欄

作者簡(jiǎn)介： 王龍，高級(jí)工程師，現(xiàn)任陜西陜煤曹家灘礦業(yè)有限公司機(jī)電副總工程師、《智能礦山》常務(wù)理事

作者單位： 陜西陜煤曹家灘礦業(yè)有限公司

引用格式 ： 王龍.曹家灘煤礦智能輔助運(yùn)輸系統(tǒng)建設(shè)與應(yīng)用[J]. 智 能礦山，2024，5（ 2）：61-66.

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曹家灘煤礦智能輔助運(yùn)輸系統(tǒng)采用B/S架構(gòu)，基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳輸和訪問(wèn)。物聯(lián)網(wǎng)是一種智能感知網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)收集數(shù)據(jù)信息并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)，進(jìn)而智能感知設(shè)備對(duì)象。物聯(lián)網(wǎng)的整個(gè)運(yùn)行過(guò)程可以稱(chēng)為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于曹家灘煤礦輔助運(yùn)輸，利用物聯(lián)網(wǎng)的特點(diǎn)構(gòu)建智能輔助運(yùn)輸系統(tǒng)。該系統(tǒng)可集成多種物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，如視頻監(jiān)控、在線監(jiān)控、安防周界、環(huán)境監(jiān)控、紅外成像、巡檢車(chē)輛等。此外，還應(yīng)實(shí)現(xiàn)各種物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用之間的信息垂直整合，具有水平數(shù)據(jù)穿透性強(qiáng)、業(yè)務(wù)高度集成等特點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)信息共享和數(shù)據(jù)集成業(yè)務(wù)應(yīng)用程序之間的靈活使用。曹家灘煤礦基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，通過(guò)使用本安型融合基站，安裝智能路測(cè)單元，建設(shè)一套車(chē)輛調(diào)度管理系統(tǒng)，逐步實(shí)現(xiàn)物料運(yùn)輸、人員運(yùn)輸?shù)容o助運(yùn)輸車(chē)輛的智能管控、智能規(guī)劃路徑與智能調(diào)度。在井下重要交通路口的每一個(gè)進(jìn)出口安裝AI識(shí)別攝像機(jī)和智能紅綠燈，大巷沿線安設(shè)超速抓拍攝像機(jī)，實(shí)現(xiàn)對(duì)井下交通信號(hào)燈的智能控制。

探索應(yīng)用無(wú)人駕駛相關(guān)技術(shù)，研發(fā)應(yīng)用地面遠(yuǎn)程遙控駕駛和智能化自動(dòng)駕駛技術(shù)，采用環(huán)境感知、定位導(dǎo)航、路徑規(guī)劃等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)車(chē)輛自動(dòng)啟停、自主避讓、自動(dòng)跟車(chē)等功能。

曹家灘煤礦輔助運(yùn)輸采用無(wú)軌膠輪車(chē)方式，目前，已投入使用9種車(chē)型共計(jì)114輛無(wú)軌膠輪車(chē)進(jìn)行運(yùn)輸。智能輔助運(yùn)輸系統(tǒng)由行車(chē)安全防護(hù)裝置、車(chē)輛實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、智能紅綠燈系統(tǒng)、約車(chē)系統(tǒng)、車(chē)輛調(diào)度系統(tǒng)及無(wú)人駕駛系統(tǒng)組成。輔助運(yùn)輸巷沿線部署行車(chē)安全防護(hù)裝置、車(chē)輛車(chē)身部署設(shè)備感知類(lèi)傳感器、交通路口部署智能紅綠燈，輔助運(yùn)輸業(yè)務(wù)功能均部署于車(chē)輛調(diào)度系統(tǒng)中。通過(guò)本安型防爆手機(jī)實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸車(chē)輛的無(wú)線移動(dòng)通信功能；在系統(tǒng)展示方面，通過(guò)輔助運(yùn)輸管理系統(tǒng)的一張GIS圖實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸設(shè)備和信號(hào)等動(dòng)態(tài)模擬展示運(yùn)輸車(chē)輛、交通狀態(tài)等信息。

曹家灘煤礦輔助運(yùn)輸巷部分的副斜井段根據(jù)設(shè)計(jì)布置有行車(chē)安全防護(hù)裝置，由緩沖組件、導(dǎo)向組件、吸能組件和連接組件組成。設(shè)施整體結(jié)構(gòu)緊湊、顏色搭配起到警示和誘導(dǎo)效果。針對(duì)井下特殊環(huán)境，防護(hù)設(shè)施所采用材料均為經(jīng)特殊處理的阻燃型材料，滿足井下相關(guān)安全規(guī)范要求。緩沖組件由納米材料構(gòu)成，發(fā)生車(chē)輛碰撞時(shí)，其多級(jí)耗能結(jié)構(gòu)耗能效果顯著，防撞設(shè)施導(dǎo)向加緩沖，可大幅降低碰撞過(guò)程中的車(chē)輛損傷。納米吸能安全防護(hù)裝置、行車(chē)緩沖裝置、柔性防跑車(chē)裝置如圖1—圖3所示。

圖1　納米吸能安全防護(hù)裝置

圖2　納米吸能行車(chē)緩沖裝置

圖3　納米吸能柔性防跑車(chē)裝置

曹家灘煤礦在副斜井共計(jì)安設(shè)22套納米吸能柔性防跑車(chē)裝置、20套納米吸能行車(chē)緩沖裝置、225套納米吸能安全防護(hù)裝置，3種方式分別從斜坡段、轉(zhuǎn)彎段考慮車(chē)輛跑車(chē)的防護(hù)措施，解決了跑車(chē)時(shí)的車(chē)輛攔截需求，利用斜坡段的吸能行車(chē)緩沖裝置和柔性防跑車(chē)裝置實(shí)現(xiàn)了降低車(chē)速并攔截車(chē)輛，利用吸能安全防護(hù)裝置實(shí)現(xiàn)了改變未及時(shí)攔截的車(chē)輛在轉(zhuǎn)彎段的方向，確保了副斜井行車(chē)安全。

為更全面地實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)軌膠輪車(chē)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，在無(wú)軌膠輪車(chē)上加裝智能車(chē)載信息終端、甲烷監(jiān)測(cè)傳感器、礦用溫度傳感器、轉(zhuǎn)速元件和水位元件等配件，可實(shí)現(xiàn)車(chē)輛的車(chē)速、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、車(chē)輛里程、車(chē)外甲烷濃度、水溫、水位等數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。車(chē)載信息終端及相關(guān)傳感器數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線模塊傳輸至礦井無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，在曹家灘煤礦數(shù)據(jù)中心的服務(wù)器中進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，車(chē)載終端顯示界面如圖4所示。通過(guò)在車(chē)輛上加裝傳感器，形成成套的車(chē)載終端系統(tǒng)，具有數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳功能，能夠?qū)?chē)輛的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，采集到的車(chē)輛里程數(shù)據(jù)能夠服務(wù)于后續(xù)結(jié)算系統(tǒng)；此外，車(chē)載終端系統(tǒng)具有異常數(shù)據(jù)報(bào)警功能，最終能夠?qū)?chē)輛信息進(jìn)行實(shí)時(shí)管理并及時(shí)發(fā)現(xiàn)車(chē)輛故障，大幅提升了車(chē)輛維護(hù)管理水平。

曹家灘煤礦輔助運(yùn)輸場(chǎng)景在井下6個(gè)重要交通運(yùn)輸路口及副斜井彎道安裝了紅綠燈系統(tǒng)，通過(guò)攝像儀對(duì)車(chē)輛進(jìn)行識(shí)別，并向網(wǎng)關(guān)和處理分站發(fā)送信號(hào)，處理分站分析后把指令發(fā)給紅綠燈和聲光報(bào)警器執(zhí)行相應(yīng)操作，對(duì)路口進(jìn)行智能化控制及安全預(yù)警。紅綠燈系統(tǒng)具有應(yīng)急路線功能，當(dāng)一鍵“綠燈”時(shí)，相應(yīng)路線的沿線紅綠燈持續(xù)保持綠燈常亮狀態(tài)，其他各交叉口紅綠燈自動(dòng)設(shè)置紅燈，以提供在特殊情況下的道路通暢。紅綠燈監(jiān)控及現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用如圖5、圖6所示。

圖5　紅綠燈系統(tǒng)監(jiān)控畫(huà)面

圖6　紅綠燈系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

在井下共計(jì)6個(gè)重要交叉路口及轉(zhuǎn)彎處安設(shè)紅綠燈系統(tǒng)，按“先到先行，升井優(yōu)先，大巷優(yōu)先”的原則智能控制紅綠燈狀態(tài)，提高了井下行車(chē)效率，確保了交叉路口的行車(chē)安全。巷道若有超時(shí)未通過(guò)的車(chē)輛，如果時(shí)長(zhǎng)超過(guò)3min，主動(dòng)進(jìn)行判斷，設(shè)置入口處的警示提醒“內(nèi)有施工車(chē)輛，請(qǐng)謹(jǐn)慎通行”，自動(dòng)抓取報(bào)警圖片，并推送至客戶端。如果巷道內(nèi)存在人員施工的情況，紅綠燈系統(tǒng)融合人員定位系統(tǒng)數(shù)據(jù)，在彎道中間處設(shè)置提醒電子牌，顯示“內(nèi)有人員施工，請(qǐng)謹(jǐn)慎通行”，用以提醒來(lái)車(chē)注意行車(chē)安全。

曹家灘煤礦輔助運(yùn)輸約車(chē)系統(tǒng)充分發(fā)揮礦級(jí)管控平臺(tái)業(yè)務(wù)功能，打通PC端和手機(jī)端數(shù)據(jù)，約車(chē)業(yè)務(wù)入口PC端及手機(jī)端均能發(fā)起，通過(guò)融合通信技術(shù)和移動(dòng)終端定位技術(shù)，迅速定位人員和車(chē)輛，可實(shí)現(xiàn)一鍵叫車(chē)、車(chē)輛導(dǎo)航、路徑規(guī)劃、故障報(bào)備等功能，實(shí)現(xiàn)井下車(chē)輛的精準(zhǔn)調(diào)度。解決了輔助運(yùn)輸環(huán)節(jié)中人員和物資的隨時(shí)約車(chē)升入井需求。輔助運(yùn)輸約車(chē)系統(tǒng)界面如圖7所示。

圖7　輔助運(yùn)輸約車(chē)系統(tǒng)界面

輔助運(yùn)輸約車(chē)系統(tǒng)提高了輔助運(yùn)輸?shù)墓ぷ餍始靶熊?chē)安全，及時(shí)掌握并解決了人與車(chē)輛的調(diào)度矛盾，降低了空駛率，最大程度地節(jié)省了司乘雙方資源與時(shí)間，實(shí)現(xiàn)了資源整合和效益最大化。

曹家灘煤礦通過(guò)將井下人員定位、車(chē)輛定位、車(chē)輛狀態(tài)、紅綠燈狀態(tài)、副斜井納米吸能柔性防跑車(chē)裝置狀態(tài)、井下及地面人員候車(chē)、集中裝卸點(diǎn)視頻監(jiān)控進(jìn)行整合，在輔助運(yùn)輸管理系統(tǒng)一張GIS圖上進(jìn)行實(shí)時(shí)展示，以供調(diào)度人員實(shí)時(shí)掌握井下輔助運(yùn)輸情況。車(chē)輛調(diào)度管理系統(tǒng)架構(gòu)如圖8所示。

圖8　車(chē)輛調(diào)度管理系統(tǒng)架構(gòu)

輔助運(yùn)輸車(chē)輛調(diào)度系統(tǒng)打通人員定位、車(chē)載終端、紅綠燈、候車(chē)點(diǎn)及集中裝卸點(diǎn)視頻監(jiān)控等輔助運(yùn)輸相關(guān)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，應(yīng)用融合基站定位技術(shù)及GIS底圖技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了輔助運(yùn)輸系統(tǒng)相關(guān)單系統(tǒng)信息的融合展示，將生產(chǎn)、運(yùn)營(yíng)及安全口崗位重點(diǎn)關(guān)注數(shù)據(jù)顯示在大屏，可直觀地顯示井下車(chē)輛位置、車(chē)輛信息，人與物料信息，大幅提高了輔助運(yùn)輸系統(tǒng)的管理水平和運(yùn)行效率。輔助運(yùn)輸車(chē)輛調(diào)度系統(tǒng)界面如圖9所示。

圖9　輔助運(yùn)輸車(chē)輛調(diào)度系統(tǒng)界面

在卡威WLR—5C型防爆新能源無(wú)軌膠輪指揮車(chē)的基礎(chǔ)上對(duì)車(chē)輛進(jìn)行全面的自動(dòng)駕駛改造調(diào)校，目前已實(shí)現(xiàn)井下部分從入井乘車(chē)站至輔運(yùn)大巷區(qū)間及地面部分井口到中央變電所路段的全路段自動(dòng)駕駛功能，包括前方車(chē)輛行駛狀態(tài)的識(shí)別及響應(yīng)、行人和車(chē)輛的識(shí)別及響應(yīng)、靠邊停車(chē)、上下坡啟停、彎道行駛、自動(dòng)緊急制動(dòng)、避障繞障、人工操作接管、遠(yuǎn)控端的車(chē)輛監(jiān)控和緊急接管功能，自動(dòng)駕駛最高時(shí)速達(dá)到22km/h。經(jīng)中國(guó)煤炭工業(yè)協(xié)會(huì)鑒定，曹家灘煤礦無(wú)人駕駛系統(tǒng)為國(guó)際先進(jìn)水平。無(wú)人駕駛車(chē)輛如圖10所示。

圖10　無(wú)人駕駛車(chē)輛

曹家灘煤礦在地面及井下部分建設(shè)完成了智能路測(cè)單元及各類(lèi)信息基礎(chǔ)設(shè)施，礦井已初步形成井下無(wú)人駕駛車(chē)輛的運(yùn)行環(huán)境，建成的遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)在無(wú)人和有人駕駛并存的環(huán)境下，實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、調(diào)度和管理井下無(wú)人駕駛車(chē)輛的作業(yè)任務(wù)、行駛路徑等，必要時(shí)遠(yuǎn)程接管遙控井下無(wú)人駕駛車(chē)輛。地面無(wú)人駕駛艙及視頻畫(huà)面實(shí)景如圖11所示。

圖11　地面無(wú)人駕駛艙及視頻畫(huà)面實(shí)景

（1）曹家灘煤礦智能輔助運(yùn)輸系統(tǒng)在副斜井設(shè)置的納米吸能柔性防跑車(chē)裝置，會(huì)在無(wú)軌膠輪車(chē)發(fā)生剎車(chē)失靈、掛擋失敗等現(xiàn)象時(shí)，及時(shí)動(dòng)作，防止發(fā)生車(chē)輛損壞和人員傷亡的事故。

（2）智能輔助運(yùn)輸系統(tǒng)的運(yùn)輸車(chē)輛具備無(wú)線移動(dòng)通信功能，實(shí)現(xiàn)了井下人員與車(chē)輛的精確定位、自動(dòng)采集車(chē)輛運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)監(jiān)測(cè)，通過(guò)輔助運(yùn)輸管理模塊實(shí)現(xiàn)了運(yùn)輸設(shè)備和信號(hào)等動(dòng)態(tài)模擬展示、信息存儲(chǔ)、歷史記錄查詢(xún)，以及對(duì)井下運(yùn)輸車(chē)輛、交通狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和精準(zhǔn)調(diào)度等功能。

（3）通過(guò)紅綠燈系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了井下重要運(yùn)輸交叉路口、運(yùn)輸區(qū)域的闖紅燈、超速等違章行為自動(dòng)記錄。

（4）利用車(chē)聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、數(shù)據(jù)融合技術(shù)和多終端業(yè)務(wù)協(xié)同，實(shí)現(xiàn)了多終端約車(chē)和系統(tǒng)派車(chē)功能；在無(wú)人駕駛方面，積極探索車(chē)輛環(huán)境感知手段，實(shí)現(xiàn)了副斜井及主運(yùn)大巷段的無(wú)人駕駛。

END

責(zé)編 | 李金松

編輯丨李雅楠

審核丨趙瑞

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