营盘壕煤矿无轨胶轮车智能调度系统的设计研究_狄平.pdf

2172023 年第 5 期狄 平：营盘壕煤矿无轨胶轮车智能调度系统的设计研究狄 平：营盘壕煤矿无轨胶轮车智能调度系统的设计研究营盘壕煤矿无轨胶轮车智能调度系统的设计研究狄 平（鄂尔多斯市乌审旗营盘壕煤炭有限公司，内蒙古 鄂尔多斯 017300）摘 要 营盘壕煤矿采用无轨胶轮车辅助运输方式有效提高辅助运输效率，无轨胶轮车辆运输存在高能耗、车辆有效作业时间短、尾气排放多、闲置车辆多等问题。对无轨胶轮车运输与调度控制系统进行整合基础上，设计智能调度系统进行实践应用，结果表明：车辆调配合理、运行有序，运输效率提高 51.5%，无一起无轨胶轮车追尾、碰撞等事故发生。关键词 营盘壕煤矿；无轨胶轮车；智能调度系统中图分类号 TD63+4 文献标识码 A doi:10.3969/j.issn.1005-2801.2023.05.069Design and Research of Intelligent Dispatching System for Trackless Rubber Wheeled Vehicles in Yingpanhao Coal MineDi Ping(Ordos Uxin Banner Yingpanhao Coal Co.,Ltd.,Inner Mongolia Ordos 017300)Abstract:The use of trackless rubber wheeled vehicles for auxiliary transportation of Yingpanhao Coal Mine effectively improves the efficiency of auxiliary transportation.With the development of trackless rubber wheeled vehicles,there are many problems,such as high energy consumption,short vehicle effective operation time,more exhaust emissions,more idle vehicles and so on.On the basis of integrating the transportation and dispatching control system of trackless rubber wheeled vehicles,an intelligent dispatching system is designed and applied in practice.The results showed that the vehicle allocation is reasonable,the operation is orderly,and the transportation efficiency is improved by 51.5%.There are no accidents such as rear end collision or collision of trackless rubber wheeled vehicles.Key words:Yingpanhao Coal Mine;trackless rubber wheel vehicle;intelligent dispatching system收稿日期 2022-11-04作者简介 狄平（1977），男，山东滕州人，2013 年毕业于山东科技大学矿山机电专业，本科，工程师，研究方向：胶轮车管理，防冲现场施工。狄 平：营盘壕煤矿无轨胶轮车智能调度系统的设计研究狄 平：营盘壕煤矿无轨胶轮车智能调度系统的设计研究1 工程概况1.1 概况营盘壕煤矿位于内蒙古鄂尔多斯乌审旗境内，矿井井田东西宽约 8 km，南北长约 14 km，面积113.4 km2，煤炭储量 22.6 亿 t，可采储量 14.5 亿 t，采用立井开拓方式，设计生产能力 1200 Mt/a，含煤地层为侏罗系中下统延安组，共17层，主要开采2-2煤层。1.2 无轨胶轮车应用情况营盘壕煤矿辅运大巷布置在 2-2 煤层底板中，2-2 煤层主要划分为 21 采区、22 采区、23 采区和24 采区，采用无轨胶轮车进行运输。营盘壕煤矿目前共有 60 辆无轨胶轮车，井下辅运大巷长度约9750 m，设有 12 个乘车点，胶轮车通过副井从地面能够直接行驶到井下各个作业场所。无轨胶轮车辅助运输方式大幅度减少整个矿井运输作业人员数量，降低作业人员劳动强度。2 无轨胶轮车辅助运输管理系统存在的问题分析营盘壕煤矿井下无轨胶轮车辅助运输管理系统以安全运行监测和视频监控管理为主，设置有井下交通信号灯、车辆限速报警、巷道 LED 报警提示、重要路口视频监控等设备，功能上较为单一和同质化，存在车等人或者人员到位后无车可用等诸多问题，只能满足基本安全运行管理，不能实现同时进行多项任务管理。营盘壕煤矿无轨胶轮车在使用时工作流程操作（申请、调度、人员物料运输、车辆运行效率统计）停留在手工运行管理方式上，存在诸多漏洞，无轨2182023 年第 5 期胶轮车资源无法充分利用，无法有效解决无轨胶轮车运行效率低下问题，无法从根本上实现无轨胶轮车运行提质增效和效能发挥最大化。车辆运行按照人工任务派单方式进行单一订单式管理，无轨胶轮车资源没有得到充分利用，在井下长距离巷道运行条件下，车辆运行效率非常低下，带来了诸如高能耗、车辆有效作业时间短、尾气排放多影响巷道空气质量、闲置车辆多造成安全隐患等问题。针对这诸多问题，需要一种对煤矿井下无轨胶轮车能进行智能调度管理的系统。设计一种无轨胶轮车智能调度系统，将无轨胶轮车辅助运输与调度控制系统进行结合，实现运输安全管控、车辆定位、限速报警及语音提示等多项功能，使运输车辆实时精确定位，保障人员及车辆安全。3 无轨胶轮车智能调度系统方案设计为有效解决营盘壕煤矿无轨胶轮车在高能耗、安全隐患等方面的问题，设计了一种无轨胶轮车智能调度系统方案1-6。3.1 整体方案设计营盘壕煤矿无轨胶轮车智能调度系统整体方案如图 1，主要包括井下检测基站、井上调度中心、通信系统三部分。图 1 无轨胶轮车智能调度系统整体方案井下检测基站由摄像头、信号灯、接收节点和发射节点等部件构成，构建一整套专业设备对无轨胶轮车进行控制监测，针对各类子系统实施数据实时监测，将监测结果上传至井上调度中心控制服务器。控制服务器对检测数据进行整理及分类处理，将处理情况及处理结果传送到各职能部门控制后台，各部门管理人员从后台处实时掌握无轨胶轮车车辆具体情况。为实现智能化调配无轨胶轮车辆，营盘壕煤矿在井下共建立了 100 个通信基站，应用UWB 定位算法可将车辆定位从以往 300 m 提升至0.21 m，精确的井下人车位置实时数据给车辆需求部门及车辆调度部门提供沟通便利，使井下运输方便和快捷。井上调度中心由服务器、监控大屏、控制器等构成，后端服务根据车辆回传信息对其整体状态及位置信息标定。车载终端通过数据链形成与后台系统的数据交换，实现信息双向传递，实现车辆科学、安全调度。营盘壕煤矿在井下建设有 5G 无线通信系统+UWB 网络，系统所提供车载终端与 5G 无线通信系统无缝接入。基于 5G+UWB 网络，建成车辆精准定位导航系统、新型感知系统、车路协同系统、职能调度管理系统、远程监控和应急接管系统。其中，车辆精准定位导航系统凭借 UWB 精准定位网络、层级地图，配合新型感知系统中的多线激光雷达、4D 光场相机、高性能车载计算平台等器件，实现了精准定位与自适应导航；车路协同系统采用5G 通信技术与车端管控中心数据实时共享，为无轨胶轮车驾驶提供了超视距感知，有效解决了车辆在井下巷道交叉口、上下坡及硐室处的感知盲区；智能调度管理系统是无轨胶轮车的控制中心、数据中心和决策中心，具备自动调度车辆、控制交通、规划路径、下发指令、报障预警等功能。3.2 无轨胶轮车智能化调度管理流程营盘壕煤矿无轨胶轮车智能化调度管理流程如图 2。图 2 无轨胶轮车智能化调度管理流程示意图1）无应急任务时，智能化调度管理系统按日常用车申请和排班结果对司机发布执行任务命令，出车任务完成后无新任务时自动交车。2）当出现应急任务后，智能化调度管理系统若还未发布日常用车指令，此时可下发应急任务执行命令，司机按应急任务指令完成出车任务；若系2192023 年第 5 期狄 平：营盘壕煤矿无轨胶轮车智能调度系统的设计研究狄 平：营盘壕煤矿无轨胶轮车智能调度系统的设计研究统已发布日常用车指令，下发应急任务执行命令的同时派出相应司机单独处理应急出车任务。3）用车部门用车时，在人工智能终端发出用车申请，智能化调度管理系统根据用车申请和位置及时派发车辆。4）井下作业人员用车时，在人工智能终端发出用车申请，智能化调度管理系统根据用车申请位置就近出车辆。5）出现突发状况，车内车载终端将数据传送至智能化调度管理系统，进行人机交互，应对突发状况。4 智能调度系统的实践应用无轨胶轮车智能调度系统在营盘壕煤矿进行工业性试验，验证设计方案可行性。当前营盘壕煤矿无轨胶轮车智能调度管理系统经过近7个月试运行，无轨胶轮车在千万吨级特厚煤层下实现了安全行驶、定点待命、准点出发。通过实时监控，申请调配、数据上传、统计分析等过程，为智能调度管理系统提供了更加精准数据，实现调度对井下司机的远程遥控和合理调配。试运行过程中，对营盘壕煤矿井下无轨胶轮车车辆定位精度进行试验工作，共开展 10 次试验，结果如图 3。从图 3 数据可知，车辆定位精度控制在 0.18 0.95 m，能够满足煤矿实际使用需要，为实现车辆智能调度提供了数据支持。图 3 无轨胶轮车定位精度试验测量结果无轨胶轮车智能调度系统在营盘壕煤矿应用后，车辆调配合理、运行有序，运输效率对比之前提高了 51.5%。系统应用后，未发生一起无轨胶轮车追尾、碰撞等安全事故，大幅度提高营盘壕煤矿辅助运输环节运行效率和安全性。5 结语设计一种无轨胶轮车智能化调度管理系统在营盘壕煤矿进行实践应用，对辅助运输工作安全高效开展提供了强有力的数据支撑，减少车辆行驶等待时间，提升了胶轮车运输效率，有效提高行车安全，解决以往井下胶轮车存在的超速、撞车、撞人、追尾及“顶牛”等潜在安全风险。无轨胶轮车智能化调度管理系统也是智能化矿山建设进程中的一项重要子系统。无轨胶轮车智能化调度管理系统在营盘壕煤矿成功应用，为无轨胶轮车的智能化调度技术的推广应用提供案例支持。【参考文献】1 王刚.无轨胶轮车调度系统设计研究 J.机械管理开发，2022，37（06）：238-240.2 李宁波.煤矿无轨胶轮车调度系统的设计与应用研究 J.煤炭与化工，2022，45（03）：96-98.3 王瑜，康帆.煤矿无轨胶轮车调度系统设计与应用研究 J.能源与环保，2021，43（09）：213-218.4 韩成寿.矿井无轨胶轮车智能调度管理系统研究J.机电工程技术，2020，49（09）：131-133.5 刘宏杰，张慧，张喜麟，等.煤矿无轨胶轮车智能调度管理技术研究与应用 J.煤炭科学技术，2019，47（03）：81-86.6 黄倩.无轨胶轮车定位调度系统在兖矿集团的应用 J.煤矿现代化，2016（04）：65-67.（上接第 216 页）粉煤灰含量降低，泌水率增加；固定粉煤灰-风积沙占比，改变水灰比，随水灰比降低，泌水率降低。以上结果结合实际工程，可适当降低制浆用水，减少泌水。在保证浆液顺利输送条件下，选择粉煤灰-风积沙合理占比。根据试验，最终确定水固比为 0.5:1，灰砂比 5:5及灰砂比 7:13 时浆液密度为 1.6 t/m3，此时注浆效果较好。工程中先按照灰砂比 5:5 进行调制，待注浆稳定后逐步增大风积沙用量，直至风积沙粉煤灰为 13:7。5 结语1）选择的充填材料必须是经济合理的，能够就近取材。2）充填材料混合后，应具有流动性和稳定性，能够满足泵送条件。注入指定位置后，为保障采空区保持原有工作环境，充填材料的泌水性应保持在41.7%55.3%之间。充填材料胶结后应具有一定强度，足以支撑上部地层压力。（下转第 222 页）