礦用輔助運(yùn)輸車輛運(yùn)行安全保護(hù)監(jiān)控裝置系統(tǒng)

楊步忠

0 引言

煤礦輔助運(yùn)輸無軌膠輪化已經(jīng)成為煤礦企業(yè)礦井輔助運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展方向[1]。目前礦用無軌膠輪車在使用中已經(jīng)出現(xiàn)不同程度的安全問題，特別是當(dāng)車輛在井下出現(xiàn)故障前沒有監(jiān)測(cè)和預(yù)警、故障后診斷內(nèi)容不清楚、不全面，已經(jīng)成為輔助車輛管理運(yùn)行的突出問題。根據(jù)煤礦井下防爆柴油機(jī)車的安全規(guī)程要求，防爆柴油機(jī)車應(yīng)在出現(xiàn)排氣溫度、冷卻水溫度、發(fā)動(dòng)機(jī)表面溫度、廢氣處理箱水位、機(jī)油壓力、當(dāng)前環(huán)境瓦斯?jié)舛鹊热我粎?shù)超標(biāo)時(shí)必須立即自動(dòng)保護(hù)停車。因此，開發(fā)和應(yīng)用礦用無軌膠輪車安全保護(hù)裝置及系統(tǒng)是十分必要的。

本文介紹一種新型礦用輔助運(yùn)輸車輛運(yùn)行安全保護(hù)監(jiān)控裝置及系統(tǒng)。該保護(hù)裝置是基于CAN 總線技術(shù)[2]支撐的礦用柴油機(jī)車保護(hù)裝置[3-4]，各組成設(shè)備之間具有即插即用功能，擴(kuò)展方便，同時(shí)采用CAN 總線通信方式來交換數(shù)據(jù)，據(jù)預(yù)先設(shè)定的邏輯，實(shí)現(xiàn)機(jī)車的分布式控制，為礦用柴油機(jī)車提供了整車安全運(yùn)行和可靠管理的解決方案。

1 系統(tǒng)組成及相關(guān)安全裝置的技術(shù)指標(biāo)

1.1 系統(tǒng)組成

系統(tǒng)由監(jiān)控主機(jī)、控制器、儀表顯示屏、各類傳感器和電源組成（見圖1）。采用CAN 總線結(jié)構(gòu)，以RAM7 為核心，采用分布式管理。儀表顯示屏采用7寸液晶模組進(jìn)行界面組態(tài)，CH4傳感器采用燃燒催化式，速度采用霍爾式結(jié)構(gòu)，液位檢測(cè)采用浮球連續(xù)式結(jié)構(gòu)，溫度傳感器采用PT100 作為傳感元件。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

車輛安全保護(hù)裝置通過各傳感器信號(hào)采集，實(shí)現(xiàn)以下主要保護(hù)：冷卻水溫超溫保護(hù)、表面溫度超溫保護(hù)、排氣溫度超溫保護(hù)、附件溫度超溫、制動(dòng)器壓力保護(hù)、機(jī)油壓力欠壓保護(hù)、補(bǔ)水箱水位保護(hù)、燃油箱液位保護(hù)、轉(zhuǎn)速超速保護(hù)、車速超速保護(hù)、瓦斯超限、一氧化碳超限以及傳感器斷線報(bào)警等。

1.2 車輛安全保護(hù)裝置主要技術(shù)指標(biāo)

工作電壓電流：9 VDC～36 VDC，≤600 mA；工作溫度：-30℃～80℃；通信方式：CAN 總線；溫度測(cè)量范圍：-30℃～200℃；壓力測(cè)量范圍：0 MP～50 MP；轉(zhuǎn)速測(cè)量范圍：0 r/min～5 000 r/min；液位測(cè)量范圍：0 mm～800 mm；油耗統(tǒng)計(jì)范圍：0～200 L/100 km；CH4測(cè)量范圍：0.00%～4.00%；車速測(cè)量范圍：0 km/h～100 km/h；發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)間：0 h～9 999 h；總里程：0 km～99 999 km；運(yùn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)時(shí)間：≥36 000 h；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)間隔時(shí)間：5 s；駕駛員識(shí)別號(hào)容量：10 000 張；語音燈光報(bào)警：≥90 db，60 m 處可見。

2 技術(shù)原理和特點(diǎn)

（1）采用先進(jìn)的控制技術(shù)和傳感器，集成形成了礦用柴油機(jī)車保護(hù)裝置，并結(jié)合網(wǎng)絡(luò)傳輸管理方式組建了礦用輔助運(yùn)輸車輛運(yùn)行安全保護(hù)監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)礦用輔助運(yùn)輸車輛的安全保護(hù)監(jiān)測(cè)和監(jiān)控，以及運(yùn)行狀況的動(dòng)態(tài)管理。裝置和系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、安全可靠，工作效率高，滿足現(xiàn)場(chǎng)要求。

（2）核心技術(shù)采用了基于CAN 總線控制技術(shù)及分布式布設(shè)方式組建了防爆柴油機(jī)車安全保護(hù)系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)控機(jī)車行駛狀況并顯示特定參數(shù)，按相應(yīng)預(yù)定程度實(shí)現(xiàn)繼電器輸出控制。使傳感器線束簡(jiǎn)單，即插即用，配置靈活，可任意增減傳感器，抗干擾性強(qiáng)，適用于礦井生產(chǎn)條件和環(huán)境。

（3）布署了分布式控制的終端輸出及多參數(shù)同時(shí)顯示系統(tǒng)，具有車輛行駛數(shù)據(jù)、工況狀態(tài)顯示，并且針對(duì)行車參數(shù)實(shí)施監(jiān)測(cè)、報(bào)警、預(yù)警和故障檢測(cè)。采用7 寸彩色液晶顯示屏直觀顯示車速、轉(zhuǎn)速、排溫、燃油液位等參數(shù)。采用集成手柄設(shè)計(jì)，配備車輛啟動(dòng)鑰匙和燈光雨刮組合開關(guān)，可控制車輛的轉(zhuǎn)向燈、信號(hào)燈、遠(yuǎn)近光燈以及雨刮等電器設(shè)備的開/關(guān)，操作更方便（見圖2）。

圖2 彩色液晶顯示屏

（4）編配了公共通訊協(xié)議和接口，可與現(xiàn)有系統(tǒng)無縫對(duì)接形成駕駛員身份識(shí)別系統(tǒng)。具有設(shè)定駕駛許可人員，以及車輛行駛速度、里程、油耗及駕駛時(shí)間的實(shí)時(shí)采集、記錄、存儲(chǔ)功能；計(jì)算機(jī)軟件提供良好的人機(jī)界面，實(shí)現(xiàn)了車輛信息錄入、修改、查詢統(tǒng)計(jì)及報(bào)表文本輸出的現(xiàn)代化車輛信息管理。

3 應(yīng)用效果

“礦用柴油機(jī)車保護(hù)裝置”目前除在同煤集團(tuán)應(yīng)用外，還主要在神東公司哈拉溝煤礦、大柳塔煤礦、補(bǔ)連塔煤礦、上灣煤礦等12 個(gè)礦區(qū)使用。該裝置穩(wěn)定性好，降低了運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用，提高了車輛出勤率。結(jié)合礦上的3G 網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)了車輛無線調(diào)度，大大提高了車輛管理調(diào)度能力，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度、也同時(shí)提高了車輛使用率。

4 結(jié)語

我國(guó)的煤炭行業(yè)依靠人力投入的安全保障措施等已經(jīng)成為制約煤炭行業(yè)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)最為突出的問題，加強(qiáng)煤礦車輛綜合調(diào)度管理系統(tǒng)建設(shè)，尤其是智能實(shí)時(shí)的車輛綜合安全保護(hù)系統(tǒng)建設(shè)，對(duì)于井下車輛安全可靠運(yùn)行十全重要，它可有力保障和支持煤炭經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展，在安全生產(chǎn)、節(jié)約企業(yè)運(yùn)營(yíng)成本等方面，均可獲得較大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

[1]馬文斌.立井開拓礦井應(yīng)用無軌膠輪輔助運(yùn)輸系統(tǒng)的研究[J].煤礦現(xiàn)代化，2010 (03)：11-15.

[2]史久根，張培仁，陳真勇.CAN 現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)[M].北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2004.

[3]晏偉光.煤礦井下防爆柴油機(jī)車安全保護(hù)系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀分析[J].煤炭工程，2010 (11):25-28.

[4]梁玉芳，趙海興.無軌輔助運(yùn)輸技術(shù)在我國(guó)煤礦的應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)分析[J].礦山機(jī)械，2013 (01)：35-37.