煤礦井下輔助運輸自動調度控制系統的研究

胡恩才

中煤新集阜陽礦業(yè)有限公司口孜東礦 安徽阜陽 236153

1 CAN總線工作原理

CAN總線的拓撲結構是一個典型的串行總線的結構形式。由一個節(jié)點發(fā)送信息，多個節(jié)點可以同時接收信息，并采用一種廣播的存取工作方式，在CAN總線協議中，通過非破壞性的仲裁方式實現沖突檢測，當總線出現發(fā)送沖突時，通過仲裁后，原來發(fā)送的信息不會受到任何影響。仲裁判決不會破壞優(yōu)先級高的報文信息內容，也不會產生時延?？偩€訪問沖突采用逐位仲裁的方法，通過標識符ID來解決，如果具有相同標識符ID的一個數據幀和一個遠程幀同時初始化，數據幀優(yōu)先于遠程幀。為了實現仲裁，CAN總線協議要定義兩種邏輯狀態(tài)，分別是“顯性位”和“隱性位”。在判別過程中，“顯性位”優(yōu)先于“隱性位”。CAN總線上報文的內容僅僅包括優(yōu)先級標志區(qū)和需要傳送的數據信息。所有節(jié)點都會接收到總線上傳的報文信息，并在準確接收后做出回復。同一個報文可以發(fā)送給預設的站點或其他站點。CAN定義了四種報文格式，分別是數據幀、遠程幀、出錯幀和超載幀。確保報文能夠準確地發(fā)送、傳遞和接收。CAN總線協議中可以自動的檢測錯誤信息，保證信息傳送過程中的準確性和完整性[1]。

2 煤礦井下輔助運輸自動調度控制系統

2.1 語言信息控制要求

自動控制系統有控制、溫度、濕度、快慢等不同維護設備功能和報警能力。此系統應有對自身的檢查，及發(fā)生問題能夠智能報警，對于此設備一定要將工作狀況、問題狀況加以記載，并且能夠調查有關歷史信息，發(fā)生問題時可以將問題的實際內容和相關方法體現出來。此系統需要有信息信號系統的支持，結合膠帶加以安裝，有沿線語音拓展播放、實時聯系、開啟沿線報警等技術性能。

2.2 監(jiān)測點安裝

系統要完成對井下膠輪車的數量和信息的采集，需要在井下安裝膠輪車信息接收檢測裝置，來實時監(jiān)測井下的車輛信息。用于檢測的技術主要有:RFD檢測、振動識別、圖像識別等。Zigbee是一種無線通信技術，近幾年來在煤礦井下得到了廣泛的應用。本文采用的就是Zigbee無線通信檢測技術。采用這種技術需要實現兩個功能:①可以準確地檢測車輛當前的確切位置;②車輛離開檢測點以后，可以判斷車輛的行駛方向。每輛車的駕駛室內都有一個無線發(fā)射器，即射頻發(fā)射器。里面存儲有車輛的類別、車牌號、當前駕駛員等信息，以無線的方式定期向外發(fā)送信息;井下巷道中安裝的接收裝置接收到發(fā)射的信息后，通過CAN總線將接收到的信息發(fā)送到調度系統，然后進行信息核對。以上工作完成后，經過系統設定的算法，計算后對車輛進行準確調度。

2.3 機車運行狀態(tài)監(jiān)測功能

在機車運行狀態(tài)發(fā)生改變時，可能會出現意想不到的情況，如道岔自動轉換過程中出現擠岔、夾矸狀況，機車運行中出現闖紅燈報警等。如果不及時處理，可能導致機車走錯方向、掉道甚至撞車等重大事故。在機車上安裝車載測控裝置以及配套的傳感元件，實現了車輪轉速、電動機轉速、瓦斯體積分數等機車運行狀態(tài)信息的監(jiān)測功能，并可通過無線網絡發(fā)送監(jiān)測信息，便于工作人員對異常情況進行快速有效的處理。

2.4 數據接收流程的設計與實現

CAN總線進行數據時，CAN總線已經可以自動實現將數據從總線讀入到數據緩沖區(qū)，程序只需要從緩沖區(qū)中讀取需要的信息。接收數據的過程可以分為輪詢模式和中斷模式。在本系統中選擇中斷模式的數據讀取方式，在數據到來時會產生1個中斷信號，程序判斷該信號的狀態(tài)，如果有數據需要讀取就讀取數據，讀取完之后再發(fā)送1個中斷信號，表明讀取完成，可以接收下一幀數據。

2.5 巷道結構

井下由于空間有限，為了提高運輸效率，行車巷道中每隔一段距離會設置一個倒車硐室(即躲避點)，主要用于當車輛會車時，與提高運輸線路的運輸能力，井下運輸巷道中每隔一段距離需設置一個避車點，用于相互對開的車輛之間進行錯車讓路，相同水平運輸巷道之間的相互交錯形成了交叉口，避車點與交叉口把運輸巷道分隔成長短不一的區(qū)段，許許多多的區(qū)段、交叉口與避車點相互連接，構成了井下無軌膠輪運輸的線路結構分布。井下巷道分為直線型巷道和三岔口巷道。在直線型巷道中，當車輛會車時，主要利用倒車硐室來疏通交通。三岔口巷道要充分考慮各個方向上的車輛，合理設置紅綠燈規(guī)則，避免發(fā)生交通事故，提高車輛運行效率。

2.6 機車運載信息監(jiān)測、物料跟蹤及礦車管理

功能。車載測控裝置可錄入當前運輸任務的運載內容，如機車類型、機車數量、負載情況等，并可通過無線網絡發(fā)送相關信息；也可通過手持PDA(Personal Digital Assistant，個人數字助理）對礦車配裝的電子標簽進行讀寫，錄入或輸出當前運輸的物料信息、物料承運部門，實現物料運輸過程的有效跟蹤。系統具備遠程控制功能，可遠程配置無線基站、調度控制分站、信號燈、轉轍機等設備邏輯關系，編訂進路聯鎖表，編錄機車車頭、礦車信息[2]。

3 結語

煤礦井下運輸智能調度指揮系統投入使用后，顯著減少了機車的啟停次數，延長了機車使用壽命，有利于及時發(fā)現和有效預防追尾、撞車事故，保證運輸安全。由于司機可在車上控制道岔轉換，不需停車和人工扳道岔，大大減輕了工人的勞動強度，提高了運輸效率。