斜巷絞車無線傳輸監控系統研究

侯海清

(汾西礦業高陽煤礦，山西 孝義 032300)

斜巷是礦井一種常用巷道，斜巷絞車作為斜巷運輸的主要設備，主要用以運輸材料、設備及矸石等。由于斜巷常有一定的坡角，路況較為復雜，造成行車較為困難，成為礦井運輸事故中高發區域[1～3]。為了提升礦井斜巷運輸安全，在斜巷內需要專門配備信號工與司機絞車進行通信，絞車司機根據信號傳輸信息開、停絞車。在現實過程中，絞車司機無法有效掌握絞車運輸線路前方存在的問題，極其容易絞車運輸過程中出現碰壁、翻車以及跑車等安全事故[4]。

隨著智能控制技術、網絡通信技術的快速發展，若能在斜巷內增加視頻監控系統，便可使得絞車司機隨時掌握絞車前方狀況，提升絞車運輸安全性。但由于斜巷距離長、環境復雜，若布置的監控系統采區有線傳輸方式則極其出現由于通信線纜斷開出現通信中斷問題，造成監控系統失效[5～6]。因此，文中設計一種斜巷絞車無線傳輸系統，將斜巷內的監控數據傳輸至絞車司機位置，便于司機及時掌握絞車前方運行環境，確保絞車在斜巷內運行安全。

1 結構框架

根據山西某礦1636斜巷為例，對斜巷絞車無線傳輸系統的總體結構進行講述。1636斜巷總長為1550m，絞車房與斜巷上口距離約為70m，在距離斜巷上口680m為主有斜巷分道口。在該斜巷內布置的無線傳輸系統組成見圖1。

圖1 斜巷無線傳輸系統組成

在斜巷內布置的每一個單元均電氣控制箱，攝像頭采集到的數據通過電氣控制箱并以TCP/IP通行模式采用有線傳輸方式將數據傳輸給網關。網關接收到數據后以無線通信方式傳輸數據。通過絞車前后的攝像機掌握絞車運行狀況，實現對絞車運輸環境的實時監測。由于斜巷內環境狹小，設備復雜，無線傳輸信號衰減較快，為了提升無線傳輸效率，在對無線信號進行組網分析后，將無線發射基站、無線攝像頭以及無線AP等安裝在指定位置，從而提升無線傳輸網絡的連續性、可靠性及穩定性。

在斜巷內布置的網關、無線基站以及指定位置布置的無線AP、無線攝像頭等在斜巷內構件一個完整無線局域網，可以對攝像頭采集數據進行無線共享及傳輸。

2 斜巷無線傳輸設備選型

在斜巷絞車無線傳輸系統中涉及到無線通信設備包括有無線攝像頭、無線AP以及無線基站等，其中選用的無線基站型號為KT09-A，該基站可以對井下固定點、移動點監測到的數據、圖像等進行無線傳輸，同時支持語音、視頻、短消息等服務。該基站采用IP構建，實現無線、有限傳輸一體傳輸，基站具有較大的系統容量，可以同時支持最多50名用戶同時訪問，最多可以同時進行10路無線視頻傳輸，無線覆蓋范圍廣，信號穩定，可以用以井下斜巷復雜環境。具體采用的KT09-A無線基站技術參數見表1。

表1 KT09-A無線基站技術參數

3 控制系統

在斜巷絞車房內布置絞車控制系統。通過控制系統可以對斜巷內布置的任意無線視頻監控點的畫面進行顯示，絞車運行前/后方視頻信息均可通過無線通信方式傳輸至絞車房，通過點擊操控界面上的功能按鈕，即可實現對視頻監控畫面切換。

在斜巷下口、上口以及分道等位置處的控制質量、數據信息以及聯鎖信號等均采用無線通信方式傳輸至絞車房，并在操控臺顯示屏上顯示通信數據。除了對絞車驅動電機電壓、絞車運輸速度、電機運輸頻率、電流以及溫度等外，操控臺上還可以進行其他指令操控，如：“復位”、“啟動”、“停止”、“急?！钡鹊?。絞車司機在操控絞車時，操控臺上與斜巷上口、下口以及分道口等位置處的聯鎖信號打開，操控臺顯示上述各處位置視頻監控畫面，確保絞車處于安全的運行環境之中運行。

當絞車司機確定絞車運行環境安全，可以進行絞車提升、下放等操作，當發現斜巷內可能出現造成絞車運輸事故的情況，需要緊急停車運行時，通過按下“急?！辨I，切斷絞車驅動電機變頻器以及油泵電源，絞車制動裝置動作，從而實現絞車緊急停車。當絞車驅動電機變頻器出現故障時，通過按下“復位”鍵，即可對實現油泵電機軟啟動。

4 現場應用情況

設計的斜巷絞車無線傳輸系統在山西某礦1636斜巷內進行工業試驗，斜巷全長1550m、坡度為5°，采用無線通信、斜巷絞車控制臺等對斜巷內運行的絞車進行實時控制，現場具體使用情況為：

1)絞車控制臺可以顯示驅動電機電壓、頻率、絞車運行速度等參數；

2)絞車控制臺上的“復位”、“啟動”、“停止”、“急?！钡鹊葎幼髦噶罹梢詼蚀_發送，絞車動作延時時間控制在200ms以內，動作較為迅速，可以滿足絞車控制需要；

3)由于斜巷內照明條件絞車，控制臺上顯示的絞車上口、下口以及道口等位置處的視頻畫面雖有雪花，但可以清楚的掌握視頻監控點的現場條件，確保絞車運行安全。

5 結束語

斜巷是礦井運輸事故高發區域，完善斜巷內的視頻監控系統，提升斜巷運輸安全具有重要意義。為了克服斜巷環境復雜、傳統有線傳輸方式容易出現通信電纜破斷等問題，設計了一種斜巷絞車采用無線傳輸監控系統，從而實時掌握斜巷內絞車運行狀態以及運行前方環境，從而提升斜巷運行安全保障能力，降低斜巷運輸事故發生率，設計的斜巷絞車無線傳輸監控系統具有較強的實用性，可以在一定程度上提升礦井安全運輸保障能力。