1、礦井斜坡道無軌膠輪車運(yùn)輸交通信號監(jiān)控系統(tǒng)及全自動(dòng)調(diào)度安徽鼎信集團(tuán)地址：合肥市潛山路287號合輕大廈電話13866723318真郵：Dingxin網(wǎng)址：鼎信科技集團(tuán)礦山信息化平臺(井下斜坡道，斜坡道交通，斜坡道交通信號，井下人員定位，井下車輛管理)公司簡介井下斜坡道交通指揮調(diào)度系統(tǒng)井下人員考勤管理系統(tǒng)井下人員定位管理系統(tǒng)井下數(shù)字網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)安徽鼎信科技集團(tuán)簡介公司概況成立于1994年3月，注冊資本500萬元人民幣，集團(tuán)公司資本2億主營業(yè)務(wù)產(chǎn)學(xué)研一體化公司長期與中國科技大學(xué)、解放軍電子工程學(xué)院、中國礦大等合作研發(fā)

2、系列行業(yè)和民用產(chǎn)品。產(chǎn)品特點(diǎn)鼎信科技集團(tuán)井下斜坡道交通信號系統(tǒng)特點(diǎn)一、國家級重點(diǎn)創(chuàng)新項(xiàng)目：2006年獲國家科技部創(chuàng)新項(xiàng)目立項(xiàng)和基金扶持，并獲得省級專項(xiàng)基金支持，2007年獲得安徽省新產(chǎn)品證書。已通過了科技部和省經(jīng)濟(jì)信息化委員會專家組織鑒定和驗(yàn)收。二、高穩(wěn)定性：系統(tǒng)的穩(wěn)定性至關(guān)重要，井下交通信號用來對井下交通進(jìn)行自動(dòng)管理，保證系統(tǒng)穩(wěn)定性是系統(tǒng)最重要的環(huán)節(jié)。實(shí)踐檢驗(yàn)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。鼎信井下斜坡道系統(tǒng)在全亞洲具代表性的金屬礦山-銅陵冬瓜山礦成功應(yīng)用了4年以上，并根據(jù)客戶需要不斷進(jìn)行擴(kuò)展至三期工程。系統(tǒng)目前已成為該礦井下交通管理十分重要的技術(shù)手段，極大提高了運(yùn)輸效率，降低井下交通安全事故隱患。目前一直應(yīng)

3、用穩(wěn)定，客戶認(rèn)可度高。三、技術(shù)先進(jìn)、理念領(lǐng)先：2003年在業(yè)界率先提出解決方案，并成立專業(yè)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行調(diào)研、研發(fā)和設(shè)計(jì)工作，采用先進(jìn)的無線技術(shù)、單片機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，運(yùn)用先進(jìn)的理念，緊密結(jié)合礦山井下生產(chǎn)需要，開發(fā)出該系統(tǒng)。經(jīng)過多年應(yīng)用和革新，始終保持系統(tǒng)穩(wěn)定性、技術(shù)先進(jìn)性。四、平臺化設(shè)計(jì)：系統(tǒng)平臺化、功能模塊化，易擴(kuò)展。系統(tǒng)采用全局平臺設(shè)計(jì)，分步分項(xiàng)功能模塊實(shí)施思想。系統(tǒng)可分步實(shí)現(xiàn)井下交通智能管理、車輛和井下人員考勤管理、車輛和井下人員定位系統(tǒng)概述井下斜坡道汽車及機(jī)車運(yùn)行指揮調(diào)度系統(tǒng)主要由車輛檢測、信號控制、信息管理、系統(tǒng)通信四大單元構(gòu)成，如下圖3.1.1所示：圖3.1.1井下斜坡道汽車及機(jī)車運(yùn)行

4、指揮調(diào)度系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖車輛檢測單元：主要是利用RFID射頻識別技術(shù)，對車輛進(jìn)行自動(dòng)識別；信號控制單元：主要是利用微處理控制技術(shù)，對交通信號燈進(jìn)行自動(dòng)控制；信息管理單元：主要是利用計(jì)算機(jī)管理技術(shù)，對車輛運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，并將相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)顯示和統(tǒng)計(jì)；系統(tǒng)通信單元：主要是利用CAN總線通信技術(shù)，以支持各監(jiān)控分站之間以及分站與上位機(jī)之間進(jìn)行通信。系統(tǒng)原理系統(tǒng)為每個(gè)車輛配置具有唯一代碼的標(biāo)識卡，在斜坡道的每個(gè)出入口設(shè)置讀卡器節(jié)點(diǎn)(包括車輛識別和信號控制)。車輛標(biāo)識卡利用自身能量以一定時(shí)序主動(dòng)將車輛識別碼信息發(fā)射出去；車輛在經(jīng)過出入口的讀卡器時(shí)，讀卡器將接收到車輛標(biāo)識卡發(fā)射的載波信號，經(jīng)處理后，一方面

5、傳送到其它讀卡器節(jié)點(diǎn)，進(jìn)行交通信號燈邏輯聯(lián)動(dòng)切換控制；另一方面?zhèn)魉偷缴衔粰C(jī)，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和狀態(tài)顯示。井下斜坡道汽車及機(jī)車運(yùn)行指揮調(diào)度系統(tǒng)原理如下圖3.1.2所示：圖3.1.2井下斜坡道汽車及機(jī)車運(yùn)行指揮調(diào)度系統(tǒng)原理示意圖技術(shù)路線1、多技術(shù)融合應(yīng)用系統(tǒng)將RFID射頻識別技術(shù)、微處理控制技術(shù)、CAN總線通信技術(shù)以及計(jì)算機(jī)管理技術(shù)等進(jìn)行融合在系統(tǒng)中，以實(shí)現(xiàn)各自的相應(yīng)功能和系統(tǒng)整體功能。2、"集散式"控制所謂"集散式"控制是指"集中管理、分散控制"。分散控制：即斜坡道內(nèi)每個(gè)檢測分站(包括車輛識別和信號控制)，直接形成控制回路，實(shí)現(xiàn)對交通信號的

6、分散式控制；集中管理：即在井下或地面控制室設(shè)置上位機(jī)，通過管理軟件對車輛的有關(guān)運(yùn)行信息進(jìn)行集中管理和顯示。分散式控制的技術(shù)特點(diǎn)為：當(dāng)某一分站出現(xiàn)故障，不影響其它分站，體現(xiàn)了系統(tǒng)的安全性。3、實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)控制策略地面上交通信號控制系統(tǒng)一般采用的是被動(dòng)式的控制策略，它是按照事先設(shè)定的時(shí)間間隔來切換信號燈，而不管此時(shí)是否有車以及車輛的多少。本系統(tǒng)是一種實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的控制策略，它是根據(jù)巷道內(nèi)是否有車來切換信號燈，不僅提高了車輛運(yùn)行效率，而且保證了車輛運(yùn)行安全。車輛檢測單元車輛檢測單元主要采用RFID(Radio Frequency Identification縮寫)無線射頻識別技術(shù)，解決了斜坡道內(nèi)車輛和人員混

7、行的識別問題，可實(shí)現(xiàn)對井下斜坡道內(nèi)無軌車輛運(yùn)行等的相關(guān)信息進(jìn)行采集、識別、傳輸?shù)裙δ堋＼囕v檢測單元主要由車輛標(biāo)識卡、讀卡器兩部分組成。射頻天線內(nèi)置在車輛標(biāo)識卡和讀卡器內(nèi)。車輛檢測單元的總體技術(shù)要求：1、識別對象為高速移動(dòng)物體：系統(tǒng)應(yīng)能夠?qū)崿F(xiàn)對遠(yuǎn)距離、高速移動(dòng)物體的識別；2、識別對象的工作環(huán)境惡劣：系統(tǒng)設(shè)計(jì)和工藝采用"三防"處理；3、交通道口的短距離特點(diǎn)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)要解決多標(biāo)簽沖突、讀寫器沖撞的技術(shù)問題，以降低誤讀率和漏讀率，提高系統(tǒng)識別的準(zhǔn)確性。標(biāo)識卡射頻識別系統(tǒng)中的電子標(biāo)簽在本系統(tǒng)中被稱為"車輛標(biāo)識卡"。，車輛標(biāo)識卡作為待識別車輛的唯一電子標(biāo)記,&quo

8、t;一車一卡"。車輛標(biāo)識卡在本系統(tǒng)中的功能是向讀卡器發(fā)送車輛標(biāo)識信息。車輛標(biāo)識卡的特點(diǎn)：a.能量模式：有源卡，并提供電池供電和外部直流供電兩種方式。正常情況下使用外部直流供電，外部無法供電時(shí)由電池供電，同時(shí)設(shè)置電池充電電路。b.時(shí)序方式：TRF(主動(dòng)式)，即車輛標(biāo)識卡利用自身的射頻能量主動(dòng)地發(fā)送數(shù)據(jù)給讀卡器，數(shù)據(jù)傳輸速度1000Kbps。c.工作頻率：微波(WF)2.4GHz，系統(tǒng)識別距離較長。d.功率可調(diào)e.工作流程：系統(tǒng)上電復(fù)位后，微處理器對收發(fā)芯片進(jìn)行初始化，完成收發(fā)芯片工作參數(shù)配置，之后系統(tǒng)進(jìn)入穩(wěn)定工作狀態(tài)，以固定的時(shí)間間隔發(fā)送自身ID信息至標(biāo)識卡天線覆蓋范圍之內(nèi)，待讀卡器檢

9、測。讀卡器射頻識別系統(tǒng)中的讀寫器在本系統(tǒng)中被稱為"讀卡器"，是讀取車輛標(biāo)識卡內(nèi)存標(biāo)識信息的電子裝置。讀卡器在本系統(tǒng)中的功能是接收車輛標(biāo)識卡發(fā)射的射頻標(biāo)識信號，達(dá)到對車輛自動(dòng)識別的目的，同時(shí)控制單元根據(jù)車輛運(yùn)行信息，進(jìn)行交通信號燈的邏輯切換控制。射頻讀卡模塊中的收發(fā)芯片在系統(tǒng)上電復(fù)位，并經(jīng)過初始化之后，將處于數(shù)據(jù)信息接收狀態(tài)；微控制器控制收發(fā)芯片以一定時(shí)間間隔掃描數(shù)據(jù)接收端口，直至讀到車輛標(biāo)識卡ID信息；控制器對所接收到的車輛信息進(jìn)行分析判斷，觸發(fā)交通信號燈動(dòng)作，并通過CAN總線將車輛運(yùn)行信息送傳至其它讀卡器節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)巷段內(nèi)邏輯聯(lián)動(dòng)控制并把車輛運(yùn)行信息傳送至控制終端顯示給用戶，

10、并對異常信息給予報(bào)警提示，同時(shí)數(shù)據(jù)存儲在用戶數(shù)據(jù)庫中，備用戶日后查用。信號指示燈信號指示燈是本系統(tǒng)對車輛進(jìn)行指揮的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，受控制器的指令進(jìn)行信號燈切換工作。信號指示燈由采用高亮度發(fā)光二極管制作，以"紅"、"綠"、"紅燈閃爍"三種標(biāo)識組成，分別表示"停止"、"通行"、"車輛違章進(jìn)入保護(hù)路段"。信號系統(tǒng)的控制邏輯1、控制邏輯車輛進(jìn)入判斷首先需判斷巷段2內(nèi)是否有車：如前方道口信號燈為紅色，表示巷段內(nèi)有車，需巷段外等待；如前方道口信號燈為綠色，表示巷段內(nèi)無車，可繼續(xù)行駛。車輛進(jìn)入巷

11、段2當(dāng)車輛進(jìn)入巷段2，被入口處的讀卡器所檢測，此時(shí)巷段兩端的信號燈切換為紅色，封鎖本巷段，其它車輛不得進(jìn)入。如下圖所示：車輛駛出巷段2當(dāng)車輛駛離巷段2，被出口處的讀卡器所檢測，此時(shí)巷段兩端的信號燈切換為綠色，巷段2恢復(fù)通行。如下圖所示：由平巷進(jìn)入巷段2的車輛，同樣可通過設(shè)置在斜坡道入口處的信號燈，來判斷是否可以進(jìn)入該巷段。如車輛繼續(xù)向上行駛，其信號控制邏輯同上所述。2、說明：以上是按單車行駛，多車輛行駛時(shí)需等待巷段恢復(fù)通行，方可進(jìn)入巷段。信息管理單元信息管理單元是對讀卡器通過通訊網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)娇刂剖疑衔粰C(jī)的有關(guān)車輛的信息，進(jìn)行遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)處理和狀態(tài)顯示，為車輛監(jiān)測和安全運(yùn)輸調(diào)度提供依據(jù)。信息管理的組成

12、信息管理單元主要包括：工控機(jī)、傳輸電纜、CAN通訊接口卡、管理軟件等。信息管理的功能信息管理的主要功能為：顯示：可在上位機(jī)終端實(shí)時(shí)顯示井下車輛在鈄坡道內(nèi)的運(yùn)行狀態(tài)(也可以通過模擬顯示屏進(jìn)行車輛運(yùn)行動(dòng)態(tài)模擬顯示)；統(tǒng)計(jì)：可統(tǒng)計(jì)當(dāng)班巷道內(nèi)通行的車輛車型、車號及其相關(guān)數(shù)據(jù)；查詢車輛運(yùn)行的有關(guān)信息；打印有關(guān)報(bào)表和統(tǒng)計(jì)資料等；報(bào)警：系統(tǒng)對車輛故障停滯于巷道內(nèi)等異常情況，以聲、光兩種模式給予報(bào)警提示；系統(tǒng)通訊單元如何將現(xiàn)場采集的車輛檢測信號傳送給上位機(jī)也是系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一。由于斜坡道的距離較長(有的斜坡道長度在10KM以上)，如采用485、Profibus等總線則滿足不了通信距離要求；如采用光纖通訊則系

13、統(tǒng)成本太高。CAN(Controller Area Network)總線，又稱控制器局域網(wǎng)，是Bosch公司在現(xiàn)代汽車技術(shù)領(lǐng)域中領(lǐng)先推出的一種多主機(jī)局域網(wǎng)。CAN總線因其卓越的性能、極高的可靠性、獨(dú)特的靈活設(shè)計(jì)以及低廉的價(jià)格，特別適合于井下高干擾環(huán)境的使用。CAN總線技術(shù)特點(diǎn)1、采用多主方式工作。網(wǎng)絡(luò)上任一節(jié)點(diǎn)均可以在任何時(shí)刻主動(dòng)向網(wǎng)絡(luò)上其它節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息,同時(shí)還可接收總線上的信息，通訊方式靈活,且不分主從，使系統(tǒng)具有很大的靈活性；2、采用非破壞性仲裁技術(shù)。CAN網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點(diǎn)可分成不同的優(yōu)先級,以滿足不同的實(shí)時(shí)要求。當(dāng)兩個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)向總線發(fā)送信息時(shí),優(yōu)先級低的節(jié)點(diǎn)主動(dòng)退出發(fā)送,而最高優(yōu)先級的節(jié)點(diǎn)可

14、不受影響地繼續(xù)傳輸數(shù)據(jù),大大節(jié)省總線沖突仲裁時(shí)間,增強(qiáng)了網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)性；3、采用的是短幀結(jié)構(gòu)。每一幀的有效字節(jié)數(shù)為8個(gè)(CAN技術(shù)規(guī)范2.0A)，數(shù)據(jù)傳輸時(shí)間短，受干擾概率低。每幀數(shù)據(jù)都有CRC檢驗(yàn)和其它檢錯(cuò)措施，保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)母呖煽啃裕?、CAN節(jié)點(diǎn)具有自動(dòng)離線功能，當(dāng)CAN總線上某節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)事嚴(yán)重的錯(cuò)誤情況，該節(jié)點(diǎn)將自動(dòng)離線，其它節(jié)點(diǎn)不受影響。5、CAN的直接通信距離最大可達(dá)10km(對應(yīng)速率5kbps以下)，通信速率最高可達(dá)1Mbps(對應(yīng)傳輸距離40 m)。6、智能節(jié)點(diǎn)。智能節(jié)點(diǎn)由微處理器和可編程的CAN控制芯片所組成。它通過編程可設(shè)置工作方式、ID地址、波特率等參數(shù)。CAN總線單元組成

15、1、系統(tǒng)通訊單元的組成系統(tǒng)通訊的硬件主要是由CAN總線控制器、TJA1050總線收發(fā)器、CN137光電耦合器所構(gòu)成。在本方案設(shè)計(jì)中，是將上述硬件與讀卡器的硬件設(shè)計(jì)在一塊電路板上(參見圖3.2.1-3讀卡器組成)。CAN總線控制器：集成在LPC2119微處理器中，其主要功能是完成CAN的通信協(xié)議。TJA1050收發(fā)器：專門用于CAN總線收發(fā)驅(qū)動(dòng)的芯片，是SJA1000協(xié)議控制器和物理總線之間的接口。它為SJA1000協(xié)議控制器提供差動(dòng)接收性能；為總線提供差動(dòng)發(fā)送性能。CN137光電耦合器：主要功能是實(shí)現(xiàn)CAN控制器和驅(qū)動(dòng)器之間的電氣隔離，以保護(hù)控制系統(tǒng)的電路，提高系統(tǒng)的抗干擾能力。2、系統(tǒng)通訊單

16、元的技術(shù)特點(diǎn)將CAN總線控制器集成在LPC2119微處理器中，并和TJA1050構(gòu)造CAN通信模塊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，它能改進(jìn)電磁輻射(EME)性能和抗電磁干擾(EMI)性能，提高系統(tǒng)的可靠性。系統(tǒng)故障處理系統(tǒng)故障處理主要包括巷道異常處理、以及通信故障處理等。1巷道異常處理巷道異常情況包括車輛因故障長期停滯巷段以及車輛違章駕駛闖紅燈導(dǎo)致多車進(jìn)入同一巷段兩種情況：(1)車輛故障報(bào)警的技術(shù)處理為：事先對車輛經(jīng)過每個(gè)巷段的平均時(shí)間間隔進(jìn)行測試，并在控制器的控制程序中加以設(shè)定。當(dāng)進(jìn)入某一巷段的車輛在設(shè)定的時(shí)間間隔內(nèi)，未通過巷段出口被讀卡器天線所檢測，則被認(rèn)為車輛在巷段內(nèi)出現(xiàn)故障。當(dāng)車輛出現(xiàn)故障停滯于巷段內(nèi)時(shí)，

17、系統(tǒng)將以聲、光報(bào)警，并提示出現(xiàn)故障的具體巷段。(2)車輛違章駕駛信息將被系統(tǒng)記入數(shù)據(jù)庫中，并提示管理人員作出相應(yīng)處理。2網(wǎng)絡(luò)故障處理系統(tǒng)中上位機(jī)定時(shí)對CAN總線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行檢測，如發(fā)現(xiàn)某個(gè)讀卡器節(jié)點(diǎn)通信故障，上位機(jī)給予故障信息提示以便值班人員及時(shí)通知系統(tǒng)維護(hù)人員采取應(yīng)急維護(hù)措施。系統(tǒng)主要功能礦井斜坡道交通信號監(jiān)控系統(tǒng)，具有以下主要功能：控制功能對各巷段交通道口的信號燈標(biāo)識，進(jìn)行自動(dòng)切換控制。診斷功能對系統(tǒng)的設(shè)備故障具有自動(dòng)診斷功能。當(dāng)出現(xiàn)故障后，計(jì)算機(jī)終端可發(fā)出聲響提示，并顯示故障性質(zhì)、種類和地點(diǎn)等。報(bào)警功能對車輛闖紅燈、兩端車輛同時(shí)進(jìn)入巷道、車輛故障停滯于巷道等異常情況，計(jì)算機(jī)終端將以聲、光兩種

18、模式給予提示。顯示功能可在計(jì)算機(jī)終端或LED顯示設(shè)備上，以漢字、模擬圖、表格等形式，實(shí)時(shí)地跟蹤、顯示井下車輛在斜坡道內(nèi)的運(yùn)行狀態(tài)等相關(guān)信息。管理功能可對井下斜坡道內(nèi)車輛的有關(guān)信息(如車的類型、車號、班次、時(shí)間、地點(diǎn)、次數(shù)等)，進(jìn)行自動(dòng)統(tǒng)計(jì)、分析、查詢、打印等；系統(tǒng)主要特點(diǎn)礦井斜坡道交通信號監(jiān)控系統(tǒng)的主要特點(diǎn)如下：可靠性系統(tǒng)采用先進(jìn)、成熟的射頻識別、控制技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)，避免了檢測信號的誤報(bào)和漏報(bào)；設(shè)備選型考慮到井下工況環(huán)境的特殊要求；系統(tǒng)設(shè)計(jì)具有設(shè)備故障自動(dòng)診斷功能，保證了系統(tǒng)的可靠性。安全性系統(tǒng)采用分散式控制方式，當(dāng)某一控制分站出現(xiàn)故障時(shí)，不影響其它巷道交通信號控制系統(tǒng)的正常運(yùn)行。無線收發(fā)芯片內(nèi)置了CRC糾檢錯(cuò)硬件電路和協(xié)議，解決了糾檢錯(cuò)這個(gè)無線通信設(shè)計(jì)的難點(diǎn)。CAN通信采用短幀結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)傳輸時(shí)間短，受干擾概率低，每幀數(shù)據(jù)都有CRC檢驗(yàn)和其它檢錯(cuò)措施，保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩浴?shí)用性數(shù)據(jù)采集方便，圖像顯示直觀；系統(tǒng)結(jié)構(gòu)清晰，設(shè)備配置結(jié)構(gòu)化；人機(jī)界面友好，操作和維護(hù)十分簡便。集成性該系統(tǒng)不僅可作為一個(gè)獨(dú)立的單元系