应急通讯车交通调度系统、方法与流程

[0001]
本发明涉及矿井领域，尤其涉及一种应急通讯车交通调度系统、方法。


背景技术：

[0002]
目前，煤矿是人类在富含煤炭的矿区开采煤炭资源的区域，一般分为井工煤矿和露天煤矿。当煤层离地表远时，一般选择向地下开掘巷道采掘煤炭，此为井工煤矿。当煤层距地表的距离很近时，一般选择直接剥离地表土层挖掘煤炭，此为露天煤矿。我国绝大部分煤矿属于井工煤矿。煤矿范围包括地上地下以及相关设施的很大区域。煤矿是人类在开掘富含有煤炭的地质层时所挖掘的合理空间，通常包括巷道、井硐和采掘面等等。煤是最主要的固体燃料，是可燃性有机岩的一种。它是由一定地质年代生长的繁茂植物，在适宜的地质环境中，逐渐堆积成厚层，并埋没在水底或泥沙中，经过漫长地质年代的天然煤化作用而形成的。在世界上各地质时期中，以石炭纪、二叠纪、侏罗纪和第三纪的地层中产煤最多，是重要的成煤时代。煤的含碳量一般为46～97％，呈褐色至黑色，具有暗淡至金属光泽。根据煤化程度的不同，煤可分为泥炭、褐煤、烟煤和无烟煤四类。
[0003]
但是，现有的煤矿开采存在以下缺陷：
[0004]
1、市面上的调度系统在管理过程中容易出现紊乱，在煤矿输送或人员乘坐的矿车移动时容易发生干涉，管理不便；
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2、现有技术中的井下交通调度一般是根据人为指令操作，当井下各区域在安全状态下会排队依次出入，当出现紧急状况时，会出现堵塞干涉问题，没有一个可以综合指挥的调度系统来解决大量出入的问题。


技术实现要素：

[0006]
为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种应急通讯车交通调度系统，其能解决同时大量出入及管理不便的问题。
[0007]
本发明的目的之一采用如下技术方案实现：
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一种应急通讯车交通调度系统，包括若干个胶轮车、中央处理单元、综合显示系统，井下分割为若干个交通区间，所述交通区间设置有信号灯及信号牌，所述胶轮车设置有无线收发模块和定位模块，所述无线收发模块、所述信号灯、所述信号牌和所述综合显示系统分别与所述中央处理单元交互，所述胶轮车上还设置有车载视频监控终端，所述车载监控终端部分包括摄像头、车载电源，所述摄像头采集视频数据并通过所述无线收发模块传送到井上的中央处理单元。
[0009]
进一步地，所述胶轮车上设置有用于通话的语音交互单元，所述应急通讯车交通调度系统还包括指挥终端，所述语音交互单元通过无线收发模块与所述中央处理单元通信，所述指挥终端与所述中央处理单元通信。
[0010]
进一步地，所述胶轮车上设置有用于通话的视频交互单元，所述视频交互单元通过无线收发模块与所述中央处理单元通信。
[0011]
进一步地，所述应急通讯车交通调度系统还包括胶轮车定位系统，所述胶轮车定位系统包括监控主机及若干个设置于矿区并与监控主机连接的读卡器，所述胶轮车上设置有与所述读卡器匹配的车辆识别卡，所述监控主机与所述中央处理单元交互。
[0012]
进一步地，所述车辆识别卡包括射频发射芯片，所述射频发射芯片设置有单片机，所述单片机内设有代表胶轮车身份的16位识别码，所述识别码与车型、车牌号相匹配。
[0013]
进一步地，所述读卡器包括微功率射频收信机，所述微功率射频收信机接收所述识别码。
[0014]
进一步地，所述综合显示系统包括显示屏幕，所述显示屏幕为拼接屏。
[0015]
一种应急通讯车交通调度方法，应用于应急通讯车交通调度系统，应急通讯车交通调度系统包括若干个胶轮车、中央处理单元、综合显示系统，井下分割为若干个交通区间，所述交通区间设置有信号灯及信号牌，所述胶轮车设置有车载视频监控终端、无线收发模块和定位模块，所述车载监控终端部分包括摄像头、车载电源；其特征在于，包括以下步骤：
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信息传输步骤：胶轮车通过无线收发模块将位置信息发送到中央处理单元进行汇总；
[0017]
位置确认步骤：中央处理单元更新胶轮车位置信息并确认是否产生路径冲突，中央处理单元形成信号信息；
[0018]
信息交互步骤：信号信息传输到信号灯及信号牌，信号灯及信号牌指引胶轮车进行移动。
[0019]
进一步地，在所述位置确认步骤中，中央处理单元形成信息图表并显示于屏幕上，指挥终端通过中央处理单元与无线收发模块进行通信。
[0020]
进一步地，在所述信息交互步骤中，胶轮车使用者通过语音单元或视频交互单元与无线收发模块进行交互，无线收发模块将语音消息或视频消息传输至中央处理单元。
[0021]
相比现有技术，本发明的有益效果在于：
[0022]
井下分割为若干个交通区间，所述交通区间设置有信号灯及信号牌，所述胶轮车设置有无线收发模块和定位模块，所述无线收发模块、所述信号灯、所述信号牌和所述综合显示系统分别与所述中央处理单元交互，所述胶轮车上还设置有车载视频监控终端，所述车载监控终端部分包括摄像头、车载电源，所述摄像头采集视频数据并通过所述无线收发模块传送到井上的中央处理单元。通过所述信号灯、所述信号牌、所述综合显示系统的配合实现井下交通的调度管理，具有机动灵活、适应性强、安全高效、应用范围广的优点，降低了工人的劳动强度，提高了生产效率；简化了辅助运输环节，减少了事故点，提高了工效和安全性。
[0023]
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
附图说明
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图1为本发明的系统结构图；
[0025]
图2为读卡器的结构框图；
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图3为信号灯的结构框图；
[0027]
图4为本发明的流程图；
[0028]
图5为一胶轮车的立体图；
[0029]
图6为图5所示胶轮车的立体图；
[0030]
图7为图5所示胶轮车的局部立体图；
[0031]
图8为图5所示胶轮车的另一局部立体图。
[0032]
图中：100、胶轮车；10、装料仓；11、料仓主体；12、侧面手扶板；20、底部支撑结构；21、框型固定架；22、中部连接杆；23、侧面包覆板；24、安装支腿；241、支腿本体；242、转动轴承；30、轮体结构；31、固定孔；32、滚动轮。
具体实施方式
[0033]
下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
[0034]
需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
[0035]
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
[0036]
请参阅图1-4，一种应急通讯车交通调度系统，包括若干个胶轮车、中央处理单元、综合显示系统，井下分割为若干个交通区间，所述交通区间设置有信号灯及信号牌，所述胶轮车设置有无线收发模块和定位模块，所述无线收发模块、所述信号灯、所述信号牌和所述综合显示系统分别与所述中央处理单元交互，所述胶轮车上还设置有车载视频监控终端，所述车载监控终端部分包括摄像头、车载电源，所述摄像头采集视频数据并通过所述无线收发模块传送到井上的中央处理单元。通过所述信号灯、所述信号牌、所述综合显示系统的配合实现井下交通的调度管理，具有机动灵活、适应性强、安全高效、应用范围广的优点，降低了工人的劳动强度，提高了生产效率；简化了辅助运输环节，减少了事故点，提高了工效和安全性。
[0037]
具体的，在实际应用中，车辆具有位置识别功能。车辆交通调度指挥系统采用rfid技术能无线检测到井下车辆的位置、运行方向等参数，为井下交通控制提供依据。系统软件能显示井下车辆的位置、行进方向、运行状态，显示信号灯指示状态，读卡器等设备的相关信息。系统软件具有跟踪功能，画面显示指定车辆的运行情况，显示指定区域的交通情况。采用无轨胶轮车作为矿井辅助运输设备具有无轨道限制，具有机动灵活、适应性强、安全高效、应用范围广的优点。
[0038]
优选的，所述胶轮车上设置有用于通话的语音交互单元，所述应急通讯车交通调
度系统还包括指挥终端，所述语音交互单元通过无线收发模块与所述中央处理单元通信，所述指挥终端与所述中央处理单元通信。所述胶轮车上设置有用于通话的视频交互单元，所述视频交互单元通过无线收发模块与所述中央处理单元通信。通过语音或视频进行交互，方法多样，适用性强。具体的，语音交互单元包括语音基本呼叫单元，在语音基本呼叫的基础上，支持全部的补充业务，主要包括：统一编号方案、路由功能、语音通知、缩位拨号、免打扰、呼叫优先级控制、外线直接拨入、提供语音信箱接口、呼叫等待、呼叫前转、呼叫转移、分机同振、呼入呼出限制业务、遇忙提示重拨/前转、紧急呼叫业务、管理员的分级管理权限。
[0039]
具体的，在实际应用过程中，胶轮车设置有带有图片上传功能的图片上传单元，下井人员可通过矿用手机拍摄照片并将拍摄的照片/本地图片等信息实时上传到存储服务器，且通过手机客户端指定分发人员。可用于设备检查，故障申报，安全监察，日常工作中图片信息传输共享平台。
[0040]
优选的，所述应急通讯车交通调度系统还包括胶轮车定位系统，所述胶轮车定位系统包括监控主机及若干个设置于矿区并与监控主机连接的读卡器，所述胶轮车上设置有与所述读卡器匹配的车辆识别卡，所述监控主机与所述中央处理单元交互。胶轮车定位系统通过射频识别技术为胶轮车交通调度指挥系统提供井下车辆位置等信息。具体的，胶轮车定位系统为td-scdma系统，包括一体化核心网设备(lcn)、射频单元(rru)井上基带处理单元bbu、井下基站、手机等设备。无线核心网(lcn)系统提供e1和以太网口的接入，通过no.7、sip等目前多种主流通信协议与固话公网、移动公网、因特网对接，能够实现专网用户与外网用户通话、无线上网等。基带处理单元bbu为井下基站提供端口，井下基站之间采用光纤级联的方式。胶轮车交通调度指挥系统利用车辆射频定位读卡器采集到的车辆位置信息，根据车辆控制逻辑经过一定的软件算法控制交通区间两端的信号灯及信号牌等设备，来集中引导控制车辆在井下有序的行进。
[0041]
在使用过程中，当出现紧急状况，一方面可通过定位来确定一共有多少工作车辆，指挥调度人员发送指令到无线接收模块，方便统一调度管理，解决了杂乱堵塞的问题，另一方面可通过所述信号灯、所述信号牌进行指引，保障每一辆小车都可平稳、不干涉的进行移动，解决了紧急状况发生后，多辆小车自行移动，紊乱的问题。
[0042]
综合显示系统将多辆小车的位置及数量显示，方便管理人员统一调配管理，针对紧急状况合理安排不同区域不同小车的优先移动级，有条不紊的进行调度管理。
[0043]
优选的，所述车辆识别卡包括射频发射芯片，所述射频发射芯片设置有单片机，所述单片机内设有代表胶轮车身份的16位识别码，所述识别码与车型、车牌号相匹配。所述读卡器包括微功率射频收信机，所述微功率射频收信机接收所述识别码。利用车辆射频定位读卡器采集到的车辆位置信息，根据车辆控制逻辑经过一定的软件算法控制交通区间两端的信号灯及信号牌等设备，来集中引导控制车辆在井下有序的行进。
[0044]
优选的，所述综合显示系统包括显示屏幕，所述显示屏幕为拼接屏。通过显示屏幕可以轻松实现直观、实时、全方位地集中显示各个系统的信息，各系统信息在大屏幕上可根据需要以任意大小、任意位置和任意组合进行显示，拼接屏采用最新超窄边46英寸三星屏体，屏与屏间拼缝不大于7.3mm，组成3行
×
3列显示墙，上部配置室内单基色led，大屏幕拼接显示控制系统支持多种组合显示方式，系统兼容性强，支持24小时开机使用。大屏幕显示
系统主要由以下几部分组成：三星46寸3行
×
3列液晶显示单元拼接墙体、图形拼接处理器系统、显示墙应用管理系统软件、矩阵切换器。
[0045]
一种应急通讯车交通调度方法，应用于应急通讯车交通调度系统，应急通讯车交通调度系统包括若干个胶轮车、中央处理单元、综合显示系统，井下分割为若干个交通区间，所述交通区间设置有信号灯及信号牌，所述胶轮车设置有车载视频监控终端、无线收发模块和定位模块，所述车载监控终端部分包括摄像头、车载电源；其特征在于，包括以下步骤：
[0046]
信息传输步骤：胶轮车通过无线收发模块将位置信息发送到中央处理单元进行汇总；
[0047]
位置确认步骤：中央处理单元更新胶轮车位置信息并确认是否产生路径冲突，中央处理单元形成信号信息；
[0048]
信息交互步骤：信号信息传输到信号灯及信号牌，信号灯及信号牌指引胶轮车进行移动。
[0049]
优选的，在所述位置确认步骤中，中央处理单元形成信息图表并显示于屏幕上，指挥终端通过中央处理单元与无线收发模块进行通信。在所述信息交互步骤中，胶轮车使用者通过语音单元或视频交互单元与无线收发模块进行交互，无线收发模块将语音消息或视频消息传输至中央处理单元。在所述信息交互步骤中，矿区设置的读卡器识别胶轮车上的卡片进行身份识别，射频信号规格为：调制方式：gfsk；中心频率：(2402
±
4)mhz；发送功率：0dbm～-50dbm；接受灵敏度：-85dbm。单个基站支持手机同时通话数量不少于72人；地面无线覆盖范围：半径0—3km(功率可调)；矿用隔爆兼本安基站(井下基站)无线覆盖范围：手机在矿用无线信号变换器无线覆盖范围内实现无线通信，单个基站无线覆盖范围不小于1000m；电磁兼容性：系统能有效地抵抗来自自然环境和周围设备的电磁干扰，并使系统中各设备产生的电磁干扰抑制到可允许的程度。
[0050]
在实际应用中，监控主机选用工控机，该机负责处理现场送来的各种机车运行信息。显示器显示所控区域轨道分布图、当前列车分布情况、车号、车行方向；显示系统设备分布位置和故障设备位置。监控主机按照所在巷道特定的行车规则建立数学模型，并根据读卡器送来的车辆的当前位置信息，计算出每个信号灯的当前状态，再向各信号灯发出控制信号，通过信号灯指挥车辆有序地进入某一区段或停留在会车场等候。主监控主机同时设工作机和备用机(热备份)。平时双机并行工作，各自备份运行数据。当工作机发生故障时，备份机可立即启动为工作机。车辆识别卡包含一片含有单片机的微功率2.4ghz射频发射芯片。单片机内设有一个唯一的16位识别码。当此识别卡安装在某一车辆时,可将该车的车型、车牌号，以及司机的相关信息输入到监控主机内，从而当系统获得此识别码时，便可立即调出上述一系列相关信息。该芯片发射功率可由软件设置,功率变化范围为-20dbm～0dbm,可方便地调整传感器作用距离。监控过程中，识别卡不断以猝发方式周期性地(如以0.5s为周期)发送其识别码信号，由于发送过程极其短暂(μs数量级)，因而平均电流极小。电路由锂电池供电，一节锂电池可工作一年以上。当安装此识别卡的车辆经过某个读卡器时，该读卡器将接收到其识别码，并将此编码信息随同读卡器自身的地址码一起通过总线传送给监控主机。从而使监控主机获取该车辆的当前位置信息。车辆识别卡外形小，结构坚实，防潮防尘，安装在车辆前部，能长期在强冲击振动、潮湿多尘的恶劣环境下可靠工作。读
卡器包含一个微功率射频收信机、一片控制arm7及一个can总线接口。由外部电源供电。中2.4ghz收信机负责接收接近它的车辆识别卡发出的识别码。单片机实现与射频接收机及can总线的数据通讯，将接收到的车辆位置信息实时传送给主控机。can接口电路包含can控制器及can收发器。后者使读卡器成为can总线的一个节点，且节点数可达110个以上。该收发器具有低电磁辐射和高抗电磁干扰的能力。当其中一个节点发生故障或拆下维修时，将不会影响总线的正常工作。收发器通过光耦与can控制器及单片机电路实现隔离。从读卡器面板的led显示可直接观测到射频接收机是否接收到车辆识别信号及与can总线的通讯状况，维护人员可以此直接进行故障定位，大大提高了维护工作效率。
[0051]
在实际应用中，信号灯是系统对车辆进行指挥的执行机构，受信号灯控制器的控制而工作。信号灯所需的dc15v由信号灯控制器提供。信号灯由超高亮度led的串、并联电路以及场效应管驱动电路所组成，工作电压低，电流小。颜色为红、绿、黄三色。
[0052]
请参阅图5-8，胶轮车既包括无人型输送，有包括有人型输送，在一实施例中，胶轮车100为无人型输送，包括装料仓10、底部支撑结构20及四个轮体结构30，所述装料仓10包括料仓主体11及设置于所述料仓主体11两侧的侧面手扶板12，所述料仓主体11的截面呈三角形；所述底部支撑结构20包括框型固定架21、中部连接杆22设置于框型固定架21两侧的安装支腿24，所述中部连接杆22位于所述框型固定架21内侧，所述框型固定架21呈矩形，所述安装支腿24包括支腿本体241及设置于支腿本体241上的转动轴承242，所述支腿本体241呈三角形；所述轮体结构30包括滚动轮32，所述轮体结构30设有固定孔31；螺丝穿过所述固定孔31使所述轮体结构30固定于所述框型固定架21，所述装料仓10的两端固定于所述转动轴承242。煤矿在输送过程中放置于所述料仓主体11，当需要倾倒时沿转动轴承242转动所述料仓主体11卸货，使用方便，运输效率高，无需多人配合。
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需要说明的是，轮体结构30破损待更换时，拆卸螺丝使轮体结构30卸下，更换新的轮体结构30，轮体易更换，无需小车整个报废，利用率高。
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优选的，所述底部支撑结构20还包括侧面包覆板23，所述侧面包覆板23焊接固定于所述框型固定架21和所述中部连接杆22。所述安装支腿24位于所述框型固定架21内侧。提高了结构的稳定性，提高强度。
[0055]
优选的，所述轮体结构30的上部呈矩形，所述轮体结构30的下部呈三角形，所述滚动轮32安装于所述轮体结构30的下部。进一步提高了结构的稳定性。
[0056]
优选的，所述固定孔31位于所述轮体结构30的中部。结构新颖，设计巧妙，适用性强，便于推广。
[0057]
上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。