煤礦井下電機車平巷運輸防撞信號系統(tǒng)的探索與實現(xiàn)

李春景

華晉焦煤沙曲二礦 山西呂梁 033000

煤礦電機車防撞信號系統(tǒng)巷道運輸探索和設(shè)計實現(xiàn)，可以改變煤礦安全生產(chǎn)，特別是交通安全，可以減少生命的損失，也能避免司機因為疲勞或分心，導(dǎo)致事故，此外，它可以提高生產(chǎn)效率，可以進行機車的狀態(tài)，而且還提高了煤礦生產(chǎn)自動化水平，我國煤炭工業(yè)的進一步發(fā)展。

1 設(shè)計目標

設(shè)計系統(tǒng)可以掌握煤礦機車在巷道中的位置，并與網(wǎng)絡(luò)連接，建立與調(diào)度服務(wù)器的連接。設(shè)備同步服務(wù)終端的刷新頻率應(yīng)大于2次/min，車載設(shè)備的數(shù)據(jù)刷新頻率不小于30次/min，定位精度不小于3m。

2 設(shè)計思路

防撞設(shè)計的整體思路是對機車的運行情況進行地位，操控，并設(shè)置語言提醒系統(tǒng)提示機車司機，達到防撞的目的，系統(tǒng)首先使用RFID路標和位移測算相結(jié)合的方法對機車位置進行定位，計算機處理數(shù)據(jù)信息之后，系統(tǒng)利用WIFI網(wǎng)絡(luò)即刻上傳機車數(shù)據(jù)信息，確定機車的位、運行方向[1]。

系統(tǒng)設(shè)計主要分為四個部分，地下局域網(wǎng)、RFID標簽、車輛裝置、地下局部區(qū)域。

網(wǎng)絡(luò)使用光纖環(huán)網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)使用ccess巷道點建立一個無線網(wǎng)絡(luò)，使用RFID標簽嵌入在入口和出口的巷道叉嘴，火車頭的位置，在車里進了RFID讀卡器，獲取ID標簽，標簽信息傳感器，得到讀卡器后通過分析信息可以測量位移和機車的方向，另一個控制器計算出機車的位置，向上傳遞到W我Fi連接到局域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)調(diào)度服務(wù)器接收信息從各種機車運行的道路，結(jié)合地圖處理，它將顯示在服務(wù)器和每個機車車載設(shè)備的數(shù)字地圖協(xié)助調(diào)度和導(dǎo)航，根據(jù)機車運行時，它將被轉(zhuǎn)換成語音信息。

3 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的建設(shè)

我們選擇光纖環(huán)網(wǎng)作為井下主網(wǎng)，由于井下環(huán)境相對較差，為了方便光纖在井下的融合，選擇多模（125/50微米）光纖，敷設(shè)在主巷。100個基點光纖用于開關(guān)，使用以太網(wǎng)作為通信線路、服務(wù)器、交換機、和ccess巷道分支節(jié)點連接到骨干，如進入光學訪問、電纜訪問、分支網(wǎng)絡(luò)根據(jù)節(jié)點間距在使用光纖100多米時，是使用不到100米采礦電纜訪問[2]。ccess點將信息傳輸?shù)絽f(xié)議調(diào)制并以射頻信號的形式傳輸給天線，然后通過天線將射頻信號轉(zhuǎn)換為電磁波。信號由天線傳送。當遇到無線客戶端或接收天線時，將信號轉(zhuǎn)換為射頻信號，射頻信號經(jīng)過解調(diào)后成為初始信號。網(wǎng)絡(luò)設(shè)計部分完成了整個系統(tǒng)的定位。機車本身既是一個移動平臺，也是一個客戶端。系統(tǒng)設(shè)計要求在機車運行方向安裝反向定向天線，接收和傳輸運行方向的無線信號。定向天線的傳輸可以說是非常遙遠的，它可以減少一個ccess點節(jié)點的浪費。在拐角處，定向天線比全向天線差，所以這里使用全向天線。

3.1 車載裝置內(nèi)部設(shè)計

我們需要在車載設(shè)備上實現(xiàn)以下功能:讀取RFID標簽判斷機車輛定位、位移和方向測量、與服務(wù)器通訊、命令采集、機車位置在機車電子地圖上顯示、關(guān)鍵輸入操作系統(tǒng)設(shè)計?；h笆需要信號傳感器的系統(tǒng)設(shè)計，同時，設(shè)置防爆裝置在機車上，還有他把RFID易讀性防爆盒內(nèi)，把天線放在機車定位，機車每次RFID標簽后，系統(tǒng)能夠識別ID號，并將信息發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)，實時計算出機車位置發(fā)送到服務(wù)器[3]。

3.2 硬件選擇

本方案采用主要的系統(tǒng)設(shè)計硬件如下：PC 104接口的工控主板，PC 104接口的采集板卡、PC 104接口的脈沖量、大小為96×90m m -PC 104接口板卡、X 86架構(gòu)本工控主板，凌動N 450C PU、LV D S接口，24路輸入和24路輸出PC M 3780，采集卡、型號 C P1H -X A -40D T-D 的 PLC。

3.3 行人檢測的設(shè)計

行人安全預(yù)警功能模塊是基于紅外檢測技術(shù)，已應(yīng)用于各種檢測領(lǐng)域。在煤礦井下生產(chǎn)中，也有使用熱釋電傳感器探測行人的情況。該系統(tǒng)利用紅外探測技術(shù)對行人進行探測和報警。

3.4 司機防睡裝置

考慮到設(shè)計中使用的c-pu容量負載有限，井下光線不好，視頻無法清晰判斷駕駛員是否清醒。因此，本系統(tǒng)采用Steute公司生產(chǎn)的EEx G FI防爆腳踏開關(guān)來判斷駕駛員是否處于清醒狀態(tài)。

3.5 防超速行駛設(shè)計

機車在井下運輸原煤時，經(jīng)常發(fā)生超速現(xiàn)象。一旦機車速度超過最大限速，機車控制器將輸出相應(yīng)的信號和報警，并控制機車的調(diào)速器，降低運行速度。為了實現(xiàn)這個功能，必須進行測試電力機車運行速度，霍爾傳感器將檢測裝置，安裝在電力機車車軸，和軸轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換成頻率信號，傳感器和反饋，電力機車控制器的這個時候信號收集、計算，以獲得實際的機車運行速度的問題。此外，還設(shè)置了兩組車速報警值，根據(jù)這兩組數(shù)據(jù)判斷是否報警停車[4]。當電力機車速度大于運行速度報警值時，電力機車控制器發(fā)出聲光報警信號，并觸發(fā)調(diào)速器降低電力機車速度。當電力機車速度超過危險速度時，由電力機車控制器控制制動系統(tǒng)，使制動器工作，實現(xiàn)對空氣制動器的制動控制。該設(shè)計可使電力機車在危險距離內(nèi)快速制動，避免超速現(xiàn)象。

3.6 語音通信系統(tǒng)設(shè)計

本設(shè)計采用“V O IP語音網(wǎng)關(guān)連接礦井模擬電話，利用計算機語音客戶端進行生成，將語音客戶端嵌入到車載設(shè)備和調(diào)度平臺中，實現(xiàn)語音通信功能。語音通話是用來提醒司機避免撞車的[5]。

4 結(jié)語

行人預(yù)警的系統(tǒng)設(shè)計，司機困倦，可以進行機車的狀態(tài)，和實時定位信息反映在網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，和機車的驅(qū)動控制，電子地圖能保證機車控制，并加入了語音提示系統(tǒng)，可以減少碰撞的發(fā)病率，設(shè)計具有較強的可操作性，科學而有效的，適合我的實踐。