1360无轨信号系统改进和拓展

1360无轨信号系统改进和拓展

安健

云南锡业（控股）集团有限责任公司大屯锡矿  云南 661017

摘要

1360无轨信号系统是为保证我矿1360无轨运输平台畅通，预防运输平台大规模堵车现象的发生而建立的一套井下智能调度控制系统。本文就无轨信号系统的技术改进和功能拓展以及未来无轨信号系统的发展进行一些探讨。

关键词：信号系统、技术改进、功能拓展。

1  概述

1.1设备情况

1360无轨信号系统一共分为四期，一期工程里程10071m，二期工程里程2819m，三期工程里程3100m，四期工程里程841m。

其中井下设备有基站，中心网关，定位器（包括中继和副中心），电源箱，信号灯。基站总数40台，中心网关总数23台，定位器总数417台，红绿灯56组。

地面设备主要为moxa服务器主机，其中一期工程1台，二期、三期共用一台，四期为新型基站结合主机。车载设备电子车牌一共安装185台（2020年7月份数据）。

1.2信号系统回路控制

信号系统通信传输主要有四种方式，根据通信对象和通信通道的不同，主要分为Zigbee无线通信，CAN ID通信，TCI/IP网口通信，光纤通信。主要通信回路下图所示（图1-1）。

（图1-1）

其中，一个中继或副中心可以与10台左右的定位器相互通信，中继收集数据后发送到中心网关，实际上一台中心网关负责与20台左右的定位器通信。这个回路中，井下车载电子车牌发出Zigbee无线信号与定位器通信，定位器通过CAN ID通信与中继、副中心进行通信，之后中心网关把从中继发来的CAN ID信号转化为TCP/IP网口信号与基站通信，基站中光交换机把电信号转化为光信号传输到地面MOXA服务器进行计算，再把信号指令通过这个回路发送到车载电子车牌和信号灯进行调控。

1.3设备的配置

设备配置我们主要是有两种方式。无线Zigbee的CAN ID配置，和网络id配置。

通过Zigbee无线模块与串口调试软件实现无线模块的CANID配置。笔记本电脑连接网络可以实现设备网络ID的配置。

每台定位器有一个canID，canID是16进制的，最高位是FF，十进制就是255。所以我们255后面的定位器也就是2、3、4期的定位器ID模块是特殊的，默认加300。这是我们定位器ID配置的特殊点。

2 无轨信号系统改进

综合这些年我们无轨信号系统的使用情况反馈，1360无轨信号系统主要存在着很多设备技术问题，总结归纳可以分为以下两个主要问题。

①、设备最初设计功能已经不能满足坑口管理和生产的新要求。

②、原有设备程序在使用中不符合现实情况，导致控灯不准。

针对这两个问题，我们进行了一系列系统化和设备升级改造。

2.1电子车牌的改造

一代电子车牌（图2-1）只有通讯功能。很多情况下，司机在只能通过光看避让口的红灯进行判断前方来车，这样通过避让口后不能及时得知前方来车情况也无法判断自己的闯灯情况。我们通过对一代电子车牌的改进提出了整改方案。以此设计了第二代的电子车牌。

第二代电子车牌（图2-2）。在电子车牌上增加发光红绿二极管，前方避让口信号灯状态与其一致。加装了闯灯报警器（图2-3），当司机闯红灯时，可以有效提醒司机已经闯灯，要退回避让口才能消灯。

（图2-1）                 （图2-2）

                        （图2-3）

通过电子车牌的改造，司机可以提前从电子车牌上知道前方红绿灯的情况以及判断自己是否闯灯，更好的选择避让车辆。

2.2控灯规则的改进

由于无轨信号系统使用过程中问题的不断发现和无轨运输平台的拓展，我们进行的很多控灯规则的改进。这里介绍一下人字口控灯改造。

无轨运输巷道5000米处人字口处联通大箐东、高峰山以及坑口方向，调度压力大。以前控灯规则以人字口为避让口，但随着无轨运输巷道的发展，运输压力的增大，当三岔口同事出车时避让口就容易堵车。

我们修改了控灯规则，坑口方向避让口加装了分别控制高峰山、大箐东方向来车的信号灯，取消了三岔口避让口避让口上移到高峰山方向和大马芦盲竖井，减少判断重叠区。这样堵车的概率明显下降。

2.3基站的改进

    从无轨信号回路控制可以看出，井下信号需要传输到地面MOXA服务器，回路过长，如果回路中一个基站的光纤或电源出问题那么这个基站和后面的回路不能进行信号的传输，导致无信号。为了解决这个问题，我们提出了解决方案。

将基站和moxa服务器组合，一个基站控制的一段信号作为一个完整的信号回路，这样信号回路的传输无需通过地面，大大提高了控灯效率。其信号回路如图2-5所示。

对于基站的改造主要还是考虑各方面的因素，比如成本和实用性，制备站由于设备较少建设里程较短比较符合。我们通过建设的线路，施工的程度进行最符合我们信号基本情况的改造方案。

（图2-5）

主巷道信号不通不影响四期制备站的信号控制。以后分段控制将是信号系统的一个发展方向。

2.4供电改造

无轨信号灯的电力供给，经过了多次的改造。

供电电源改造。一期信号灯的电源箱是按照三相四线制来设计的，由于我矿进行了供电改造，坑内无零线，以三相四线制设计的电源箱已经不符合井下供电要求，我们加装了变压器和稳压器，设计更改了电源箱的电路，将原来的零线与火线接入稳压路，更改了原来的零线线路。改造运行了2年，电源箱工作正常。

供电箱电路设计改造。供电电源箱原电路中运用了很多不必要的电气元件，增加了成本。在即将进行的信号灯5期工程中，我们设计了新的电源箱，优化了电路，去掉了不必要的电气元件。比一期电源箱电路设计减少了一个接触器，一个控制器，一个时间继电器。

2.5 坑内信号监控

针对信号灯一期，我们在主要的避让口上方加装了监控，配合调度无轨地图，可以实时掌握坑内调度情况。

监控系统加装了16个井下摄像头，覆盖一期运输路线，我们可以通过定位器反馈的时间车辆信息在视频中查找到运行的车视频图像。

3 基于无轨信号系统的功能拓展

    利用1360无轨信号系统设备的一些功能如计数、定位等，我们可以进行一些功能拓展。

3.1 1540沙仓拉沙统计

根据车辆电子车牌号和经过的定位期编号，可以统计出车辆的运行轨迹。应用这个原理，可以统计出1540沙仓运沙的次数，方便统计调度。

首先先记录下拉沙的车辆电子车牌号，然后统计1540沙场的定位器编号。当拉沙的车辆被这几个特定的定位器记录，我们就判定拉沙了一次，这样通过系统的计算和记录我们可以得到拉沙的次数和车辆的统计，如图下图：

这个统计数据可以方便查看近期的拉沙情况和拉沙车次，有助于更好的调度生产。

3.2 井下车辆呼叫器

井下车辆呼叫器是我们信号灯系统功能的一次实验性拓展。根据信号灯回路控制，实现井下车辆调度呼叫的功能。

     通过对信号系统的理解和目前工区上的现状的了解，一些偏远的掘进迎头需要叫运矿卡车的时候，往往要走很长的路到电话点给卡车组要车，这样费时费力。目前无轨运输巷道很多已经建成了信号灯系统，我们可以利用信号灯系统给卡车上的电子车牌发送指令，这样迎头的人员不用走到电话处，直接在定位器下就可以发送呼叫指令，呼叫运矿卡车，收到指令的运矿卡车可以根据自己情况按应答键接受呼叫。这样为一线人员节省了时间并提高工作效率。

4、 结语

随着我矿现代化矿山的建设，以及未来智慧化矿山的发展要求，越来越多的通信技术和智能设备将进入矿山，为矿山现代化服务。

就无轨信号系统而言，短短6年就更新了几代的电子车牌等等，1360无轨运输巷道的建成，改变了传统的运输方式，而未来井下信息通信的发展必将改变传统的生产模式。

建设信息化的矿山，离不开通信线路的铺设，网络信息平台的搭建。现在我矿已经实现了一部分信息化搭建，例如矿山的六大系统，远程风机的监控等，越来越多的信息系统平台在大屯锡矿投入使用。这对我们工程技术人员来说既是一种机遇，也是一种挑战，我必将在学中干，干中学，充分发挥自己的专业优势和公司搭建的平台优势，为公司真正实践智慧化矿山贡献一份力量。