LORA技術(shù)在數(shù)字化露天礦山卡車防撞預(yù)警中的應(yīng)用

張智鵬

摘要：利用LORA技術(shù)結(jié)合GPS或北斗定位技術(shù)在礦山卡車之間互相發(fā)送各自的位置信息，通過軟件處理在車載防撞預(yù)警終端上顯示和語(yǔ)音播報(bào)，礦山作業(yè)卡車司機(jī)可以無盲區(qū)的提前預(yù)知將要接近的其他車輛位置信息，避免礦山車輛碰撞事故的發(fā)生，保障了安全生產(chǎn)，提高了工作效率。

關(guān)鍵詞：LORA技術(shù);防撞預(yù)警;GPS卡車調(diào)度系統(tǒng);智能礦山;單片機(jī)

中圖分類號(hào)：TP274.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-9129（2019）13-0048-01

Abstract：using LORA technology combined with GPS and beidou positioning technology in mine truck to send each other each other's location information， through the software process in vehicle collision avoidance warning on the terminal display and speech， the truck driver can mine work not blind area to predict in advance will be close to other vehicles position information， to prevent mine vehicle collision accidents， ensure the safety in production， improve the working efficiency.

Key words：LORA technology; Collision warning; GPS truck dispatching system; Intelligent mines; Single chip microcomputer

LoRa是一種基于擴(kuò)頻技術(shù)的遠(yuǎn)距離無線傳輸技術(shù)，其實(shí)也是諸多LPWAN通信技術(shù)中的一種，最早由美國(guó)Semtech公司采用和推廣。這一方案為用戶提供一種簡(jiǎn)單的能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離、低功耗無線通信手段。目前，LoRa？主要在ISM頻段運(yùn)行，主要包括433、868、915 MHz等。LORA網(wǎng)絡(luò)具有傳輸距離遠(yuǎn)、抗干擾能力強(qiáng)、自組網(wǎng)等優(yōu)點(diǎn)。

1 防撞預(yù)警系統(tǒng)的重要性分析

我國(guó)露天礦山采礦作業(yè)大都采用重型卡車運(yùn)輸，由于重型卡車車身高，車廂大，司機(jī)坐在司機(jī)室里很大一部分區(qū)域看不清。特別在惡劣的天氣，視線不好，給重型卡車的行車安全帶來隱患。尤其大型深凹露天礦山，礦區(qū)不斷向下延伸，道路崎嶇，空間分布復(fù)雜。解決重型卡車盲區(qū)問題，是礦山安全生產(chǎn)的關(guān)鍵一環(huán)。防撞預(yù)警系統(tǒng)以視覺和聽覺兩種方式提醒重型卡車司機(jī)附近有車輛接近，可有效避免因盲區(qū)和惡劣天氣原因?qū)е掳踩鹿实陌l(fā)生，為礦山的安全生產(chǎn)保駕護(hù)航。

2 防撞系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)

2.1 防撞系統(tǒng)終端設(shè)計(jì)原理。防撞系統(tǒng)終端以高速單片機(jī)為核心，當(dāng)收到有效的定位數(shù)據(jù)后，通過單片機(jī)軟件解算出有效定位的經(jīng)度、緯度、高程、速度四項(xiàng)數(shù)據(jù)，與本身的ID信息，按約定的協(xié)議整合到一個(gè)數(shù)據(jù)包中。單片機(jī)將此數(shù)據(jù)包發(fā)送給LORA模塊，剩下的數(shù)據(jù)傳輸由LORA模塊的自組網(wǎng)絡(luò)處理，廣播發(fā)送給其他的終端。同時(shí)本終端也會(huì)接收到其他終端通過LORA模塊發(fā)送來的數(shù)據(jù)包，單片機(jī)會(huì)解析收到的數(shù)據(jù)包，解算出經(jīng)度、緯度、高程、速度和收到的數(shù)據(jù)包的終端ID信息，然后和自身定位信息比較，計(jì)算出水平相對(duì)位置和高度差，當(dāng)達(dá)到預(yù)警值時(shí)，會(huì)在LCD顯示屏上以圖示的方式顯示附近車輛的位置信息并語(yǔ)音播報(bào)預(yù)警，提醒司機(jī)注意附近有車輛接近，避免因大型車輛盲區(qū)范圍大和司機(jī)疲勞駕駛而導(dǎo)致安全事故的發(fā)生。

2.2 防撞終端硬件構(gòu)成。針對(duì)礦山防撞預(yù)警系統(tǒng)我們使用成都億佰特公司的E32-400T20S模塊做為無線通訊模塊，模塊通訊距離3KM;無線自組網(wǎng);TTL的UART接口，參數(shù)配置簡(jiǎn)單等特點(diǎn);定位模塊使用北斗和GPS雙系統(tǒng)模塊，定位精度相對(duì)較高;MCU使用STM32F4系列32位單片機(jī)作為主控芯片，使用DMA方式驅(qū)動(dòng)TFTLCD液晶屏。系統(tǒng)設(shè)置功能按鍵用于設(shè)置防撞終端ID和LORA模塊配置信息。語(yǔ)音合成部分用來播放預(yù)警聲音。

2.3 防撞終端軟件設(shè)計(jì)流程。防撞系統(tǒng)單片機(jī)軟件設(shè)計(jì)使用C語(yǔ)言編程，單片機(jī)運(yùn)行最高頻率可以達(dá)到168MHz，可以滿足處理大數(shù)據(jù)包的要求。終端之間的數(shù)據(jù)傳輸需要事先約定一個(gè)數(shù)據(jù)包協(xié)議，系統(tǒng)內(nèi)的防撞終端按照約定好的協(xié)議發(fā)送數(shù)據(jù)包。單片機(jī)按照定位模塊的秒脈沖時(shí)間每秒以中斷的方式發(fā)送自身的數(shù)據(jù)包，并以中斷的方式處理接收到的其他防撞終端發(fā)來的數(shù)據(jù)包。這樣程序設(shè)計(jì)時(shí)就需要一個(gè)主程序和兩個(gè)中斷處理程序。主程序功能為解析GPS數(shù)據(jù)和收到的其他終端數(shù)據(jù)包，并驅(qū)動(dòng)顯示和語(yǔ)音播報(bào)預(yù)警，為保證中斷函數(shù)通過LORA模塊接收到的數(shù)據(jù)完整性，需要將中斷接收函數(shù)設(shè)置為高優(yōu)先級(jí)，LORA數(shù)據(jù)接收中斷就可能打斷發(fā)送中斷，這樣中斷發(fā)送數(shù)據(jù)包函數(shù)就可能存在延時(shí)，但單片機(jī)的主頻可以達(dá)到168MHz，這樣的延時(shí)也在毫秒級(jí)，在實(shí)際應(yīng)用中并沒有影響，可以忽略。

3 應(yīng)用效果分析

丹東東方測(cè)控技術(shù)股份有限公司已將防碰撞預(yù)警系統(tǒng)成功應(yīng)用到露天采礦行業(yè)，并已將防碰撞預(yù)警系統(tǒng)與智能礦山的GPS卡車調(diào)度系統(tǒng)終端整合在一起，提高了系統(tǒng)集成度，做為GPS卡車調(diào)度系統(tǒng)的一個(gè)功能單元，共同為礦山的安全生產(chǎn)服務(wù)。成功案例有：黑龍江多寶山銅業(yè)股份有限公司露天礦、內(nèi)蒙古霍林河露天煤業(yè)股份有限公司南露天礦、四川峨勝水泥集團(tuán)股份有限公司露天礦、萬寶礦業(yè)（緬甸）銅業(yè)有限公司露天礦等知名礦山。系統(tǒng)運(yùn)行良好，受到客戶好評(píng)。

4 結(jié)語(yǔ)

防撞預(yù)警系統(tǒng)在露天礦山的廣泛應(yīng)用，礦山生產(chǎn)的安全性得到了極大的保證，重型卡車司機(jī)不再因?yàn)橐暰€盲區(qū)和天氣的因素導(dǎo)致安全事故的發(fā)生，提高了生產(chǎn)效率，保障了人員的安全。綜上所述，防撞預(yù)警系統(tǒng)在保障礦山安全生產(chǎn)方面發(fā)揮了極大的作用，與GPS卡車調(diào)度系統(tǒng)的結(jié)合將在智能礦山領(lǐng)域有更廣闊的發(fā)展空間。

參考文獻(xiàn)：

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