无线智能系统在宝日希勒露天煤矿道路运输系统中的应用

张津鹏，闫海峰，金 磊

（国家能源集团神宝能源有限公司 宝日希勒露天煤矿，内蒙古 呼伦贝尔 021000）

目前，大型露天矿生产运输设备主要使用重型卡车，由于露天煤矿的4 大生产工艺环节决定了露天煤矿运输设备数量多，运输车辆车型大，车辆作业线路长等运输特点，在运输过程中，司机处于卡车上方一个较小的驾驶室内，卡车四周一定区域被自身车体遮挡，形成盲区，影响司机准确地处理判断外界周围环境，易造成严重的相撞事故[1]。致使运输事故成为露天矿最易发生的事故，造成的伤亡人数也最多。据统计，在露天煤矿道路交通运输事故中，由于卡车盲区造成的事故高达60%，由于小型车辆超速违章行驶占20%，由于驾驶员疲劳驾驶造成的事故占15%左右[2]。道路标识能起到提前预警的作用，但传统道路标识牌存在很多局限性，为此，研究露天煤矿道路运输预警预控技术，开发先进、实用的矿山道路运输安全智能化预警体系，对特殊路段来往车辆起到提前预警作用，避免矿山道路交通事故的发生[3]，确保矿山运输系统能够安全平稳运行。

1 矿山概况

宝日希勒露天煤矿隶属于国家能源集团大雁集团（神宝能源）有限公司，是我国自主设计、自行施工的特大型露天煤矿。宝日希勒露天煤矿矿田面积43.7 km2，地质储量15.83 亿t，可采储量13.28 亿t，含有3 个煤层群。1 煤层全区发育而稳定，厚度大，是主要开采煤层，煤层最大可采厚度28 m，最小可采厚度7.21 m，平均可采厚度22 m，倾角小于5°。该煤质与其它煤产区煤质相比，具有灰分低、发热量高、水分低、挥发分高、特低硫、低磷、有害成分低等特点，是优质动力和化工用煤。

2020 年宝日希勒露天煤矿生产原煤2 145 万t，完成土方剥离物8 771 万m3。具有：斗容35 m3矿用电铲6 台；斗容10 m3矿用电铲4 台；载重100～220 t 的电动轮自卸卡车68 台，以及其他工程设备104台；外委土方施工单位不同型号的采装和运输设备544 台。煤岩运输方式为公路运输，主要运输设备为100 t 级与220 t 级大型自卸卡车，自营与外委分区域运行。剥离物由采场工作面运输支线经南、北端帮至内排土场排弃；煤炭由工作面支线经中间桥、内排土场主运坡道至地面破碎站。矿山有着生产任务重，设备数量多，运输道路车流密度大等特点。

2 矿山现状及问题分析

1）矿山现状。宝日希勒露天煤矿作业范围大、涉及面广、空间交汇多、岗位分散，设备、设施流动及变化快，群体作业交叉，人员自保和互保意识参差不齐，违章操作难以监控。目前，随着采剥工作线的不断推移，综合运距持续增加，主运输道路及辅助运输道路移设较为频繁，每当矿用道路出现变更时，根据道路实际情况，为使新建道路警示标识牌起到预警作用，原有的道路预警警示牌则需重新布置，露天矿现使用道路标识牌为普通反光膜贴纸铝板标识牌，根据现场实际喷绘制作，当道路发生调整变化时，需要人工拆除重新制作安设。

2）问题分析。频繁变更矿山道路布置将直接导致标识牌投入数量不足、原道路标识牌与现场实际不符等问题出现。而露天煤矿作业范围大、道路涉及面广、空间交汇较多，矿坑上下多达400 余块道路标识牌急需更新、摆设工作量较大，而且频繁喷绘制作、更换摆设导致制作成本、重新拆装成本及人工成本增加，现场作业人员及设备作业安全风险陡增，从管理角度出发，道路预警标识对保证行车安全起到了重要作用。近年来，宝日希勒露天煤矿不断推动智慧矿山建设，陆续使用各类智能化安保系统，因此从科技保安角度解决此问题，为大流量环境道路运输任务的安全提供保障。

3 无线智能系统在道路运输系统中的应用

目前，随着科学技术的快速发展，5G 通信、无线技术的飞跃发展，露天煤矿安全预警系统也发展到了一个新的高度。集全球卫星定位技术（GPS）、无线数字通信技术、电子技术、矿山系统工程及计算机技术等多项现代高新技术理论于一体，是提高露天煤矿安全预警能力，避免生产事故发生的有效手段，是露天煤矿汽车运输安全辅助系统达到21 世纪世界先进水平的关键技术之一。

无线智能系统可以利用太阳能LED 可变换标识牌替换原普通标识牌，每一块电子屏幕设有多个路标内容，可根据自己需求切换不同标识，起到一屏多用的作用。同时，智能电子标识牌的使用，节省制作牌板的时间、成本，减少人员操作设备安装、人员现场作业时间，降低人员设备作业安全风险；且LED灯较普通铝板道路标识牌具有更好的夜间指警示效果。另外，智能预警系统能够自动采集设备的实时运行速度，结合路段信息可对设备运行速度进行显示，同时传给调度中心记录下来，作为司机评价以及事故追查的重要依据，避免了司机的侥幸心理，结合超速处罚管理规定，强制司机在矿山设定的最高限速内安全行车，避免了因车辆超速行驶而引发的道路交通事故，为露天矿道路夜间行车提供更好的安全保障[4]。

1）矿山急弯会车智能预警系统。露天煤矿道路运输系统随环境影响极大，道路在条件苛刻的生产现场布置时存在急转弯道路，生产作业的自卸车及工程辅助车辆、指挥车等行驶至这类急转弯道路时，行车视线受到环境因素影响，盲区范围变大，为此，在矿坑弯道两侧的前方都设置车辆监测感应系统，当车辆优先进入一侧的监测区域时，系统立刻通过无线电信号传输，激活另一侧的LED 警示标志闪烁，来提前警示另一方车辆即将有来车交汇，提醒随后进入弯道的车辆提前减速行驶，起到提前预警作用[5]。急弯会车智能预警系统示意图如图1。

图1 急弯会车智能预警系统示意图

2）车辆交汇预警系统。当生产作业的自卸车及工程辅助车辆、指挥车等行驶至道路匝道口或道路交汇处时，由于大型运输卡车盲区范围大，道路车流密度大等因素，车辆交汇时存在极大的安全隐患。在匝道口或道路交汇处设置监测警示装置，当匝道口路段有车辆进入监测区域时，系统激活LED 标志闪烁，警示道路上的车辆前方匝道口即将有车辆交汇，司机可提前进行预判，选择减速或者提前变道，避免发生交通事故，起到提前预警作用[6]。车辆交汇预警系统示意图如图2。

图2 车辆交汇预警系统示意图

3）十字交叉预警系统。当生产作业的自卸车及工程辅助车辆、指挥车等行驶至交叉路口时，由于道路交叉路口处车流量大、叉口道路多等因素，车辆进入时存在极大的安全隐患。在支线道路一侧设置车辆监测感应系统，当车辆进入监测区域后，系统立刻激活设置在主道路旁的“停”警示标志闪烁，警示支线路段的驾驶员前方有车经过，司机可提前进行预判，选择减速或者主动让行，避免发生交通事故，起到提前预警作用[7]。十字交叉预警系统示意图如图3。

图3 十字交叉预警系统示意图

4 无线智能系统的优缺点

4.1 无线智能系统的优点

1）终端操作方面。矿用无线智能道路标识牌LED屏选用P10 道路专用显示屏，具有防尘、防雨、防雪保护设计特点，工作人员可在服务器和手机客户端对每块显示屏修改字幕、道路图示以及各种参数，智能标识牌损坏、脱网或停止工作时，后台服务器可随时报警通知。另外，露天煤矿管理部门可实现标识牌编号管理，对指定地点的标识牌内容可做到实时实地更改，同时也可对智能标识牌加装卫星定位模块，将矿山中使用的每一处无线智能标识牌位置显示在地图上，可做到定时更新，确保后期调整维护顺畅。显示屏具备智能感应显示功能与亮度自动调节功能，当有行人或车辆经过时，智能标识牌显示屏自动显示相关内容，人员和车辆通过后自动延时关闭，进入休眠状态，节约能耗。LED 屏背面灯箱使用1.5 mm 厚镀锌钢板镂空黑色烤漆制作，黄色亚克力安全警示语等安全标语，起到安全警示的作用。

2）安全效益方面。无线智能道路标识牌系统2020年8 月完成初验，开始在露天煤矿主运输道路、坡道及道路转弯处进行使用，取得明显效果。车辆在进入无线智能标识牌50 m 范围时，做到提前预警，解决矿山道路实时获知位置信息的问题，对露天煤矿矿用卡车的公路运输安全进行了有效预警预控。

3）成本方面。无线智能标识牌可实现一牌多用的效果，即一块标识牌可同时显示多个路标内容，并且可根据矿坑道路实际，随时于电脑或手机终端更换路标显示内容，节省牌板制作、人工设备安装成本，同时，无线智能标识牌采用太阳能电池板储能供电方式，电池时间测试能做到48 h 无太阳光正常供电，后续使用维护费用为0。

4）标识牌移设方面。为解决标识牌移设频繁，移设过程较为困难等问题，路路通煤矿对矿用无线智能道路标识牌底座进行改造，由原有的水泥墩底座更改为可支撑结构，使用铲车或叉车可直接将其端起，移设较为方便，避免人员因推挪水泥墩底座时与铲车联合作业而发生意外人身伤害。

4.2 无线智能系统的缺陷

无线智能标识牌在日常清洗方面存在一定困难，由于露天煤矿环境复杂，道路灰尘、煤尘较大，需要专门配备人员定期进行设备清理，标识牌如设置位置不恰当或卫生清理不及时将导致显示屏显示内容模糊、亮度不够等问题，影响预警效果。

5 结语

宝日希勒露天煤矿通过在道路运输系统中应用无线智能系统，对矿用卡车及辅助车辆在特殊路段实现了有效预警，大大提高了露天煤矿道路交通运输的安全系数，降低了人员因制作、移设老式标识牌而产生的人工成本和材料成本，加速了露天煤矿向数字化、自动化方向发展。