礦井斜坡道車輛管理監控係統

安徽鼎信集團
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鼎信科技集團礦山信息化平台（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度係統
井下人員考勤管理係統
井下人員定位管理係統
井下數字網絡視頻監控係統
安徽鼎信科技集團簡介
公司概況
成立於1994年3月，注冊資本 500萬元人民幣，集團公司資本2億
主營業務
產學研一體化
公司長期與中國科技大學、解放軍電子工程學院、中國礦大等合作研發係列行業和民用產品。
產品特點
鼎信科技集團井下斜坡道交通信號係統特點
一、國家級重點創新項目：2006年獲國家科技部創新項目立項和基金扶持，並獲得省級專項基金支持，2007年獲得安徽省新產品證書。已通過了科技部和省經濟信息化委員會專家組織鑒定和驗收。
二、高穩定性：係統的穩定性至關重要，井下交通信號用來對井下交通進行自動管理，保證係統穩定性是係統最重要的環節。
實踐檢驗係統的穩定性。鼎信井下斜坡道係統在全亞洲具代表性的金屬礦山-銅陵冬瓜山礦成功應用了4年以上，並根據客戶需要不斷進行擴展至三期工程。係統目前已成為該礦井下交通管理十分重要的技術手段，極大提高了運輸效率，降低井下交通安全02manbetx.com 隱患。目前一直應用穩定，客戶認可度高。
三、技術先進、理念領先：2003年在業界率先提出解決方案，並成立專業團隊進行調研、研發和設計工作，采用先進的無線技術、單片機技術、網絡技術，運用先進的理念，緊密結合礦山井下生產需要，開發出該係統。經過多年應用和革新，始終保持係統穩定性、技術先進性。
四、平台化設計：係統平台化、功能模塊化，易擴展。
係統采用全局平台設計，分步分項功能模塊實施思想。係統可分步實現井下交通智能管理、車輛和井下人員考勤管理、車輛和井下人員定位
係統概述
井下斜坡道汽車及機車運行指揮調度係統主要由車輛檢測、信號控製、信息管理、係統通信四大單元構成，如下圖3.1.1所示：
圖3.1.1井下斜坡道汽車及機車運行指揮調度係統結構圖
■ 車輛檢測單元：主要是利用RFID射頻識別技術，對車輛進行自動識別；
■ 信號控製單元：主要是利用微處理控製技術，對交通信號燈進行自動控製；
■ 信息管理單元：主要是利用計算機管理技術，對車輛運行狀態進行實時監控，並將相關數據進行自動顯示和統計；
■ 係統通信單元：主要是利用CAN總線通信技術，以支持各監控分站之間以及分站與上位機之間進行通信。

係統原理
係統為每個車輛配置具有唯一代碼的標識卡，在斜坡道的每個出入口設置讀卡器節點（包括車輛識別和信號控製）。
車輛標識卡利用自身能量以一定時序主動將車輛識別碼信息發射出去；
車輛在經過出入口的讀卡器時，讀卡器將接收到車輛標識卡發射的載波信號，經處理後，一方麵傳送到其它讀卡器節點，進行交通信號燈邏輯聯動切換控製；另一方麵傳送到上位機，進行數據處理和狀態顯示。
井下斜坡道汽車及機車運行指揮調度係統原理如下圖3.1.2所示：
圖3.1.2井下斜坡道汽車及機車運行指揮調度係統原理示意圖
技術路線
1、多技術融合應用
係統將RFID射頻識別技術、微處理控製技術、CAN總線通信技術以及計算機管理技術等進行融合在係統中，以實現各自的相應功能和係統整體功能。
2、“集散式”控製
所謂“集散式”控製是指“集中管理、分散控製”。
分散控製：即斜坡道內每個檢測分站（包括車輛識別和信號控製），直接形成控製回路，實現對交通信號的分散式控製；
集中管理：即在井下或地麵控製室設置上位機，通過管理軟件對車輛的有關運行信息進行集中管理和顯示。
分散式控製的技術特點為：當某一分站出現故障，不影響其它分站，體現了係統的安全性。
3、實時動態控製策略
地麵上交通信號控製係統一般采用的是被動式的控製策略，它是按照事先設定的時間間隔來切換信號燈，而不管此時是否有車以及車輛的多少。
本係統是一種實時動態的控製策略，它是根據巷道內是否有車來切換信號燈，不僅提高了車輛運行效率，而且保證了車輛運行安全。

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，解決了斜坡道內車輛和人員混行的識別問題，可實現對井下斜坡道內無軌車輛運行等的相關信息進行采集、識別、傳輸等功能。
車輛檢測單元主要由車輛標識卡、讀卡器兩部分組成。射頻天線內置在車輛標識卡和讀卡器內。
車輛檢測單元的總體技術要求：
1、識別對象為高速移動物體：係統應能夠實現對遠距離、高速移動物體的識別；
2、識別對象的工作環境惡劣：係統設計和工藝采用“三防”處理；
3、交通道口的短距離特點，係統設計要解決多標簽衝突、讀寫器衝撞的技術問題，以降低誤讀率和漏讀率，提高係統識別的準確性。
標識卡
射頻識別係統中的電子標簽在本係統中被稱為“車輛標識卡”。，車輛標識卡作為待識別車輛的唯一電子標記,“一車一卡”。
車輛標識卡在本係統中的功能是向讀卡器發送車輛標識信息。
車輛標識卡的特點：
a. 能量模式：有源卡，並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，外部無法供電時由電池供電，同時設置電池充電電路。
b. 時序方式：TRF（主動式），即車輛標識卡利用自身的射頻能量主動地發送數據給讀卡器，數據傳輸速度1000Kbps。
c. 工作頻率：微波（μWF）2.4GHz，係統識別距離較長。
d. 功率可調
e.工作流程：係統上電複位後，微處理器對收發芯片進行初始化，完成收發芯片工作參數配置，之後係統進入穩定工作狀態，以固定的時間間隔發送自身ID信息至標識卡天線覆蓋範圍之內，待讀卡器檢測。
讀卡器
射頻識別係統中的讀寫器在本係統中被稱為“讀卡器”，是讀取車輛標識卡內存標識信息的電子裝置。
讀卡器在本係統中的功能是接收車輛標識卡發射的射頻標識信號，達到對車輛自動識別的目的，同時控製單元根據車輛運行信息，進行交通信號燈的邏輯切換控製。
射頻讀卡模塊中的收發芯片在係統上電複位，並經過初始化之後，將處於數據信息接收狀態；微控製器控製收發芯片以一定時間間隔掃描數據接收端口，直至讀到車輛標識卡ID信息；控製器對所接收到的車輛信息進行03manbetx 判斷，觸發交通信號燈動作，並通過CAN總線將車輛運行信息送傳至其它讀卡器節點實現巷段內邏輯聯動控製並把車輛運行信息傳送至控製終端顯示給用戶，並對異常信息給予報警提示，同時數據存儲在用戶數據庫中，備用戶日後查用。
信號指示燈
信號指示燈是本係統對車輛進行指揮的執行機構，受控製器的指令進行信號燈切換工作。
信號指示燈由采用高亮度發光二極管製作，以“紅”、“綠”、“紅燈閃爍”三種標識組成，分別表示“停止”、“通行”、“車輛違章進入保護路段”。
信號係統的控製邏輯
1、控製邏輯
■ 車輛進入判斷
首先需判斷巷段2內是否有車：如前方道口信號燈為紅色，表示巷段內有車，需巷段外等待；如前方道口信號燈為綠色，表示巷段內無車，可繼續行駛。
■ 車輛進入巷段2
當車輛進入巷段2，被入口處的讀卡器所檢測，此時巷段兩端的信號燈切換為紅色，封鎖本巷段，其它車輛不得進入。如下圖所示：

■ 車輛駛出巷段2
當車輛駛離巷段2，被出口處的讀卡器所檢測，此時巷段兩端的信號燈切換為綠色，巷段2恢複通行。如下圖所示：

由平巷進入巷段2的車輛，同樣可通過設置在斜坡道入口處的信號燈，來判斷是否可以進入該巷段。
如車輛繼續向上行駛，其信號控製邏輯同上所述。
2、說明：
以上是按單車行駛，多車輛行駛時需等待巷段恢複通行，方可進入巷段。
信息管理單元
信息管理單元是對讀卡器通過通訊網絡傳輸到控製室上位機的有關車輛的信息，進行遠程數據處理和狀態顯示，為車輛監測和安全運輸調度提供依據。
信息管理的組成
信息管理單元主要包括：工控機、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：可在上位機終端實時顯示井下車輛在鈄坡道內的運行狀態（也可以通過模擬顯示屏進行車輛運行動態模擬顯示）；
統計：可統計當班巷道內通行的車輛車型、車號及其相關數據；查詢車輛運行的有關信息；打印有關報表和統計資料等；
報警：係統對車輛故障停滯於巷道內等異常情況，以聲、光兩種模式給予報警提示；
係統通訊單元
如何將現場采集的車輛檢測信號傳送給上位機也是係統的關鍵技術之一。由於斜坡道的距離較長（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；如采用光纖通訊則係統成本太高。
CAN(Controller Area Network)總線，又稱控製器局域網，是Bosch公司在現代汽車技術領域中領先推出的一種多主機局域網。
CAN總線因其卓越的性能、極高的可靠性、獨特的靈活設計以及低廉的價格，特別適合於井下高幹擾環境的使用。
CAN總線技術特點
1、采用多主方式工作。 網絡上任一節點均可以在任何時刻主動向網絡上其它節點發送信息, 同時還可接收總線上的信息，通訊方式靈活, 且不分主從，使係統具有很大的靈活性；
2、采用非破壞性仲裁技術。 CAN網絡上的節點可分成不同的優先級, 以滿足不同的實時要求。當兩個節點同時向總線發送信息時, 優先級低的節點主動退出發送, 而最高優先級的節點可不受影響地繼續傳輸數據, 大大節省總線衝突仲裁時間, 增強了網絡的實時性；
3、采用的是短幀結構。每一幀的有效字節數為8個（CAN技術規範2.0A），數據傳輸時間短，受幹擾概率低。每幀數據都有CRC檢驗和其它檢錯措施，保證了數據傳輸的高可靠性；
4、CAN節點具有自動離線功能，當CAN總線上某節點出現事嚴重的錯誤情況，該節點將自動離線，其它節點不受影響。
5、CAN的直接通信距離最大可達10km(對應速率5kbps以下)，通信速率最高可達1Mbps(對應傳輸距離40 m)。
6、智能節點。智能節點由微處理器和可編程的CAN控製芯片所組成。它通過編程可設置工作方式、ID地址、波特率等參數。
CAN總線單元組成
1、係統通訊單元的組成
係統通訊的硬件主要是由CAN總線控製器、TJA1050總線收發器、CN137光電耦合器所構成。在本方案設計中，是將上述硬件與讀卡器的硬件設計在一塊電路板上（參見圖3.2.1-3讀卡器組成）。
CAN總線控製器：集成在LPC2119微處理器中，其主要功能是完成CAN的通信協議。
TJA1050收發器：專門用於CAN總線收發驅動的芯片，是SJA1000協議控製器和物理總線之間的接口。它為SJA1000協議控製器提供差動接收性能；為總線提供差動發送性能。
CN137光電耦合器：主要功能是實現CAN控製器和驅動器之間的電氣隔離，以保護控製係統的電路，提高係統的抗幹擾能力。
2、係統通訊單元的技術特點
將CAN總線控製器集成在LPC2119微處理器中，並和TJA1050構造CAN通信模塊的結構設計，它能改進電磁輻射（EME）性能和抗電磁幹擾（EMI）性能，提高係統的可靠性。
係統故障處理
係統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致多車進入同一巷段兩種情況：
（1）車輛故障報警的技術處理為：事先對車輛經過每個巷段的平均時間間隔進行測試，並在控製器的控製程序中加以設定。
當進入某一巷段的車輛在設定的時間間隔內，未通過巷段出口被讀卡器天線所檢測，則被認為車輛在巷段內出現故障。
當車輛出現故障停滯於巷段內時，係統將以聲、光報警，並提示出現故障的具體巷段。
（2）車輛違章駕駛信息將被係統記入數據庫中，並提示管理人員作出相應處理。
2網絡故障處理
係統中上位機定時對CAN總線網絡進行檢測，如發現某個讀卡器節點通信故障，上位機給予故障信息提示以便值班人員及時通知係統維護人員采取應急維護措施。
係統主要功能
礦井斜坡道交通信號監控係統，具有以下主要功能：
■ 控製功能
對各巷段交通道口的信號燈標識，進行自動切換控製。
■ 診斷功能
對係統的設備故障具有自動診斷功能。當出現故障後，計算機終端可發出聲響提示，並顯示故障性質、種類和地點等。
■ 報警功能
對車輛闖紅燈、兩端車輛同時進入巷道、車輛故障停滯於巷道等異常情況，計算機終端將以聲、光兩種模式給予提示。
■ 顯示功能
可在計算機終端或LED顯示設備上，以漢字、模擬圖、表格等形式，實時地跟蹤、顯示井下車輛在斜坡道內的運行狀態等相關信息。
■ 管理功能
可對井下斜坡道內車輛的有關信息（如車的類型、車號、班次、時間、地點、次數等），進行自動統計、03manbetx 、查詢、打印等；
係統主要特點
礦井斜坡道交通信號監控係統的主要特點如下：
■ 可靠性
係統采用先進、成熟的射頻識別、控製技術和計算機技術，避免了檢測信號的誤報和漏報；設備選型考慮到井下工況環境的特殊要求；係統設計具有設備故障自動診斷功能，保證了係統的可靠性。
■ 安全性
係統采用分散式控製方式，當某一控製分站出現故障時，不影響其它巷道交通信號控製係統的正常運行。
無線收發芯片內置了CRC糾檢錯硬件電路和協議，解決了糾檢錯這個無線通信設計的難點。CAN通信采用短幀結構，數據傳輸時間短，受幹擾概率低，每幀數據都有CRC檢驗和其它檢錯措施，保證了數據傳輸的安全性。
■ 實用性
數據采集方便，圖像顯示直觀；係統結構清晰，設備配置結構化；人機界麵友好，操作和維護十分簡便。
■ 集成性
該係統不僅可作為一個獨立的單元係統，實現井下斜坡道交通信號控製，也可與礦山其它管理信息係統聯網集成。
■ 擴展性
模塊化和分站式設計，當井下斜坡道內新增交通道口和其它相關業務需求時，係統可方便靈活地擴展功能和擴大應用範圍。
係統技術參數
礦井斜坡道及井下機車交通信號監控係統的主要技術參數如下：
工作頻率：2.4GHz；
工作模式：有源卡；
最大車速： 40KM/h；
輸出功率：1mW（可調）；
傳輸速率：20Kbps；
識別距離：有效距離8米，最遠可達15米；
傳輸方式：多主方式；
通訊距離：<=10Km；
係統容量：110個分站；
工作電源：交流220V ± 20％。
環境溫度：-10℃～55℃；
相對濕度：≤98%；