煤炭矿井车辆生产辅助运输管理系统技术方案

1、煤炭矿井车辆生产辅助运输管理系统技术方案 TOC o 1-5 h z 第一章概述 4第二章方案设计范围 4第三章技术路线定位 53.1目前总体实现技术概述 53.2推荐技术路线过滤 5.3.3推荐技术路线定位 6.第四章系统整体实施方案 7第五章技术方案 105.1设计原则105.2生产车辆信息管理系统 115.2.1生产车辆基本信息管理115.2.2生产车辆日常业务管理 125.2.3生产车辆业务状态图 125.2.4报表管理125.2.5系统管理135.3生产车辆定位管理系统145.3.1车辆定位系统145.3.2车辆运行状态监控及预警165.3.3生产车辆联动提醒管理系统 17534生产

2、车辆超速抓拍管理系统 18535系统架构示意图 205.4项目实施计划7.5.5后期可扩展功能考虑22第一章 概述矿井车辆运输的安全管理对煤矿的总体生产安全作业的重要影响不言而喻，为了促进对矿井车辆的安全管理提升，辅助提高单位的安全生产管理水平，促进矿山信息化建设，结合贵单 位主管领导和主管部门的指导思想，我们现提出煤矿矿井车辆辅助运输管理系统初步方案。第二章方案设计范围根据贵单位的总体思路，初步对本方案的设计范围做如下定位：1、量身定制开发生产车辆信息管理系统。实现贵单位生产车辆的基本档案信息、驾驶人员信息、车辆状态图管理、用车申请管理（带短信通知功能，此功能依赖矿上短信网关支持）、车辆出车

3、管理、车辆加油管理、车辆维修管理、车辆保养管理、车辆违章管理、车辆事故管理、车辆年检管理、车辆保险管理等，并有车 辆年检到期提醒、车辆保险到期提醒、车辆保养到期提醒、驾照到期提醒。并辅助车辆定位系 统进行信息发布和提醒。2、建设井下生产车辆定位管理系统。实现对生产车辆的运行监控、安全预警、提醒警告等。实时监测煤矿机车在巷道中的位置 , 接入井下局域网，与调度服务器建立通讯，上传包括机车ID、机车位置和运行速度等数据。3、建设井下信息发布提醒系统。实现在井下主巷道适当位置安装信息显示屏、声光提醒装置灯，对于车辆的行车行为、行 车状态、安全信息等给予实时提醒。4、建设井下车辆安全控制系统。通过以上

4、已建成的系统，后期通过对已有车辆进行改装后，实现对于车辆的超速、异常等 进行自动控制5、最终实现巷道机车自动调度控制系统。以上系统先期在贵单位的 3km主巷道建设应用，并根据应用情况和其它因素考虑向井下 推进。第三章技术路线定位3.1目前总体实现技术概述煤矿井下巷道运输机车定位，目前有几种机车定位技术：（1） 田洪现等提出的基于无线局域网的RSSI的方法，利用经验和估值相结合的算法实现机 车实时定位。（2） 安徽理工大学的陈君兰等采用基于乙gBee无线传感器网络的DV-Hop定位方法。（3）国防科技大学的冯庆奇等提出了使用激光捷联惯导系统实现井下机车定位。（4）中国矿业大学的王猛等使用视频测速

5、技术实现井下机车定位。（5） 中电广通张锋等提出单独使用RFID定位的方法。即在巷道中隔13m铺设一个RFID 标签，通过机车上的定位分站来读取 RFID标签，定位精度为13m。但是以上方案的实 现技术难度较大，需铺设节点多，随着精度的提高成本也大幅提高，不适宜整个巷道大规模使用。3.2推荐技术路线过滤根据各项技术的特点、实现方式、实现成本、实现效果、应用安全性灯方面，我们过滤 出两种 乙gBee和RFID两种技术路线选择。RFID技术是在巷道中隔一段距离铺设一个定位分站，通过机车RFID标签,从定位分站读取RFID标签进行定位，并经计算得出机车运行速度。但由于主动式RFID需要使用电池驱动,

6、因而，必然要面对如何延长标签中电池使用寿命的问题；另外，由于现有RFID 般都使用窄带通信技术，很容易受到外界的干扰，特别是当识别范围增大以后，而且，由于温度变化，晶 振自身老化造成的晶振工作频率的偏差，以及可能存在的多径效应，多普勒效应等，都将使系 统工作的可靠性和稳定性受到很大的影响，特别是在那些干扰较大的工业现场，以及被识别目标处于快速移动状态的应用场合。是该方案的实现技术难度较大，需铺设节点多，随着精度的提高成本也大幅提高，不适宜整个巷道大规模使用。而乙gBee技术一种新的微功率单芯片收发机通信方式，特别结合网络通信功能， 不仅具有远距离RFID的识别功能，而且具有更大的可通过无线方式

7、进行调整的读写识别范围：从0.1米到200米，还通过采用直序扩频的通信方式，解决了现有RFID面临的环境干扰问题，工作可靠性和稳定性问题，并通过直序扩频的信噪比增益，大大地降低了系统的功耗，达到提高电 池使用寿命的目的；还可通过使用相同工作频段的唤醒信号，将智能卡从低耗电的睡眠状态唤醒，从而进一步延长了智能卡电池的使用寿命，系统的智能卡和读写器，使用的是无需申请的 2.4G ISM免费频段，而且都满足国家对 2.4G频道无线产品的相关规定。另外，系统不需要昂贵和体积庞大的读写器和读写天线系统，也不需要对射频标签的安装位置，被识别目标移动速度等设置各种限制，更无环境干扰，防水，防尘，在恶劣环境下

8、24小时正常工作。同时，电子标签的电池寿命可达到5年以上，并且对人体安全、无辐射损害。工作可靠性和稳定性，以及可能的多径效应和多普勒效应问题的困扰，ZigBee技术的电子标签可以做成各种形状，诸如卡片，腕表等，适用于车辆，人员的定位，大大方便各种人员，车辆以及物流货柜的数字化管理。3.3推荐技术路线定位经以上对比分析，我们建议贵单位的井下车辆定位采用乙gBee技术路线。第四章系统整体实施方案根据本方案的设计范围，我们建议系统的实施总体采用分期、分段进行建设和推进： 第一期量身定制开发生产车辆信息管理系统。第二期建设井下生产车辆定位管理系统和井下信息发布提醒系统。第三期建设井下车辆安全控制系统，

9、并最终实现矿井机车辅助运输安全管理系统。本技术案先针对第一期、第二期的实施框架进行初步的阐述和估算，详细的设计方案和 预算有待根据贵单位的进一步要求，结合矿井巷道的实际情况和相关图纸再进行详细设计和预 算。4.1项目实施计划我们建议项目计划如下：根据贵方的系统建设需求及我公司的项目实施方法，假设项目2013年9月启动：序号项目里程碑计划周期1项目准备及项目开始15天2需求调研及分析定义、签署20天3设备采购、系统设计、开发、测试20天4系统软硬件部署、现场调试试运行25天5用户培训、用户验收测试5天6项目结项验收5天4.2实施单位情况西安维信软件有限公司，成立于 2008年5月，注册资本120

10、万元，以自主软件产品开发与项目研发为主，目标是发展成为领先的行业应用软件提供商。维信软件本着“思维实现理想”的企业发展观和“信息创造价值”的客户价值观，为广大用户提供专业的企业内外网信息化解决方案、政务信息系统解决方案、标准体系信息化管理解决方案、知识资源的积累与应用解决方案、企业内容资源整合与管理解决方案、行业信息门 户构建解决方案、企业级多应用系统数据集成、信息集成、单点登录等专业技术服务。维信软件作为完全自主知识产权的软件企业，坚持自主研发和技术创新路线。公司自成立以来，完成了多项自主软件产品的开发，获得十余项软件著作权，其中自主创新研发的“基 于设计流程的智能知识管理平台” 项目获得国

11、家科技部技术创新基金资助项目和国家火炬计划 项目。维信软件坚持秉承“品质、专业、创新、严谨、协作”的企业理念，在公安、林业、税务、航天、航空、邮政、电力等企业、企业领域赢得了良好的用户口碑。作为专业的应用软件提供商，维信软件将以卓越的品质和客户满意度作为企业永恒的宗旨和目标！资质证书（附件）企业法人营业执照组织机构代码证税务登记证高新技术企业认定证书软件企业认定证书IS09001质量管理体系认证证书技术贸易资格证 西安市科技民营企业证书创新基金项目验收证书国家火炬计划产业化示范项目证书软件著作权登记证书(3部分相关软件)技术概况西安维信软件有限公司，专注于电子政务和企业信息化解决方案，已建立了

12、完善的研发、服务、技术支持、质量管理部门，网站项目的开发、实施、维护均实现本地化，需求调研、开发实施、安装部署、培训、技术支持以及未来的售后服务指定专人受理、专人服务、专人负责。4维信软件采用主流的Java技术平台，从2008年5月公司成立至今，先后自主研发完成了“企业信息门户内容管理系统V3.0 (Gov Portal CMS )”、“安全内网门户内容管理系统V3.0 (Safe Internal Portal CMS)、“行业门户内容管理系统V3.0 ( Portal ContentManagement System)、行政公文签收系统 V2.0(Official Document Rec

13、eipt System)、“维信稿件管理系统 V2.0 (Manuscript Management System)等自主软件的开发，其中自主研发的“基于设计流程的智能知识管理平台”获得科技部中小企业创新基金无偿资助。公司开发的产品已应用于公安厅、林业厅、省邮政管理局、省高速集团、中国航天科技集团第*研究院、省标准化研究院、省纺织科学研究所、大唐发电有限责任公司等单位，获得了用户的高度认可和良好评价。在技术开发方面，承担了省公安经济保卫总队业务应用系统、省强制戒毒管理局综合业务应用系统、省高级人民检察院业务管理系统、市地方税务局业务应用系统整合项目、省水土防治综合信息系统、 市防汛抗旱调度指挥

14、系统等软件系统定制开发项 目。公司按照 GB/T 19001-2008 标准要求建立质量管理体系，在软件开发和质量管理方面全面引入ISO9001和CMM软件成熟度模型，制定了适合公司目前规模的柔性流程框架。在开发过程中采用了相应管理软件系统进行管理和控制，如SVN版本管理、BUG跟踪管理、MSPM项目管理，以提升内部技术资源的共享和技术的积累和传承。第五章技术方案5.1设计原则实用性和先进性系统建设应始终贯彻面向应用，注重实效的方针，坚持实用、经济的原则，先进性和成熟性；系统设计既要采用先进的概念、技术和方法，又要注意结构、设备、工具的相对成熟。开放性和标准性为了满足系统所选用的技术和设备的协

15、同运行能力、系统功能不断扩展的需求，系统必须遵循统一的国际标准或工业标准。可靠性和稳定性在考虑技术先进性和开放性的同时，还应从系统结构、技术措施、设备性能、系统管理、厂商技术支持及维修能力等方面着手，确保系统运行的可靠性和稳定性，达到最大的平均无故 障时间。可扩展性和易维护性为了适应系统变化的要求，必须充分考虑以最简便的方法、最低的投资，实现系统的灵活扩展和有效维护。5.2生产车辆信息管理系统521生产车辆基本信息管理生产车辆基本信息管理功能包含了对生产车辆的基本业务信息的管理维护，通过此功能对生产车辆的信息提供一个全面的管理平台。具体具有以下功能：车辆基本信息。包括车辆的品牌、型号、生产日期

16、技术参数等信息的新增，支持车辆图片。提供对车辆的 信息修改或车辆报废功能。驾驶员基本管理。包括驾驶员的姓名、驾照信息、所属科室、安全驾驶时间、事故记录等信息的增加，修改 或删除，支持驾驶员照片等信息。车辆驾驶排班管理。安排驾驶员驾驶车辆的工作安排，可以以周为单位或以月为单位，以此确定驾驶员与生产 车辆的关系。驾驶员排班可以允许新增、调整。车辆故障维修管理。新增、修改或查询车辆的故障维修记录，对有不同故障积累的车辆，根据规则，给予不同 的安全级别评定。车辆保养管理。新增，修改或查询车辆的保养记录;522生产车辆日常业务管理生产车辆日常业务管理， 是在煤矿的日常工作中， 因生产车辆业务而产生的一些

17、管理工作 和功能需求。主要功能有：用车申请管理（支持短信提醒功能）、车辆出车管理、车辆加油管 理、车辆违章管理、车辆事故管理、车辆年检管理、车辆保险管理等，可分车队或部门管理车 辆。同时，根据业务信息设置，提供以下各种题型功能，防止人为疏忽。具体有：1.车辆年检到期提醒；车辆保险到期提醒；车辆保养到期提醒；车辆规费到期提醒；驾照到期提醒；系统提醒支持系统消息电脑提醒，短信提醒等方式。5.2.3生产车辆业务状态图提供直观的车辆状态图， 车管人员可以一目了然的掌握车辆的最新状态，并且可直接基于状态图进行日常操作，并提供出车单打印等功能，大大提高车辆管理效率。车辆状态管理中可 以查看各种状态的车辆信

18、息，包括全部、可用、出车、维修和其它状态。5.2.4报表管理包括日常处理中的相关报表，以及车辆费用明细表和车辆费用统计表525系统管理系统管理功能主要是为了辅助实现以上的业务功能而所需的系统基础功能，包括以下几部分：（一）、基础设置基础设置包括对系统字典、部门、职员、驾驶员、往来单位、车辆档案管理、油卡管理。 同时可以管理车辆和驾驶员的图片资料。（二）、标签绑定车辆与定位标签关系绑定。确定生产车辆与车辆定位标签的对应关系，这是在系统中显示 生产车辆位置信息的基础。（三）、基本业务参数管理系统功能中所需要的基础参数，例如性别，证件类型，组织机构，各类状态信息等都需要 增加，修改等维护。（四）、设

19、备接口系统需要与室内ZigBee无线定位系统设备，道闸，红外，LED屏幕，报警器等设备通过接口进行数据交互和集成，从而实现所需功能。（五）、系统用户管理（六）、权限管理（七）、系统日志记录系统中的数据被修改，删除等操作的日志，以备安全审计。5.3生产车辆定位管理系统经过对生产车辆辅助管理系统的需求分析和整理归纳，参考国内外同行的先进经验，我们认为需建设的生产车辆辅助管理系统的建设需求可以概要归纳为以下几点：实施监控生产车辆的运行状态，包括速度，位置等信息，并能对车辆的非正常状态 进行预警和告警（诸如超速），以语音、视屏显示等方式对工作人员进行提醒以语 音。支持以地图方式进行系统车辆数据显示查询

20、。当生产车辆即将通过道闸时，提前启动道闸的关闭，并以语音、视屏显示等方式对工作人员进行提醒。实现对车辆信息及运行信息的查询和管理，比如车辆驾驶人，乘坐班组，车辆维修记录，维修保养提醒等功能。系统必须稳定，可靠，可扩展，易于管理维护，支持标准设备接口。5.3.1车辆定位系统通过乙gbee定位技术，实现对运行中的生产车辆的定位。首先根据单位实际情况， 结合巷道区域现场具体情况，放置一定数量的本安型基站/读卡器。为需要定位的车辆安装一个本安型定位卡，当车辆进入巷道以后，只要在巷道网络覆盖范围内，在任何时刻任意一点 ，基站都可以感应到信号，并上传到信息工作站，经过软件处理， 得出各具体信息（如：是哪辆

21、，在哪个位置，具体时间），同时可把它动态显示（实时）在监 控中心的电脑上或巷道内外的 LED大屏幕上，并作好备份。监管人员可随时了解巷道中车辆 的状态管理者也可以根据电脑上的分布示意图查看某一区域（前期需要对井下进行区域划分），计算机即会把这一区域的车辆情况统计并显示出来。管理者能实时的观察到巷道内作业车辆的即时区域位置，实现巷道内车辆区域定位。另外一旦巷道内发生事故，可根据电脑中的车辆定 位分布信息马上查出事故地点的情况，以便辅助救援。一旦巷道内发生突发情况，巷道车辆驾驶人员可通过所携带的定位卡发出警报。只要按 定位卡上的报警按钮即可发出报警。在监控室的动态显示界面会立即弹出红色报警信号。系

22、统功能（1 ）实现井下巷道作业面车辆的精确定位，及时准确的提供井下车辆的数量、位置、分布情况和每个车辆任意时刻所在的位置及各时间段的活动轨迹，为事故处理和救援工作提供可靠的数据依据，保证抢险救灾和安全救护工作的高效运作。（2）提供直观的巷道图，可随时方便的观察井下车辆的分布情况和系统设备的工作状态。 同时，以简便快速的数据处理和查询手段提高协助救援工作的效率。（3）矿井移动目标实时监视和屏幕显示：系统程序通过监控机屏幕显示巷道和通信分站 示意图，显示通信分站周围移动目标的相关信息。显示各通信分站在巷道内的分布情况以及各通信分站的状态；显示大巷内各车辆编号及其当前所在位置；显示各作业面车辆分布表

23、；（4）实现各部门工作车辆出车数据统计功能，为管理层对生产部门及个人的工作考核提 供依据。（5 ）信息存储和历史数据回放：系统具有数据存储和回放功能。系统可存储1周车辆分以便为事故分析提供依据。布情况。调度员可随时回放这该时间段内任一时段的车辆分布情况,（6）突发情况报警功能，井下车辆遇到突发情况（如火灾、瓦斯爆炸、冒顶、透水等） 可通过现有报警系统进行报警（仅进行报警，无法区分事故类型）。（7）发出报警信息功能，井上车辆一旦知道有险情发生，可立即通知井下所有车辆（只 要他们都带有定位仪（识别卡）。（8 ）异常数据自动报警功能，如限制区域（提前设定划分的井下区域限制条件）和下井 时间超长报警。

24、（10 ）自诊断：检测网络上的通信分站工作是否正常。（11 ）打印：可根据要求打印历史记录。系统特点（1）基于地图技术的信息显示、查询系统（2）井下大范围覆盖（3）定位精度高、误码率低（4）符合 AQ6210-2007 标准（5）主机互为备份可靠性高（6）光纤与无线综合布局、光纤环网提供了高可靠性（7）经现有光以太网接口，便于连网（8）全本安设备（与隔爆型设备相比具有本质上的优势），断电情况下可持续工作两小时以 上。5.3.2车辆运行状态监控及预警（1 ）能够根据生产车辆的位置移动数据，计算车辆的实时速度。支持以传统列表，地图 方式实时显示生产车辆的运行位置，实时速度信息。实时显示当前井下各区

25、域作业车辆的数量及分布情况，也可显示某些特定车辆的当前位置及分布、运行轨迹。（2 ）当实时速度超过安全限速后，系统能够通过声音、屏幕显示的方式对中心监控车辆 进行报警，中心控制车辆通过对讲或其他方式提醒车辆驾驶员。（3）同时能够在地图上随时查询显示生产车辆的基本信息，驾驶员信息，车辆交接班信 息、车辆故障维修信息，车辆保养记录等信息。（4）可对下井车辆进行下井超时报警，下井时段可由人工设置。（5 ）为某些限制区域（如一些重要巷道段、危险场合）安装监测分站，系统对违章进入实现报警和记录。（6）可查询某区域在某指定时段的车辆出入记录。533生产车辆联动提醒管理系统当生产车辆接近巷道口道闸时，通过对

26、车辆的定位和红外感应，自动提前启动道闸，允许 车辆通过，当车辆通过后迅速关闭道闸。同时，声音、声光告警方式对道闸管理人员或其他行人进行提前提醒，防止安全事故的发 生。可设定联动的设备，方式，提前时间量等数据。可统从监控主机调取实时监测到的车辆信息数据，同步显示于LED大屏幕上，显示的内容包括：车辆基本信息（如操作人、工作任务、进入巷道时间、当前位置、运行速度等），同 时可以发布生产作业信息、紧急通知等。特点：LED大屏户外全防水设计、IP65等级；实时同步显示车辆出勤信息；多种显示方 式。534生产车辆超速抓拍管理系统在井下设置生产车辆超速抓拍点与抓拍摄像机，实现对于超速违规生产车辆的抓拍，为

27、生 产车辆的规范严格管理和安全生产提供管理依据和管理手段。生产车辆超速抓拍系统由三大部分组成：生产车辆超速监测及预警系统生产车辆超速抓拍管理中心系统生产车辆超速度抓拍系统以上三个部分有机协作，完成对生产车辆超速的抓拍的管理工作。生产车辆超速抓拍系统运作机制示意图如下图所示：在上图中，当生产车辆沿箭头中方向进行前进时，通过生产车辆超速监测及预警系统中的 Zigbee定位基站与车辆上的定位卡的数据运作，计算生产车辆的移动速度，然后通过网络将 此数据传送给生产车辆超速抓拍控制中心系统。控制中心系统将此数据与此区域的车辆运行限定速度进行比较，如果发现该车辆超速，则发送指令给生产车辆超速度抓拍系统。生产

28、车辆超 速度抓拍系统启动其处于待命状态的摄像机及同步补光灯，抓拍超速车辆照片，并发送产车辆超速抓拍控制中心系统。各部分功能及组成配置如下:生产车辆超速监测及预警系统由生产车辆定位管理系统中的 乙gBee定位基站组成，重复利用，无需另外建设投资。两个或多个ZigBee定位基站通过定位算法，即可确认每一辆生产车辆的速度，生产车辆超速抓拍管理中心系统中心管理系统是这个系统的核心，具有以下功能：设定各区域的速度限制；计算和匹配各生产车辆的速度，并判断是否超速。发送拍照指令给抓拍系统设备进行抓拍。获取并保存生产车辆超速违规照片。查询浏览超速车辆照片，并可对此照片进行人工判定。统计生产车辆超速次数报表，并

29、关联查询车辆驾驶员。根据设定规则，可对车辆驾驶员进行扣分计算或其他处处罚数据计算。生产车辆超速度抓拍系统此系统是对中心控制的所发出的抓拍指令的执行系统。由高清摄像头、曝光补偿灯等设备,连接线缆等组成。其中高清摄像头能够在微光或高粉尘条件下的稳定工作性能。具有响应快速，广角，自动 对焦的功能特点。摄像头能够根据外界光线条件与自动补光灯连接，给予自动补光功能。同时，摄像头和补光灯具有防爆防护性能指标。摄像头支持RJ45 口5.3.5系统架构示意图根据对生产车辆辅助管理系统的功能分析，本项目系统总体应用架构如下图所示:系统容户喘生产车:辆运钉状态 工产弔無1丁. 监控段尬苦备膛期及燦醍川比报警器生产4掃信息曾理:| 住产车弼定侍1Tsf.=功能K毎位算法撲块*生产车辆辅助管甩系统