露天煤矿智能安全监控及运输调度方法研究

露天煤矿智能安全监控及运输调度方法研究

李建彬

师宗县朝阳煤矿有限责任公司 师宗县 655700

摘要：随着现代科技的不断发展，露天煤矿的开采工艺不断升级，在保证安全开采基础上，露天煤矿智能运输调度系统能对生产过程中产生的海量数据进行分析处理并给出最优调度策略。为了提高煤炭企业的经济效益和社会效益，需要对露天煤矿进行智能化管理，在此过程中，可以采用多种技术手段来实现对露天煤矿的安全监管与运输调度工作。

关键词：露天煤矿；智能安全监控；运输调度

基于物联网的露天煤矿远程智能监控系统及运输调度系统，通过物联网、云计算、大数据等技术实现矿区和车辆实时监测可视化管理，实现车辆轨迹跟踪及车辆状态信息采集，并可根据需求随时启动预警模式。露天煤矿在我国煤炭工业发展中占有重要地位，在一定程度上决定着我国能源供给结构，随着科技水平的不断提升和国家政策的支持，露天煤矿开采工艺不断升级。

一、露天煤矿概述

我国是世界上最大的煤炭生产国，煤炭产量占世界总开采量的1/3以上。露天煤矿占有重要地位，它的开采对煤炭资源品质、能源储备、环境保护等方面都有很大影响【1】。露天煤矿安全监测监控系统是实现矿山安全生产的重要技术手段。近年来，随着科技水平的不断提升和国家政策的支持，在露天煤矿智能运输调度平台中集成了诸多智能化设备和控制系统，以实现车辆运行实时监控、车辆位置跟踪、路径规划以及矿区路况监测等功能。通过数据分析系统实现对车辆运动状态和数据记录管理，利用大数据技术对矿区内车辆运行状况进行分析，为车辆调度提供决策支持。采用无线通信技术与GIS系统相结合，形成移动端、网页三屏显示模式，在保证数据安全的前提下实现信息共享，同时还可以利用物联网技术建立多层次立体化监测体系，通过传感器对矿区内环境、设备状态等进行实时监测，通过移动端APP可实时监控调度中心的运行状况。

二、露天煤矿智能安全监控

（一）露天煤矿矿用卡车监控系统设计

露天煤矿矿用卡车是露天煤矿生产的重要设备，其在生产作业过程中需要频繁地移动，所以对矿用卡车的行驶速度和车辆在各区域之间的行走距离等参数进行采集。结合矿区现场设备及相关人员，设计实现了基于边缘计算和云计算技术的矿用卡车安全监控与运输调度平台，平台采用边缘计算架构，将采集到的车辆速度、车辆行走距离、障碍物等数据传至服务器端进行分析处理，将矿区各生产设备及相关人员接入平台，根据具体需要进行管理及调度部署。通过边缘计算技术能够减少网络宽带占用，提高传输效率，同时可对网络延时、丢包等情况进行实时监测分析，保障数据传输的可靠性和实时性。

（二）监测传感器技术

传感器是实现煤矿安全监测的关键。露天煤矿道路监控系统采用CCD摄像机、毫米波雷达等传感器对道路情况进行实时监控，当监测到异常车辆时，可以及时发出预警信号。移动端应用软件利用先进的无线通信技术和网络技术，将现场环境信息采集到云端，并在客户端通过手机实时传输和显示，同时将图像信息与坑下实时环境进行比对，根据异常车辆识别模型分析车辆运动特征。通过分析移动端获取的图像信息，可准确地判断出具体地点是哪种类型的车辆，并通过语音、短信等方式向调度中心汇报。

（三）智能矿山系统

智能矿山系统由矿山环境监测与控制系统、智能生产与运输管理系统、智慧矿山信息管理系统三部分组成。环境监测控制：主要由数据采集和监测控制设备构成，对矿区内地面环境参数实现实时监测和数据采集，从而实现矿区地表参数及空气质量指数的快速、准确、动态检测与监控【2】。高效生产：主要由各种自动化控制设备构成，将工作流程中的各个环节进行自动化控制，从而实现智能化操作。智慧运输系统：通过车辆自动定位、车辆行驶轨迹跟踪、车辆状态信息采集等技术手段，能够对矿区和车辆进行实时监测和可视化管理。智慧矿山信息化：在矿山信息化基础上，构建集设备管控与管理、生产信息管理和企业文化宣传为一体的数字化管理平台。

（四）视频监控

通过视频监控，能实时监控各工作区域情况以及井下的安全生产、人员的行为状态等，对车辆行驶过程中所产生问题能及时预警，保证企业和员工安全。视频监控系统包括前端摄像机、网络传输设备以及后端服务器和存储设备。①前端摄像机：通过网络传输设备接入视频监控系统，对露天煤矿现场的生产过程进行实时录像及记录。②监控中心：对现场的视频图像实时采集、处理并显示到电视墙，通过网络传送到指挥中心，实现现场图像传输、存储、回放及查询。③网络传输设备：通过IP网和局域网的连接方式，将采集到的图像信息在视频监控系统上进行压缩、存储和回放。④存储系统：对现场采集到的信息进行存储。视频监控可将所有数据集中到管理中心数据库中实现统一管理，利用大数据分析技术对露天煤矿开采过程中产生的海量数据进行分析处理并给出最优调度策略，通过物联网技术建立露天煤矿运输调度中心平台。通过该平台，可将车辆轨迹、行驶速度、运行里程等信息实时反馈到远程智能监控系统，利用物联网技术实现矿区及车辆的实时监测可视化管理，并通过无线网络传输方式将采集到的数据传送到云端进行分析处理并形成相应的报表及视频，为科学决策提供有力依据。

三、露天煤矿运输调度系统

（一）生产调度系统

系统是基于GIS的全矿区的三维可视化系统，在矿区各主要生产区均部署了无线网络节点，可以实现对矿区内道路情况、视频监控、人员分布、车辆情况进行实时采集管理。矿山管理是露天煤矿智能运输调度的重要组成部分，在很大程度上影响着露天煤矿能否顺利开采，智慧矿山建设中最核心的内容就是对数据进行采集与分析，并利用大数据和云计算技术进行数据处理、挖掘和应用分析，为管理者提供决策支持。

（二）车辆管理及运输调度

车辆监控主要是通过车辆运行轨迹、行驶速度、驾驶员位置来实现对车辆的管理。矿区主要的运输车辆为：矿用卡车、推土机、装载机和挖掘机。通过智能交通管理系统和GPS定位技术实现矿区内所有车辆的位置追踪，提高矿区的运营效率。通过智能调度平台可以快速了解不同阶段的生产任务，提前规划运输路线，避免出现拥堵情况，根据生产计划任务，在监控调度平台发布任务和调度指令【3】，根据用户提出的要求或指令信息进行自动导航功能，按照指定时间或路段到达指定位置，自动获取沿途实时路况状态并给出路径规划建议，根据用户指令完成目标车辆到达指定地点。

四、露天煤矿运输调度方法

（一）铁路运输

铁路运输量较大，成本低廉，但是实际允许的坡度较小，仅有1.5%～4%，曲线半径大，缺乏一定的灵活性，投资成本大。这种运输方式更适合地形不复杂且运量较大的露天煤矿中，铁路运输的牵引设备主要有牵引机组、内燃机车和电机车。

（二）公路运输

公路运输的主要设备是矿用卡车，其爬坡能力较大，一般是8%，最大可达到15%，运输灵活，煤矿投产快，但运距不能过长。选用该运输调度方法时，应该特别重视卡车的维修保养，确保路况良好，以此让汽车稳定运行。矿山常用自卸卡车的载重量多在40吨以上，卡车型号按矿岩运量、装车设备规格和运距等条件选取。

（三）输送机运输

带式输送机能够在18°以下的斜坡上运输，输送机带宽一般为1～2m，运输能力大，可实现自动化，对于缩短运距具有较大帮助，坚硬矿岩大块，需经破碎,达到要求块度,方能运输。

（四）溜井运输

主要是矿岩沿溜井自重下放，一般是其他运输的中间环节，更适合运用到山坡露天矿的运输调度中，山坡高差越大，越经济合理。采用此方法要在溜井下部相应的井巷中设置带式输送机、铁路或提升机作为辅助运输。

结语

在现代化的工业生产中，智能化建设是提高工作效率的有效方式。露天煤矿远程智能监控系统及运输调度系统能对矿区及车辆实时监测可视化管理，通过对大数据、物联网等先进技术应用，实现无人驾驶车辆、视频监控系统等设备的部署，与传统的人工巡检相比，该种模式可以大大提高生产作业效率和保障人员安全。但是由于其具有较强的专业性，需要投入大量资金来进行维护升级，而且由于露天煤矿开采过程较为复杂，所以要想保证车辆运行的稳定性，就要建立起完善的信息管理系统，以实现露天煤矿智能安全监控和运输调度智能化。

参考文献

[1]杨成龙.构建煤矿安全绿色智能化生产新模式的探索研究[J].神华科技，2018，16(5):7-9.

[2]王永松，黄小燕.卡车智能调度系统在紫金山露天矿的应用[J].矿业工程研究，2020，35(1):74-78.

[3]王飞.大柳塔煤矿井下智能供水系统设计与应用[J].陕西煤炭，2020，39(3):137-140.