煤矿井下辅助运输自动调度控制系统的研究

胡恩才

中煤新集阜阳矿业有限公司口孜东矿 安徽阜阳 236153

1 CAN总线工作原理

CAN总线的拓扑结构是一个典型的串行总线的结构形式。由一个节点发送信息，多个节点可以同时接收信息，并采用一种广播的存取工作方式，在CAN总线协议中，通过非破坏性的仲裁方式实现冲突检测，当总线出现发送冲突时，通过仲裁后，原来发送的信息不会受到任何影响。仲裁判决不会破坏优先级高的报文信息内容，也不会产生时延。总线访问冲突采用逐位仲裁的方法，通过标识符ID来解决，如果具有相同标识符ID的一个数据帧和一个远程帧同时初始化，数据帧优先于远程帧。为了实现仲裁，CAN总线协议要定义两种逻辑状态，分别是“显性位”和“隐性位”。在判别过程中，“显性位”优先于“隐性位”。CAN总线上报文的内容仅仅包括优先级标志区和需要传送的数据信息。所有节点都会接收到总线上传的报文信息，并在准确接收后做出回复。同一个报文可以发送给预设的站点或其他站点。CAN定义了四种报文格式，分别是数据帧、远程帧、出错帧和超载帧。确保报文能够准确地发送、传递和接收。CAN总线协议中可以自动的检测错误信息，保证信息传送过程中的准确性和完整性[1]。

2 煤矿井下辅助运输自动调度控制系统

2.1 语言信息控制要求

自动控制系统有控制、温度、湿度、快慢等不同维护设备功能和报警能力。此系统应有对自身的检查，及发生问题能够智能报警，对于此设备一定要将工作状况、问题状况加以记载，并且能够调查有关历史信息，发生问题时可以将问题的实际内容和相关方法体现出来。此系统需要有信息信号系统的支持，结合胶带加以安装，有沿线语音拓展播放、实时联系、开启沿线报警等技术性能。

2.2 监测点安装

系统要完成对井下胶轮车的数量和信息的采集，需要在井下安装胶轮车信息接收检测装置，来实时监测井下的车辆信息。用于检测的技术主要有:RFD检测、振动识别、图像识别等。Zigbee是一种无线通信技术，近几年来在煤矿井下得到了广泛的应用。本文采用的就是Zigbee无线通信检测技术。采用这种技术需要实现两个功能:①可以准确地检测车辆当前的确切位置;②车辆离开检测点以后，可以判断车辆的行驶方向。每辆车的驾驶室内都有一个无线发射器，即射频发射器。里面存储有车辆的类别、车牌号、当前驾驶员等信息，以无线的方式定期向外发送信息;井下巷道中安装的接收装置接收到发射的信息后，通过CAN总线将接收到的信息发送到调度系统，然后进行信息核对。以上工作完成后，经过系统设定的算法，计算后对车辆进行准确调度。

2.3 机车运行状态监测功能

在机车运行状态发生改变时，可能会出现意想不到的情况，如道岔自动转换过程中出现挤岔、夹矸状况，机车运行中出现闯红灯报警等。如果不及时处理，可能导致机车走错方向、掉道甚至撞车等重大事故。在机车上安装车载测控装置以及配套的传感元件，实现了车轮转速、电动机转速、瓦斯体积分数等机车运行状态信息的监测功能，并可通过无线网络发送监测信息，便于工作人员对异常情况进行快速有效的处理。

2.4 数据接收流程的设计与实现

CAN总线进行数据时，CAN总线已经可以自动实现将数据从总线读入到数据缓冲区，程序只需要从缓冲区中读取需要的信息。接收数据的过程可以分为轮询模式和中断模式。在本系统中选择中断模式的数据读取方式，在数据到来时会产生1个中断信号，程序判断该信号的状态，如果有数据需要读取就读取数据，读取完之后再发送1个中断信号，表明读取完成，可以接收下一帧数据。

2.5 巷道结构

井下由于空间有限，为了提高运输效率，行车巷道中每隔一段距离会设置一个倒车硐室(即躲避点)，主要用于当车辆会车时，与提高运输线路的运输能力，井下运输巷道中每隔一段距离需设置一个避车点，用于相互对开的车辆之间进行错车让路，相同水平运输巷道之间的相互交错形成了交叉口，避车点与交叉口把运输巷道分隔成长短不一的区段，许许多多的区段、交叉口与避车点相互连接，构成了井下无轨胶轮运输的线路结构分布。井下巷道分为直线型巷道和三岔口巷道。在直线型巷道中，当车辆会车时，主要利用倒车硐室来疏通交通。三岔口巷道要充分考虑各个方向上的车辆，合理设置红绿灯规则，避免发生交通事故，提高车辆运行效率。

2.6 机车运载信息监测、物料跟踪及矿车管理

功能。车载测控装置可录入当前运输任务的运载内容，如机车类型、机车数量、负载情况等，并可通过无线网络发送相关信息；也可通过手持PDA(Personal Digital Assistant，个人数字助理）对矿车配装的电子标签进行读写，录入或输出当前运输的物料信息、物料承运部门，实现物料运输过程的有效跟踪。系统具备远程控制功能，可远程配置无线基站、调度控制分站、信号灯、转辙机等设备逻辑关系，编订进路联锁表，编录机车车头、矿车信息[2]。

3 结语

煤矿井下运输智能调度指挥系统投入使用后，显著减少了机车的启停次数，延长了机车使用寿命，有利于及时发现和有效预防追尾、撞车事故，保证运输安全。由于司机可在车上控制道岔转换，不需停车和人工扳道岔，大大减轻了工人的劳动强度，提高了运输效率。