CN114261431A - 一种用于煤矿井下运输的单轨吊道岔司控安全管理系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于煤矿井下运输的单轨吊道岔司控安全管理系统，属于煤矿领域，用于解决煤矿承载重量等其他因素的影响煤矿井下运输矿车无法安全稳定的通过单轨吊道岔的问题，包括道岔监测模块和安全预警模块，道岔监测模块用于对煤矿井下运输单轨吊道岔进行监测，监测得到单轨吊道岔的活动等级和对应的安全预警系数，服务器将单轨吊道岔的活动等级和对应的安全预警系数、煤矿井下运输矿车的矿车数据发送至安全预警模块，安全预警模块用于对运输矿车通过单轨吊道岔的情况进行安全预警，生成运行安全信号、运行调整信号或运行危险信号，本发明保障煤矿井下运输矿车安全稳定地通过单轨吊道岔，并对异常情况进行提前预警。

Description

一种用于煤矿井下运输的单轨吊道岔司控安全管理系统

技术领域

本发明属于煤矿领域，涉及单轨吊道岔司控安全管理技术，具体是一种用于煤矿井下运输的单轨吊道岔司控安全管理系统。

背景技术

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，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，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、井洞和采掘面等，对于井下煤矿，煤矿井下运输需要用到单轨吊，单轨吊作为一种成熟的煤矿井下辅助运输设备，在井下沿顶板铺设的吊轨上运行，在经过三岔口或车场等具有两条运行线路分岔运行的地点通过安装道岔进行分路，而根据单轨吊运行方向的需求，通过操作道岔来改变岔位从而达到选择目的运行路线；

在现有技术中，煤矿井下运输的单轨吊道岔的辙叉角在一定程度上虽然会匹配煤矿井下运输矿车的运行速度，但是受到矿车的煤矿承载重量等其他因素的影响，煤矿井下运输矿车无法安全稳定的通过单轨吊道岔，存在煤矿井下安全隐患，也无法做到提前预警；

为此，我们提出一种用于煤矿井下运输的单轨吊道岔司控安全管理系统。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明目的是提供一种用于煤矿井下运输的单轨吊道岔司控安全管理系统。

本发明所要解决的技术问题为：

如何保障煤矿井下运输矿车安全稳定的通过单轨吊道岔，并对异常情况进行提前预警。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种用于煤矿井下运输的单轨吊道岔司控安全管理系统，包括单轨吊道岔，所述单轨吊道岔连接有司控装置，所述司控装置连接有安全管理系统，所述司控装置包括数据采集模块、主控箱、显示器、警报器和执行器，所述主控箱内部安装有处理器，处理器通信连接有数据采集模块、显示器、警报器和执行器；

所述数据采集模块用于采集煤矿井下运输中若干个单轨吊道岔的道岔数据和若干个煤矿井下运输矿车的矿车数据，并将道岔数据和矿车数据发送至处理器，所述处理器将道岔数据和矿车数据发送至服务器；

所述安全管理系统包括道岔监测模块、安全预警模块、维护终端和服务器，服务器通信连接有维护终端，所述服务器将道岔数据发送至道岔监测模块，所述道岔监测模块用于对煤矿井下运输单轨吊道岔进行监测，监测得到单轨吊道岔的活动等级和对应的安全预警系数反馈至服务器，所述服务器将单轨吊道岔的活动等级和对应的安全预警系数、煤矿井下运输矿车的矿车数据发送至安全预警模块，所述安全预警模块用于对运输矿车通过单轨吊道岔的情况进行安全预警，生成运行安全信号、运行调整信号或运行危险信号反馈至服务器。

进一步地，道岔数据为单轨吊道岔的道岔类型、道岔距离、实时偏移距离和偏差距离范围；

偏移距离范围包括偏移距离的上限值和偏移距离的下限值；

矿车数据为运输矿车的重量、速度和实时位置。

进一步地，所述道岔监测模块的监测过程具体如下：

步骤一：将单轨吊道岔标记为u，u＝1，2，……，z，z为正整数；获取单轨吊道岔的道岔类型，依据道岔类型得到偏移距离范围，偏移距离范围包括偏移上限值和偏移下限值；

步骤二：将单轨吊道岔的偏移上限值和偏移下限值分别标记为PYSu、PYXu；获取单轨吊道岔的实时偏移距离，并将实时偏移距离标记为PYu；获取单轨吊道岔的道岔距离，并将道岔距离标记为DJu；

步骤三：若实时偏移距离等于偏移上限值，则单轨吊道岔的活动等级为不可扩展道岔，并设定对应的安全预警系数；

若实时偏移距离小于偏移上限值，则进入下一步骤；

步骤四：通过公式JCu＝PYSu-PYu计算偏移上限值与实时偏移距离的距离差值JCu；

步骤五：若JCu＜X1，则单轨吊道岔的活动等级为可轻微扩展道岔，并设定对应的安全预警系数；

步骤六：若X1≤JCu＜X2，则单轨吊道岔的活动等级为可中度扩展道岔，并设定对应的安全预警系数；

步骤七：若X2≤JCu，则单轨吊道岔的活动等级为大幅度扩展道岔，并设定对应的安全预警系数。

进一步地，大幅度扩展道岔的安全预警系数小于可中度扩展道岔的安全预警系数，可中度扩展道岔的安全预警系数小于可轻微扩展道岔的安全预警系数，可轻微扩展道岔的安全预警系数小于不可扩展道岔的安全预警系数。

进一步地，所述安全预警模块的工作过程具体如下：

步骤S1：将煤矿井下运输矿车标记为i，i＝1，2，……，x，x为正整数；获取煤矿井下运输矿车的实时重量和实时速度，并将实时重量和实时速度分别标记为SZi、SSi；

步骤S2：获取上述得到单轨吊道岔的实时偏移距离PYu、偏移上限值PYSu、偏移下限值PYXu和道岔距离DJu；

步骤S3：通过公式YTSu＝DJu/PYu计算得到单轨吊道岔的预估通行速度YTSu；

通过公式YTSSu＝DJu/PYXu计算得到单轨吊道岔的预估通行速度上限值YTSSu；

通过公式YTSXu＝DJu/PYSu计算得到单轨吊道岔的预估通行速度下限值YTSXu；

步骤S4：若预估通行速度小于预估通行速度下限值，则单轨吊道岔的通行速度范围区间[YTSSu，YTSu]；

若预估通行速度大于或等于预估通行速度下限值，则单轨吊道岔的通行速度范围区间[YTSSu，YTSSu]；

步骤S5：当煤矿井下运输矿车的实时速度处于通行速度范围区间，则进入步骤S7；

当煤矿井下运输矿车的实时速度不处于通行速度范围区间，则进入步骤S6；

步骤S6：若煤矿井下运输矿车的实时速度小于通行速度范围区间的下限值，则生成运行安全信号；

若煤矿井下运输矿车的实时速度小于通行速度范围区间的下限值，则生成运行危险信号；

步骤S7：通过公式

计算得到运输矿车通过单轨吊道岔的通行值TX；式中，YJu为单轨吊道岔的安全预警系数，a1和a2均为固定数值的比例系数，且a1和a2的取值均大于零；

步骤S8：若通行值超过设定阈值，则生成运行调整信号；

若通行值未超过设定阈值，则生成运行安全信号。

进一步地，所述服务器将运行安全信号、运行调整信号或运行危险信号发送至处理器，所述处理器将对应单轨吊道岔的运行安全信号、运行调整信号或运行危险信号发送至显示器进行显示；

若处理器接收到运行安全信号时，则不进行任何操作，若处理器接收到运行调整信号，则生成扩展指令加载至执行器，执行器对单轨吊道岔的实时偏移距离进行扩展或执行器对煤矿井下运输矿车的实时速度进行降低，若处理器接收到运行危险信号，则生成警报指令加载至警报器和生成停运指令加载至执行器，执行器控制对应煤矿井下运输矿车停止运行，警报器工作发出警报声；

同时，若服务器接收到运行危险信号或运行调整信号，服务器生成维护指令加载至维护终端，维护终端处的维护人员接收到维护指令后对对应的单轨吊道岔进行维护。

进一步地，所述安全管理系统还包括联动协作模块，所述服务器将煤矿井下运输矿车的矿车数据发送至联动协作模块，所述联动协作模块用于对煤矿井下运输矿车通过单轨吊道岔的通行情况进行协调管理；

所述联动协作模块将目标路线上的红点、黄点、绿点反馈至服务器，所述服务器将目标路线上的红点、黄点、绿点发送至处理器，所述处理器将目标路线上的红点、黄点、绿点发送至显示器进行显示。

进一步地，所述联动协作模块的工作过程具体如下：

步骤SS1：获取煤矿井下运输矿车的当前位置和目标位置，依据当前位置和目标位置得到煤矿井下运输矿车达到目标位置的多条通行路线o，o＝1，2，……，v，v为正整数；

步骤SS2：获取通行路线上煤矿井下运输矿车的行进方向，若通行路线上存在相互靠近的煤矿井下运输矿车，则通行路线不予采纳；

若通行路线上不存在相互靠近的煤矿井下运输矿车，则进入下一步骤；

步骤SS3：获取通行路线中的单轨吊道岔的数量，并记为单轨吊道岔数SLo；获取通行路线与另外通行路线的交叉数，并将交叉数标记为JCo；获取通行路线上煤矿井下运输矿车的实时运行数，并将实时运行数标记为SYo；

步骤SS3：利用公式

计算得到通行路线的运行通畅值；式中，b1、b2和b3均为固定数值的比例系数，且b1、b2和b3的取值均大于零，e为自然常数；

步骤SS4：将运行通畅值降序排列得到对应的通行路线，并将通行路线选定目标路线；

步骤SS5：获取目标路线上煤矿井下运输矿车的实时速度，依据实时速度得到运行接近的煤矿井下运输矿车、静止不动的煤矿井下运输矿车、运行远离的煤矿井下运输矿车，而后分别以红点、黄点、绿点进行标记；

步骤SS6：设定安全间距，同时获取目标路线上各煤矿井下运输矿车的实时速度；

步骤SS7：当存在红点时，煤矿井下运输矿车在达到安全间距时作出避撞措施；

当存在黄点时，煤矿井下运输矿车在达到安全间距时作出避撞措施；

当存在绿点时，煤矿井下运输矿车继续行驶。

进一步地，避撞措施包括煤矿井下运输矿车立即停止移动、煤矿井下运输矿车调转方向。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明是通过道岔监测模块对煤矿井下运输单轨吊道岔进行监测，依据偏移距离范围得到单轨吊道岔的活动等级和对应的安全预警系数并发送至安全预警模块，再通过安全预警模块对运输矿车通过单轨吊道岔的情况进行安全预警，计算得到单轨吊道岔的通行速度范围区间，煤矿井下运输矿车的实时速度比对通行速度范围区间后，生成运行危险信号或计算得到运输矿车通过单轨吊道岔的通行值，通行值超过设定阈值后生成运行调整信号或运行安全信号，从而对单轨吊道岔的实时偏移距离进行扩展、执行器对煤矿井下运输矿车的实时速度进行降低或控制煤矿井下运输矿车停止运行，本发明保障煤矿井下运输矿车安全稳定地通过单轨吊道岔，并对异常情况进行提前预警。

附图说明

为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的整体系统框图；

图3为本发明中单轨吊道岔的结构示意图。

图中：1、悬勾；2、气缸岔尖；3、主控制阀；4、道岔锁定装置第二输出端；5、道岔锁定装置第一输出端；6、第一道岔输出端；7、操作气缸；8、开关舌；9、道岔锁定装置输入端；10、第二道岔输出端；11、起重气缸；12、框架；13、道岔输入端；14、入口传动杆；15、旋转臂；16、出口；17、王星；18、限位开关；20、控制柜；21、连接板；22、注油器；23、起重设备。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-图3所示，一种用于煤矿井下运输的单轨吊道岔司控安全管理系统，包括单轨吊道岔、司控装置和安全管理系统，单轨吊道岔连接有司控装置，司控装置连接有安全管理系统；

单轨吊道岔包括框架12，框架12的一侧安装有第一道岔输出端6，框架12的一侧且位于第一道岔输出端6的一侧安装有第二道岔输出端10，框架12上端另一侧安装有道岔输入端13，框架12上且靠近道岔输入端13的一侧安装有连接板21，第二道岔输出端10上安装有道岔锁定装置第二输出端4，第一道岔输出端6上安装有道岔锁定装置第一输出端5，道岔输入端13、第一道岔输出端6和第二道岔输出端10均连接有主控制阀3，框架12上端另一侧安装有道岔锁定装置输入端9；

框架12的一侧内壁装配有操作气缸7，框架12的另一侧内壁装配有起重气缸11，操作气缸7的输出端安装有气缸岔尖2；

框架12上设置有出口16，框架12上且位于出口16的一侧安装有开关舌8，框架12上且位于开关舌8的一侧安装有王星17，框架12上端一侧安装有限位开关18，框架12上端一侧安装有入口传动杆14，框架12上端一侧且位于限位开关18的一侧安装有起重设备23，框架12上端一侧且位于起重设备23的一侧固定有控制柜20，框架12上端一侧且位于控制柜20的一侧固定有旋转臂15，框架12上端一侧且位于旋转臂15的一侧安装有注油器22，框架12上端的四个边缘角安装有悬勾1；

如图2所示，司控装置包括数据采集模块、主控箱、显示器、警报器和执行器，主控箱内部安装有处理器，处理器通信连接有数据采集模块、显示器、警报器和执行器；

在具体实施时，主控箱中处理器的基本参数如下：输入电压：AC127V；视在功率≤50VA；最大工作电流：≤1300mA；一路直流电源输出(本安)；最小输出电压≥11.8V；额定电流：1.0A；最大输出电压≤12.5V；最大输出电流≤1.3A；短路电流≤50mA；过流保护≤1250mA；输入输出信号；最大短路电流(DC)：1.3A；

处理器具有2路GUD5矿用本安型位置传感器信号输入，分别为1#和2#，当传感器接触轨道时，输入电压≥9V，输出电压≤0.5V；当传感器远离轨道时，输入电压≤0.5V，输出方波峰峰值5V±0.5V，脉冲信号占空比1：1；处理器可以接收FYF30遥控发送器的无线信号：工作频率315MHz，无线接收距离≥20m；

处理器具有1路电磁阀输出，正常工作时阀门闭合；当处理器接收到发射机的无线控制信号时，电磁阀阀门打开；

报警信号输出：当两个传感器均未接触轨道时，处理器会发出语音报警信号，报警声级强度≥75dB(A)；

显示器通过红绿灯转换用于指示道岔导通方向和分析得到的数据，在具体实施时，显示器包括悬挂在巷道顶板并通过两颗ф10的螺丝固定的显示设备，还包括设置在管控中心的显示大屏，执行器用于执行改变道岔导通方向，警报器用于对异常设备和单轨吊道岔的危险行为进行工作发出警报声；

数据采集模块用于采集煤矿井下运输中若干个单轨吊道岔的道岔数据和若干个煤矿井下运输矿车的矿车数据，并将道岔数据和矿车数据发送至处理器，处理器将道岔数据和矿车数据发送至服务器；

其中，道岔数据为单轨吊道岔的道岔类型、道岔距离、实时偏移距离、偏差距离范围等，偏移距离范围包括偏移距离的上限值和偏移距离的下限值，矿车数据为运输矿车的重量、速度、实时位置等；

需要具体说明的是，如图3所示，图3中设置有O点、A1点和A2点，连接A1点和A2点，并使A1点与A2点之间的连接线与A2点与O点之间的连接线相垂直，道岔距离为图3中O点至A2点的连接线，偏移距离为图3中A1点与A2点的连接线；

在具体实施时，数据采集模块可以为速度传感器、重量传感器、长度测量仪、高清摄像机、定位仪等，速度传感器用于采集煤矿井下运输矿车的实时速度，重量传感器用于采集煤矿井下运输矿车的实时重量，定位仪用于采集煤矿井下运输矿车的实时位置，长度测量仪和高清摄像机配合使用用于采集单轨吊道岔的道岔距离和实时偏移距离；

如图2所示，安全管理系统包括道岔监测模块、安全预警模块、联动协作模块、维护终端和服务器，服务器通信连接有维护终端，维护终端用于维护人员输入个人信息后注册登录系统，并将个人信息发送至服务器内存储，其中，个人信息包括维护人员的姓名、实名认证的手机号码、维护次数、维护时长等；

服务器将道岔数据发送至道岔监测模块，道岔监测模块用于对煤矿井下运输单轨吊道岔进行监测，监测过程具体如下：

步骤一：将单轨吊道岔标记为u，u＝1，2，……，z，z为正整数；获取单轨吊道岔的道岔类型，依据道岔类型得到偏移距离范围，偏移距离范围包括偏移上限值和偏移下限值；

如下为铁路主要线路上大多采用9、12、18号三个型号的道岔，常用60Kg道岔辙岔号及其通过速度表如下；

由此可见，不同的道岔类型、尖轨长度和岔心，道岔有着不同的通过速度，因此可以判断得到：煤矿井下运输的单轨吊道岔与铁路的道岔有着相同属性；

其中，道岔岔心所形成的角，称为辙叉角，它有大有小。道岔号码(N)代表了道岔各个部分的主要尺寸，通常用辙叉角(α)的余切值来表示，即N＝cotα＝OA2/A1A2，显而易见，辙叉角α越小，N值就越大，导曲线半径也越大，列车侧线通过道岔时就越平稳，允许的过岔速度也就越高；

步骤二：将单轨吊道岔的偏移上限值和偏移下限值分别标记为PYSu、PYXu；获取单轨吊道岔的实时偏移距离，并将实时偏移距离标记为PYu；获取单轨吊道岔的道岔距离，并将道岔距离标记为DJu；

步骤三：若实时偏移距离等于偏移上限值，则单轨吊道岔的活动等级为不可扩展道岔，并设定对应的安全预警系数；

若实时偏移距离小于偏移上限值，则进入下一步骤；

步骤四：通过公式JCu＝PYSu-PYu计算偏移上限值与实时偏移距离的距离差值JCu；

步骤五：若JCu＜X1，则单轨吊道岔的活动等级为可轻微扩展道岔，并设定对应的安全预警系数；

步骤六：若X1≤JCu＜X2，则单轨吊道岔的活动等级为可中度扩展道岔，并设定对应的安全预警系数；

步骤七：若X2≤JCu，则单轨吊道岔的活动等级为大幅度扩展道岔，并设定对应的安全预警系数；

其中，大幅度扩展道岔的安全预警系数小于可中度扩展道岔的安全预警系数，可中度扩展道岔的安全预警系数小于可轻微扩展道岔的安全预警系数，可轻微扩展道岔的安全预警系数小于不可扩展道岔的安全预警系数；

道岔监测模块将单轨吊道岔的活动等级和对应的安全预警系数反馈至服务器，服务器将单轨吊道岔的活动等级和对应的安全预警系数、煤矿井下运输矿车的矿车数据发送至安全预警模块，安全预警模块用于对运输矿车通过单轨吊道岔的情况进行安全预警，工作过程具体如下：

步骤S1：将煤矿井下运输矿车标记为i，i＝1，2，……，x，x为正整数；获取煤矿井下运输矿车的实时重量和实时速度，并将实时重量和实时速度分别标记为SZi、SSi；

步骤S2：获取上述得到单轨吊道岔的实时偏移距离PYu、偏移上限值PYSu、偏移下限值PYXu和道岔距离DJu；

步骤S3：通过公式YTSu＝DJu/PYu计算得到单轨吊道岔的预估通行速度YTSu；

通过公式YTSSu＝DJu/PYXu计算得到单轨吊道岔的预估通行速度上限值YTSSu；

通过公式YTSXu＝DJu/PYSu计算得到单轨吊道岔的预估通行速度下限值YTSXu；

步骤S4：若预估通行速度小于预估通行速度下限值，则单轨吊道岔的通行速度范围区间[YTSSu，YTSu]；

若预估通行速度大于或等于预估通行速度下限值，则单轨吊道岔的通行速度范围区间[YTSSu，YTSSu]；

步骤S5：当煤矿井下运输矿车的实时速度处于通行速度范围区间，则进入步骤S7；

当煤矿井下运输矿车的实时速度不处于通行速度范围区间，则进入步骤S6；

步骤S6：若煤矿井下运输矿车的实时速度小于通行速度范围区间的下限值，则生成运行安全信号；

若煤矿井下运输矿车的实时速度小于通行速度范围区间的下限值，则生成运行危险信号；

步骤S7：归一化处理后，通过公式

计算得到运输矿车通过单轨吊道岔的通行值TX；式中，YJu为单轨吊道岔的安全预警系数，a1和a2均为固定数值的比例系数，且a1和a2的取值均大于零；

步骤S8：若通行值超过设定阈值，则生成运行调整信号；

若通行值未超过设定阈值，则生成运行安全信号；

安全预警模块将运行安全信号、运行调整信号或运行危险信号反馈至服务器，服务器将运行安全信号、运行调整信号或运行危险信号发送至处理器，处理器将对应单轨吊道岔的运行安全信号、运行调整信号或运行危险信号发送至显示器进行显示；

若处理器接收到运行安全信号时，则不进行任何操作，若处理器接收到运行调整信号，则生成扩展指令加载至执行器，执行器对单轨吊道岔的实时偏移距离进行扩展或执行器对煤矿井下运输矿车的实时速度进行降低，若处理器接收到运行危险信号，则生成警报指令加载至警报器和生成停运指令加载至执行器，执行器控制对应煤矿井下运输矿车停止运行，警报器工作发出警报声；

同时，若服务器接收到运行危险信号或运行调整信号，服务器生成维护指令加载至维护终端，维护终端处的维护人员接收到维护指令后对对应的单轨吊道岔进行维护；

服务器将煤矿井下运输矿车的矿车数据发送至联动协作模块，联动协作模块用于对煤矿井下运输矿车通过单轨吊道岔的通行情况进行协调管理，工作过程具体如下：

步骤SS1：获取煤矿井下运输矿车的当前位置和目标位置，依据当前位置和目标位置得到煤矿井下运输矿车达到目标位置的多条通行路线o，o＝1，2，……，v，v为正整数；

步骤SS2：获取通行路线上煤矿井下运输矿车的行进方向，若通行路线上存在相互靠近的煤矿井下运输矿车，则通行路线不予采纳；

若通行路线上不存在相互靠近的煤矿井下运输矿车，则进入下一步骤；

步骤SS3：获取通行路线中的单轨吊道岔的数量，并记为单轨吊道岔数SLo；获取通行路线与另外通行路线的交叉数，并将交叉数标记为JCo；获取通行路线上煤矿井下运输矿车的实时运行数，并将实时运行数标记为SYo；

步骤SS3：利用公式

计算得到通行路线的运行通畅值；式中，b1、b2和b3均为固定数值的比例系数，且b1、b2和b3的取值均大于零，e为自然常数；

步骤SS4：将运行通畅值降序排列得到对应的通行路线，并将通行路线选定目标路线；

步骤SS5：获取目标路线上煤矿井下运输矿车的实时速度，依据实时速度得到运行接近的煤矿井下运输矿车、静止不动的煤矿井下运输矿车、运行远离的煤矿井下运输矿车，而后分别以红点、黄点、绿点进行标记；

步骤SS6：设定安全间距，同时获取目标路线上各煤矿井下运输矿车的实时速度；

步骤SS7：当存在红点时，煤矿井下运输矿车在达到安全间距时作出避撞措施；

当存在黄点时，煤矿井下运输矿车在达到安全间距时作出避撞措施；

当存在绿点时，煤矿井下运输矿车继续行驶；

其中，避撞措施包括但不局限于煤矿井下运输矿车立即停止移动、煤矿井下运输矿车调转方向等；

联动协作模块将目标路线上的红点、黄点、绿点反馈至服务器，服务器将目标路线上的红点、黄点、绿点发送至处理器，处理器将目标路线上的红点、黄点、绿点发送至显示器进行显示。

上述公式均是去量纲取其数值计算，公式是由采集大量数据进行软件模拟得到最近真实情况的一个公式，公式中的预设参数由本领域的技术人员根据实际情况进行设置，权重系数和比例系数的大小是为了将各个参数进行量化得到的一个具体的数值，便于后续比较，关于权重系数和比例系数的大小，只要不影响参数与量化后数值的比例关系即可。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (9)

1.一种用于煤矿井下运输的单轨吊道岔司控安全管理系统，包括单轨吊道岔，其特征在于，所述单轨吊道岔连接有司控装置，所述司控装置连接有安全管理系统，所述司控装置包括数据采集模块、主控箱、显示器、警报器和执行器，所述主控箱内部安装有处理器，处理器通信连接有数据采集模块、显示器、警报器和执行器；

所述数据采集模块用于采集煤矿井下运输中若干个单轨吊道岔的道岔数据和若干个煤矿井下运输矿车的矿车数据，并将道岔数据和矿车数据发送至处理器，所述处理器将道岔数据和矿车数据发送至服务器；

所述安全管理系统包括道岔监测模块、安全预警模块、维护终端和服务器，服务器通信连接有维护终端，所述服务器将道岔数据发送至道岔监测模块，所述道岔监测模块用于对煤矿井下运输单轨吊道岔进行监测，监测得到单轨吊道岔的活动等级和对应的安全预警系数反馈至服务器，所述服务器将单轨吊道岔的活动等级和对应的安全预警系数、煤矿井下运输矿车的矿车数据发送至安全预警模块，所述安全预警模块用于对运输矿车通过单轨吊道岔的情况进行安全预警，生成运行安全信号、运行调整信号或运行危险信号反馈至服务器。

2.根据权利要求1所述的一种用于煤矿井下运输的单轨吊道岔司控安全管理系统，其特征在于，道岔数据为单轨吊道岔的道岔类型、道岔距离、实时偏移距离和偏差距离范围；

偏移距离范围包括偏移距离的上限值和偏移距离的下限值；

矿车数据为运输矿车的重量、速度和实时位置。

3.根据权利要求2所述的一种用于煤矿井下运输的单轨吊道岔司控安全管理系统，其特征在于，所述道岔监测模块的监测过程具体如下：

步骤一：将单轨吊道岔标记为u，u＝1，2，……，z，z为正整数；获取单轨吊道岔的道岔类型，依据道岔类型得到偏移距离范围，偏移距离范围包括偏移上限值和偏移下限值；

步骤二：将单轨吊道岔的偏移上限值和偏移下限值分别标记为PYSu、PYXu；获取单轨吊道岔的实时偏移距离，并将实时偏移距离标记为PYu；获取单轨吊道岔的道岔距离，并将道岔距离标记为DJu；

步骤三：若实时偏移距离等于偏移上限值，则单轨吊道岔的活动等级为不可扩展道岔，并设定对应的安全预警系数；

若实时偏移距离小于偏移上限值，则进入下一步骤；

步骤四：通过公式JCu＝PYSu-PYu计算偏移上限值与实时偏移距离的距离差值JCu；

步骤五：若JCu＜X1，则单轨吊道岔的活动等级为可轻微扩展道岔，并设定对应的安全预警系数；

步骤六：若X1≤JCu＜X2，则单轨吊道岔的活动等级为可中度扩展道岔，并设定对应的安全预警系数；

步骤七：若X2≤JCu，则单轨吊道岔的活动等级为大幅度扩展道岔，并设定对应的安全预警系数。

4.根据权利要求3所述的一种用于煤矿井下运输的单轨吊道岔司控安全管理系统，其特征在于，大幅度扩展道岔的安全预警系数小于可中度扩展道岔的安全预警系数，可中度扩展道岔的安全预警系数小于可轻微扩展道岔的安全预警系数，可轻微扩展道岔的安全预警系数小于不可扩展道岔的安全预警系数。

5.根据权利要求4所述的一种用于煤矿井下运输的单轨吊道岔司控安全管理系统，其特征在于，所述安全预警模块的工作过程具体如下：

步骤S1：将煤矿井下运输矿车标记为i，i＝1，2，……，x，x为正整数；获取煤矿井下运输矿车的实时重量和实时速度，并将实时重量和实时速度分别标记为SZi、SSi；

步骤S2：获取上述得到单轨吊道岔的实时偏移距离PYu、偏移上限值PYSu、偏移下限值PYXu和道岔距离DJu；

步骤S3：通过公式YTSu＝DJu/PYu计算得到单轨吊道岔的预估通行速度YTSu；

通过公式YTSSu＝DJu/PYXu计算得到单轨吊道岔的预估通行速度上限值YTSSu；

通过公式YTSXu＝DJu/PYSu计算得到单轨吊道岔的预估通行速度下限值YTSXu；

步骤S4：若预估通行速度小于预估通行速度下限值，则单轨吊道岔的通行速度范围区间[YTSSu，YTSu]；

若预估通行速度大于或等于预估通行速度下限值，则单轨吊道岔的通行速度范围区间[YTSSu，YTSSu]；

步骤S5：当煤矿井下运输矿车的实时速度处于通行速度范围区间，则进入步骤S7；

当煤矿井下运输矿车的实时速度不处于通行速度范围区间，则进入步骤S6；

步骤S6：若煤矿井下运输矿车的实时速度小于通行速度范围区间的下限值，则生成运行安全信号；

若煤矿井下运输矿车的实时速度小于通行速度范围区间的下限值，则生成运行危险信号；

步骤S7：通过公式

计算得到运输矿车通过单轨吊道岔的通行值TX；式中，YJu为单轨吊道岔的安全预警系数，a1和a2均为固定数值的比例系数，且a1和a2的取值均大于零；

步骤S8：若通行值超过设定阈值，则生成运行调整信号；

若通行值未超过设定阈值，则生成运行安全信号。

6.根据权利要求5所述的一种用于煤矿井下运输的单轨吊道岔司控安全管理系统，其特征在于，所述服务器将运行安全信号、运行调整信号或运行危险信号发送至处理器，所述处理器将对应单轨吊道岔的运行安全信号、运行调整信号或运行危险信号发送至显示器进行显示；

若处理器接收到运行安全信号时，则不进行任何操作，若处理器接收到运行调整信号，则生成扩展指令加载至执行器，执行器对单轨吊道岔的实时偏移距离进行扩展或执行器对煤矿井下运输矿车的实时速度进行降低，若处理器接收到运行危险信号，则生成警报指令加载至警报器和生成停运指令加载至执行器，执行器控制对应煤矿井下运输矿车停止运行，警报器工作发出警报声；

同时，若服务器接收到运行危险信号或运行调整信号，服务器生成维护指令加载至维护终端，维护终端处的维护人员接收到维护指令后对对应的单轨吊道岔进行维护。

7.根据权利要求2所述的一种用于煤矿井下运输的单轨吊道岔司控安全管理系统，其特征在于，所述安全管理系统还包括联动协作模块，所述服务器将煤矿井下运输矿车的矿车数据发送至联动协作模块，所述联动协作模块用于对煤矿井下运输矿车通过单轨吊道岔的通行情况进行协调管理；

所述联动协作模块将目标路线上的红点、黄点、绿点反馈至服务器，所述服务器将目标路线上的红点、黄点、绿点发送至处理器，所述处理器将目标路线上的红点、黄点、绿点发送至显示器进行显示。

8.根据权利要求7所述的一种用于煤矿井下运输的单轨吊道岔司控安全管理系统，其特征在于，所述联动协作模块的工作过程具体如下：

步骤SS1：获取煤矿井下运输矿车的当前位置和目标位置，依据当前位置和目标位置得到煤矿井下运输矿车达到目标位置的多条通行路线o，o＝1，2，……，v，v为正整数；

步骤SS2：获取通行路线上煤矿井下运输矿车的行进方向，若通行路线上存在相互靠近的煤矿井下运输矿车，则通行路线不予采纳；

若通行路线上不存在相互靠近的煤矿井下运输矿车，则进入下一步骤；

步骤SS3：获取通行路线中的单轨吊道岔的数量，并记为单轨吊道岔数SLo；获取通行路线与另外通行路线的交叉数，并将交叉数标记为JCo；获取通行路线上煤矿井下运输矿车的实时运行数，并将实时运行数标记为SYo；

步骤SS3：利用公式

计算得到通行路线的运行通畅值；式中，b1、b2和b3均为固定数值的比例系数，且b1、b2和b3的取值均大于零，e为自然常数；

步骤SS4：将运行通畅值降序排列得到对应的通行路线，并将通行路线选定目标路线；

步骤SS5：获取目标路线上煤矿井下运输矿车的实时速度，依据实时速度得到运行接近的煤矿井下运输矿车、静止不动的煤矿井下运输矿车、运行远离的煤矿井下运输矿车，而后分别以红点、黄点、绿点进行标记；

步骤SS6：设定安全间距，同时获取目标路线上各煤矿井下运输矿车的实时速度；

步骤SS7：当存在红点时，煤矿井下运输矿车在达到安全间距时作出避撞措施；

当存在黄点时，煤矿井下运输矿车在达到安全间距时作出避撞措施；

当存在绿点时，煤矿井下运输矿车继续行驶。

9.根据权利要求8所述的一种用于煤矿井下运输的单轨吊道岔司控安全管理系统，其特征在于，避撞措施包括煤矿井下运输矿车立即停止移动、煤矿井下运输矿车调转方向。

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