辅助运输作为煤矿生产的重要环节，担负着全矿井生产所需人员、物资及设备的中转和运输工作，其智能化对于提高矿井生产效率和确保矿井安全有着重要意义。当前，辅助运输系统的交通安全形势严峻，煤矿井下巷道空间狭小、岔路口多、粉尘大、湿度大、通风差，复杂环境严重影响智能传感器精度和可靠性，极易产生两车相撞以及车辆堵塞等情况。通过采用先进的技术最大限度地控制各类安全隐患，杜绝各类事故的发生，是辅助运输智能化建设的重要任务。
上湾煤矿智能辅助运输系统建设项目是将先进的信息技术、数据通信传输技术、电子传感技术、控制技术及计算机技术等有效地集成运用，建立一种大范围、全方位发挥作用的，实时、准确、高效的智能交通管理系统，为行业监管部门提供车载视频、驾驶员行为分析等信息化手段，提升车辆运营安全性。
系统的前端设备针对危险驾驶行为实时预警，后端平台统计分析，同时关联企业及驾驶人的考核与培训，实现从前端预警到后端分析、考核的全方位监管。有效减少井下违规驾驶行为，提高车辆运输能力，科学调度能力，车辆运行效率，延长车辆运行寿命，节约车辆运行成本，为车辆安全运行提供强有力的技术保障。
系统解决的关键问题
上湾煤矿智能辅助运输系统设计主要针对性以下3 类问题。
（1） 由于煤矿井下巷道空间狭小、岔路口多、粉尘大、湿度大、通风差，这些复杂环境导致传感器的可靠性降低。
（2） 无轨胶轮车的车载终端面临全方位技术升级与换代需求，仅实现了传统的信号调度，在车辆智能调度、辅助驾驶、核心驱动控制及故障自诊断等技术方面处于起步阶段。
（3） 在煤矿井下车辆智能驾驶关键技术尚不完善。
为解决以上问题，通过查看现场，搜集相关资料、案例，咨询科研院所专家，制定出实施方案，加大现场试验力度。开展了如下5个方面的工作。
（1） 开展了车辆精准定位与车辆状态的远程监测研究；对区域车辆进行统计、任务排程与优化管理。
（2） 通过图像增强处理技术，解决井下车辆闯红灯抓拍图像的识别。
（3） 通过采用灯箱远程调节技术，使信号灯光达到最佳视觉效果。
（4） 通过网络通信与数据共享，实现多路口协调控制。
（5） 通过建设矿用车辆自动紧急制动系统，构建ADAS高级驾驶辅助系统，完成实现人车双向预警、自动保护。
智能辅助运输系统
上湾煤矿智能辅助运输系统建设项目属于企业煤炭生产、加工、转化、流通、装备制造等场景数字化、智能化建设类项目领域，系统包括信息化管理平台、路口红绿灯控制、智能车载系统、区间测速及LED显示系统、候车硐室智能管理系统、矿用驾驶员状态识别系统、矿用车辆自动紧急制动系统、智能车载辅助系统软件、车辆定位系统等，适用于井下各类辅助运输设备智能化控制与调度管理。系统组成如图1所示。
图1 系统组成
系统组成
（1） 信息化管理平台：实现对整个车辆管理系统的信息收集、储存、发布、控制以及人机对话功能，实现数据分析、车辆调度、应急处突、车辆的全生命周期管理。
（2） 路口红绿灯控制：实现路口红绿灯管控与闯红灯抓拍功能。
（3） 智能车载系统：完成巷道内车辆定位、语音点呼、组呼、车辆地图导航、防撞预警等功能，提高车辆运行效率。
（4） 区间测速及LED显示系统：完成指定区域内的车辆的区间测速，并对车辆速度信息就地LED显示屏显示，规范行驶。
（5） 候车硐室监控：集视频监控、车辆信息查询及车辆报站于一体。
（6） 车辆定位系统：实现辅运大巷车载定位、轨迹跟踪、路径规划。
（7） 矿用驾驶员状态识别系统：实现对车辆安全运营的监控，并实时上报各项数据给行业监管平台。辅助企业实现对车辆的可视化管理、智能化分析等功能。
（8） 矿用车辆自动紧急制动系统：实现人车双向预警、自动保护。
（9） 智能车载辅助系统软件：实现车辆基础数据管理、车辆运行监控、行车安全管理、行车记录回溯、行车数据分析、行车计划编制、车辆运行统计、设备运维等通用业务应用。
智能辅助运输系统技术架构分为设备层、基础服务、数据服务及业务应用4 层能力，建设运维管理、安全保障及标准规范3 大保障体系。系统技术架构如图2所示。
图2 系统技术架构
系统功能
（1） 基于GIS“一张图”的管控调度平台，实现车辆、人员、现场、应急处突、调度管理的统一管控。
（2） 基于视频图像识别的车辆定点、区间速度管理，为煤矿安全运输提供保证。
（3） 基于路口红绿灯自动化管控的技术理念，为煤矿车辆路口有序通行提供管理措施。
（4） 提供巷道亮化、指示标志、地面调度、信息发布的辅助配套工程实施，提高矿山辅运巷道的管理水平。
（5） 基于智能车载实现车辆智能辅助驾驶与防撞预警。
系统建设
上湾煤矿智能辅助运输建设规模包括12 煤一盘区辅运大巷、22 煤辅运大巷、22 煤集中辅运大巷、三盘区辅运大巷、三盘区12 上煤辅运大巷、12 煤四盘区支架专用巷6 条大巷，长度约87 000 m，对约180 台车辆进行定位和管理。完成了26 个路口信号控制、18 套车辆信息引导系统的建设。
开发了辅助运输系统管理平台，基于GIS“一张图”以及无线宽带及UWB定位系统，实时获得井下车辆、人员当前位置、车辆状态等信息；通过数据存储、统计，生成当前井下车辆数量、车辆入、出井时刻、运行路线等多种汇总信息，以便于生产调度。
系统采用了物联网技术、AI 智能识别技术、精确定位技术，其突出优势为图像与数据相结合，监视与管理相结合，车载导航与远程调度相结合，实现了矿山辅助运输车辆安全、高效、实时调度管理。
系统以行车安全管理、紧急制动系统等业务为核心，通过联网接入车载终端、智能驾驶分析仪、紧急制动等系列设备，实现车辆基础数据管理、车辆运行监控、行车安全管理、行车记录回溯、行车数据分析、行车计划编制、车辆运行统计、设备运维等通用业务应用。辅助运输管理系统平台如图3所示，矿用车辆自动紧急制动系统如图4 所示，智能驾驶分析如图5 所示。
图3 辅助运输管理系统平台
图4 矿用车辆自动紧急制动系统
图5 智能驾驶分析
系统应用
上湾煤矿智能辅助运输建设项目，使上湾煤矿实现了对井下车辆、运输人员等全流程、全生命周期的跟踪管理。对超速、疲劳驾驶等安全隐患进行及时的预防和处理，有效地遏制或减少道路事故，保证井下交通安全。为企业及各部门日常生产调度、安全监管及应急救援提供重要的有效手段，为矿井减人增效提供可靠的数据支撑。
对全国其他大型煤矿井下运输信息化调度系统的建设及标准化建立起到示范带头作用，是两化融合的落地性实施工程。对促进矿山行业大幅减少运输安全事故，提升矿井安全水平，保证高效生产起到了积极推动作用。
系统技术优势和创新
系统技术优势
（1） 基于矿山信息物理系统（M-CPS） 设计理念，构建了基于智能感知、防撞预警、精确定位、路径自动规划的远程调度智能化辅助运输管理系统。实现了辅助运输系统多源数据融合，车辆精准调度。
（2） 采用GIS“一张图”以及5G无线宽带及精准定位系统，实时获得井下车辆、人员当前位置、车辆状态等信息；通过对数据的存储、统计，生成当前井下车辆数量、车辆入、 出井时刻、运行路线等多种汇总信息，以便于生产调度。
（3） 采用图像与数据相结合，监视与管理相结合，车载导航与远程调度相结合，实现了车辆路口信号闭锁、车载辅助驾驶、安全行驶监控与防撞预警、智能调度等功能。
系统技术创新点
（1） 应用记忆学习算法，辅助巷道交叉路口车辆监测，并优化了车辆任务排程和动态管理。
（2） 开发了基于4G/5G 专网的智能车载终端，集成了视频通信、语音调度、车辆定位多项技术，实现车辆调度管理、近距离预警等功能。
（3） 开发了基于ADAS高级辅助驾驶系统，在车辆行驶过程中，通过激光雷达监测方式，探测车辆前进方向人、车、障碍物，当车辆与障碍物距离较近时且驾驶员没有采取刹车操作时，对驾驶员进行报警提示。驾驶员未采取刹车操作时，应急制动执行装置自主刹车。
系统应用情况及效果分析
上湾煤矿矿井辅助运输系统运输线路长，在煤矿扩产能需求的前提下，传统的辅助运输管理系统已经制约了煤矿开采效率的提升。智能辅助运输建设项目采用了复杂路口信号联锁调度策略、车辆识别违章抓拍技术以及基于物联网的信息发布与联动控制，有效的提升井下人员和行车安全。
井下各监测数据和车辆数据通过工业以太网和无线宽带网络上传调度中心，利用调度大屏显示功能，对所有车辆进行动态跟踪、对驾驶员进行管理，自动形成车辆下井数量统计信息、运输任务统计信息、司机统计信息、违章信息、候车人员信息等多种汇总信息，调度人员实时掌握整个运输系统的车辆人员情况，从而实现实时精准调度。应用效果良好，提高了辅运系统的整体效率。
上湾煤矿智能辅助运输建设，实现了煤矿井下矿井灾害时期的避险、救援指挥和车辆交通安全功能，同时可在煤矿井下险情发生时，为抢险救援提供准确的井下车辆位置，通过LED显示屏为井下车辆人员提供避灾路径，实现救援指挥。提高了驾驶员安全意识和车辆安全运行效率。
该系统建设有效预防了矿井运输车辆的事故发生，运输效率提高了50%，对确保矿井生产安全、提高生产效益提供了重要的保障，将对高效、安全、减人提效发挥更大的促进作用。
结 语
上湾煤矿积极推进矿山智能化建设，坚持把煤矿减人、增安、提效和提高职工的幸福感与获得感作为智能化煤矿建设的根本目标，上湾煤矿积极创新技术，着手构建现代化安全高效矿井。上湾煤矿不断提升矿井信息化水平，建成生产自动化控制系统。该系统的安装，切实保障了辅助运输安全，有效提高了辅助运输效率。
辅助运输作为上湾煤矿生产的重要环节，担负着全矿井生产所需人员、物资及设备的中转和运输工作，其智能化建设对于提高矿井生产效率和确保矿井安全有着重要意义。
本文为中国煤炭工业协会评选发布的2023 年度煤炭行业两化深度融合优秀项目。
策划：赵瑞 编辑：钱小静
