煤矿轨道运输矿车调度优化策略研究
发布时间：2021-03-25 02:45
轨道运输矿车的调度依托于对其运输过程及执行策略的规划管理,是井下生产运输体系的中枢组成部分。其复杂的运输结构与繁重的装卸过程使得矿车的运输任务不敏感于时间管理,而更偏重于通过制定调度策略来最大化的发挥有限运输资源的作用。其调度策略的研究涉及矿车定位、路线规划及资源调配等多个层面,对此本文以大量的文献研究为基础,依据煤矿项目的实际应用背景对问题进行了探讨。通过建立并求解调度优化模型,制定出切实可行的轨道矿车调度策略,为企业的调度管理提供参考。由此,本文着重对以下几个方面进行了研究:首先,探讨了矿车的定位策略。经过分析井下巷道中非视距环境及多径传播对测距信道模型的影响,制定出以无源超高频射频识别技术（UHF RFID）与车载通信设备相结合的定位策略。针对此策略提出了两步式定位算法,先是基于接收信号强度（RSSI）指示法的测距原理,对适应于多标签模型的最小二乘定位算法引入自适应权值并加以改进。进而对定位的初步结果进行卡尔曼滤波处理,以优化矿车运行轨迹的跟踪状态。算法的仿真结果显示本策略能将矿车的定位误差控制在1m以内,能够满足调度系统的需求。其次,建立了轨道运输矿车的调度优化模型。详细描述了...
【文章来源】：青岛科技大学山东省
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
全球各国煤炭资源占有量Fig.1-1Coalresourcesincountriesaroundtheworld
煤矿轨道运输矿车调度优化策略研究2物料以及工作人员输送等的作用[4]，如何将现有的煤矿轨道运输系统所呈现的规模孝调度慢、管理混乱等缺点，转变为适应现代化生产需求的大规模协同调度、安全高效运输以及智能化资源调配等特点也已经成为众多煤炭企业以及诸多学者关注与研究的热点。有鉴于此，本文将依托某煤矿的实际项目为背景对上述问题进行详尽的研究。1.1.2研究意义鉴于煤矿轨道运输矿车调度的重要性，依靠现代井下通信技术研究矿车的定位方法，并在此基础上建立矿车调度运行路径的优化模型，制定科学的矿车调度策略，进而提高有限的矿车及轨道线路资源的利用率，能够为煤矿企业的高效生产提供有针对性的理论指导。由此，轨道矿车调度策略的研究对提高煤炭企业生产效率具有十分必要的实际意义。（1）探究煤矿轨道运输矿车的定位技术，实现井下矿车的安全调度当下的煤矿定位系统多应用于工作人员的定位而忽略了矿车的定位管理，导致在运输调度管理系统中仅能采用电话或监控的方式确定矿车位置[5]。定位方式的落后直接导致了矿车调度管理的滞后，其存在的安全隐患也逐渐显现。据不完全统计，2013-2017年间全国煤矿共发生1945起事故。其中，运输事故340起,占总事故起数的17.48%,防范煤矿轨道运输事故对减少煤矿事故至关重要[6~7]。图1-2同年份不同种事故数统计图Fig.1-2Statisticsofdifferenttypesofaccidentsinthesameyear通过实现对轨道运输矿车运行的有效定位，及时掌握矿车在轨道线路上的动态位置，既能预先掌握矿车对轨道线路区间段占用的提前量，实现有效的避免阻塞及碰撞事故的发生，降低煤炭生产运输事故率；又能够通过记录矿车进出各车场的状态实时掌握其资源的流动情况，从技术层面解决矿车资源随时间流转而导致空间分
煤矿轨道运输矿车调度优化策略研究14图2-1矿车定位环境实拍图Fig.2-1Actualphotoofthepositioningenvironmentoftheminecart复杂的井下巷道环境对无线通信的影响主要表现为：由多径传播及非视距环境（NLOS）导致的信号强度衰减以及相位变化等（如图2-2所示）。其中多径传播是指无线电波经由两条或以上的不同路径传输至信号接收端的情况[50]。在井下巷道中，接收端通常会接收到除直达信号以外的经由墙壁或障碍物折射的多种信号。此时，这些信号会由于到达时间各不相同而互相干扰，致使信号的相位及信场强度等发生变化而产生测距误差。非视距环境则是指信号发射端与接收端之间有遮挡物阻碍信号传输，此时信号经由穿透、折射以及衍射等方式进行传播，导致信号在传输过程中产生能量衰减，同时多路径传输也会导致信号产生到达时延差异、振幅改变以及链路波动等多种问题，最终降低了测距结果的质量而影响定位效果。（a）多径传播（b）非视距环境传播图2-2多径传播与非视距影响示意图Fig.2-2Schematicdiagramofmultipathpropagationandnon-line-of-sighteffects对基于测距原理实现定位的技术而言，井下复杂的非视距环境及信号的多径传播是造成定位误差的主要原因。而在实地考察中发现，矿车定位的非视距环境较少，矿车与巷道墙壁之间并未有大量遮挡物，主要的非视距影响为巷道顶悬挂的电缆、巷道转弯处等，因此可通过硬件策略与测距算法的改进消除多径传播及非视距环境对定位误差的影响，优化系统的定位效果。
本文编号：3098871
【文章来源】：青岛科技大学山东省
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
全球各国煤炭资源占有量Fig.1-1Coalresourcesincountriesaroundtheworld
煤矿轨道运输矿车调度优化策略研究2物料以及工作人员输送等的作用[4]，如何将现有的煤矿轨道运输系统所呈现的规模孝调度慢、管理混乱等缺点，转变为适应现代化生产需求的大规模协同调度、安全高效运输以及智能化资源调配等特点也已经成为众多煤炭企业以及诸多学者关注与研究的热点。有鉴于此，本文将依托某煤矿的实际项目为背景对上述问题进行详尽的研究。1.1.2研究意义鉴于煤矿轨道运输矿车调度的重要性，依靠现代井下通信技术研究矿车的定位方法，并在此基础上建立矿车调度运行路径的优化模型，制定科学的矿车调度策略，进而提高有限的矿车及轨道线路资源的利用率，能够为煤矿企业的高效生产提供有针对性的理论指导。由此，轨道矿车调度策略的研究对提高煤炭企业生产效率具有十分必要的实际意义。（1）探究煤矿轨道运输矿车的定位技术，实现井下矿车的安全调度当下的煤矿定位系统多应用于工作人员的定位而忽略了矿车的定位管理，导致在运输调度管理系统中仅能采用电话或监控的方式确定矿车位置[5]。定位方式的落后直接导致了矿车调度管理的滞后，其存在的安全隐患也逐渐显现。据不完全统计，2013-2017年间全国煤矿共发生1945起事故。其中，运输事故340起,占总事故起数的17.48%,防范煤矿轨道运输事故对减少煤矿事故至关重要[6~7]。图1-2同年份不同种事故数统计图Fig.1-2Statisticsofdifferenttypesofaccidentsinthesameyear通过实现对轨道运输矿车运行的有效定位，及时掌握矿车在轨道线路上的动态位置，既能预先掌握矿车对轨道线路区间段占用的提前量，实现有效的避免阻塞及碰撞事故的发生，降低煤炭生产运输事故率；又能够通过记录矿车进出各车场的状态实时掌握其资源的流动情况，从技术层面解决矿车资源随时间流转而导致空间分
煤矿轨道运输矿车调度优化策略研究14图2-1矿车定位环境实拍图Fig.2-1Actualphotoofthepositioningenvironmentoftheminecart复杂的井下巷道环境对无线通信的影响主要表现为：由多径传播及非视距环境（NLOS）导致的信号强度衰减以及相位变化等（如图2-2所示）。其中多径传播是指无线电波经由两条或以上的不同路径传输至信号接收端的情况[50]。在井下巷道中，接收端通常会接收到除直达信号以外的经由墙壁或障碍物折射的多种信号。此时，这些信号会由于到达时间各不相同而互相干扰，致使信号的相位及信场强度等发生变化而产生测距误差。非视距环境则是指信号发射端与接收端之间有遮挡物阻碍信号传输，此时信号经由穿透、折射以及衍射等方式进行传播，导致信号在传输过程中产生能量衰减，同时多路径传输也会导致信号产生到达时延差异、振幅改变以及链路波动等多种问题，最终降低了测距结果的质量而影响定位效果。（a）多径传播（b）非视距环境传播图2-2多径传播与非视距影响示意图Fig.2-2Schematicdiagramofmultipathpropagationandnon-line-of-sighteffects对基于测距原理实现定位的技术而言，井下复杂的非视距环境及信号的多径传播是造成定位误差的主要原因。而在实地考察中发现，矿车定位的非视距环境较少，矿车与巷道墙壁之间并未有大量遮挡物，主要的非视距影响为巷道顶悬挂的电缆、巷道转弯处等，因此可通过硬件策略与测距算法的改进消除多径传播及非视距环境对定位误差的影响，优化系统的定位效果。
本文编号：3098871
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