基于无线通信技术的矿用纯电胶轮车监控系统设计.pdf

环境工程 201902103 Chenmical Intermediate 当代化工研究 103 Chenmical Intermediate 当代化工研究 技术应用与研究 基于无线通信技术的矿用纯电胶轮车监控系统设计 ＊刘 超 （汾西矿业高阳煤矿 山西 032300） 摘要胶轮车由于具有灵活、机动及便捷等特点在我国矿井中应用逐渐增加，胶轮车监控系统是保证胶轮车安全运行的关键所在。基于 此，笔者在井下无线通信技术的基础上对胶轮监控系统进行了总体设计，并对井下胶轮车监控系统的硬件及软件系统进行设计，保障了胶 轮车有序平稳运行。 关键词无线通信；胶轮车；监控系统 中图分类号T 文献标识码A Design of Monitoring System for Mine Pure Electric Rubber Wheel Vehicle Based on Wireless Communication Technology Liu Chao Fenxi Mining Gaoyang Coal Mine, Shanxi, 032300 AbstractThe application of rubber-tyred vehicle is increasing gradually in our country because of its flexibility, mobility and convenience. The monitoring system of rubber-tyred vehicle is the key to ensure the safe operation of rubber-tyred vehicle. Based on this, the author designs the rubber tyre monitoring system on the basis of underground wireless communication technology, and analyzes and designs the hardware and software system of the monitoring system of the rubber tyre truck to ensure the orderly and smooth operation of the rubber tyre truck. Key wordswireless communication；rubber tyred vehicle；monitoring system 随着科学技术的向前发展，我国煤矿生产规模、生产效 率亦或者自动化生产水平均较上世纪九十年代有了显著提升， 煤矿井下条件复杂，井下运输事故时有发生，给矿井的安全生 产造成不利影响。为了降低井下工作人员劳动强度，不少矿井 质的岩体时，其传播的速度是不同的，通过测量瑞雷波经过 不同介质的速度可以探测出不同埋藏深度的地质构造、溶洞 等地质情况。瑞雷波勘探技术是基于煤层、岩层与其他地质 体存在弹性、密度不同等物力参数的基础上进行，由于煤岩 体中的溶洞、裂隙及空洞时，瑞雷波不具备传播条件，瑞雷 波在这个位置传播时会消失，因此，可以较为容易的对这些 地质构造情况进行判定。瑞雷波探测原理如图2所示。 图2 瑞雷波探测原理 2.矿井超前勘探测量仪对比分析 矿井巷道超前勘探技术各有优缺点，设备的研发及适 用条件也有较大差异。表1为巷道掘进超前勘探仪对比分析 表。 项目类型 DZ-2型矿用防 爆直流电法仪 MRD-2型防爆 瑞雷波勘探仪 FTL防爆地质雷达仪 探测技术 方法 直流电法雷瑞波地质雷达 勘探敏感 目标 水文地质情况 溶洞、裂隙、 空洞 地质构造体、陷落柱、 含水体、地质异常带 操作难易 程度 极为复杂固定检测仪器掘进面需要平整 勘探距离 （m） 60-80m20-30m20-30m 主要干扰 因素 电气设备、 轨道 噪声金属体、大型机械设备 应用实例多较多较多 表1 巷道掘进超前勘探仪对比分析表 3.总结 目前，煤矿井下巷道超前地质勘探技术将地面勘探技术 加上防爆后，在进行巷道掘进中应用，勘探技术在地面应用 的理论研究较为丰富，在井下具体应用条件下的研究还有待深 入。本文对巷道掘进常用的超前勘探技术的技术原理及应用的 仪器进行分析，归纳，以期能更好的促进井下巷道超前探测技 术的发展，为矿井巷道安全掘进提供有益技术支持。 【参考文献】 [1]王继承.巷道掘进期间富水区域探查定向钻进技术及围岩 改造技术应用[J].煤矿安全,2018,4908160-164. [2]邢修举.综合物探方法在陷落柱探测中的应用[J].能源与 环保,2018,4004134-137. [3]王家刚.电磁法超前探测在巷道掘进中的应用现状分析 [J].能源与节能,20180216-1756. [4]王惠清.地震散射波法超前地质预报技术在巷道掘进中的 应用[J].煤矿现代化,201705122-124. 【作者简介】 柳建锋（1984-），男，汾西矿业高阳煤矿；研究方向工程 测量。 下转第104页 上接第102页 环境工程 201902104 Chenmical Intermediate 当代化工研究 技术应用与研究 配备时有矿用胶轮车作为井下辅助运输工具。根据有关统计 数据，我国约有60的矿井在井下使用胶轮车，随着矿井机械 化、自动化水平的不断提升，胶轮车在国内矿井中的应用更趋 广泛，因此加大对矿用胶轮车监控系统的研究就十分有必要。 1.矿用胶轮车监控系统总体设计方案 1影响井下胶轮车安全运行因素 电动胶轮车动力是采用蓄电池提供，利用橡胶轮胎在煤 矿井下行走，胶轮车具有明显的灵活性，机动性及便捷性。 胶轮车作为矿井井下辅助运输工具，其能否安全运行关系到 矿井的安全生产。胶轮车在井下工作，不可避免的会遇到各 种安全问题，井下胶轮车运行过程中可以检测的不安全因素有 以下类型瓦斯、胶轮车运输速度、胶轮车发动机温度等。 2井下胶轮车监控系统总体设计方案 井下监控系统应能采集到井下胶轮车运行时的状态参 数，通过对比监测参数与预定安全参数比较，当监控测得的 参数高于预定值时，应能作出预先设定的动作。因此，胶轮 车监控系统至少应还有数据采集模块、处理模块以及控制相 应模块，胶轮车运行还至少有动力供应模块、数据显示模块 等，井下胶轮车的总体设计方案如图1所示。 传感器接口数据采集 数据总线 液晶显示 单片机控制核心 网络接口 USB接口 电磁阀 继电器 串口 图1 胶轮车监控系统总体设计方案 井下胶轮车安全监控系统具备监控功能，主要模块有 电源模块、主控模块、信息采集模块、信息处理及控制模块、 信息显示模块及动作响应模块等。胶轮车的信息处理及控制模 块与其他相关模块一起运行工作，主模块可以对接受到的信息 并进行处理，根据预先设计值与监控值进行比对，然后向响应 模块下达动作指令。监控系统运行的流程为数据采集模块采 集到的数据信息经过无线信息传输系统传输PLC单片机，单片 机根据采集的数据进行判断，作出预先设定的动作响应，当监 测的数据超限时，报警装置应能立即启动，停止车辆运行。 2.井下无线通讯技术 井下无线通讯技术指的是可以不通过布置通讯电缆就可 以实现各个设备之间的网络连接，无线网络通讯技术的应用 范围广泛，可以通过有线布置的环境均可以搭设无线通讯网 络。无线通讯网络同样可以解决传统布线无法到达的环节， 同时可以降低井下工作人员劳动强度。无线通讯网（WIFI） 技术具有可移动性、组建方便、频率使用段开放、兼容以太 网、能耗低、支持高宽带数据传输业务。无线通讯技术有无 线基站、无线天线、无线接入设备等组成。 3.监控系统硬件设计 根据胶轮车的结构特征，胶轮车主要有货箱、驾驶室、 车轮等部件，单一台胶轮车的监控系统硬件模块应包含电 源、PLC控制机、数据探测器、数据采集器、数据通信传递 模块、动作响应装置、人机交互界面等。具体如图2所示。 在对硬件进行具体设计时应考虑监控系统的传感器设计、电 路控制系统设计、数模转换模块设计、温度监测系统设计、 电源电量检查装置等硬件设置的设计。 传感器模块电路9 传感器模块电路2 传感器模块电路1 LCD显示电路 声光报警电路 驱动模块 微 控 制 器 最 小 系 统 键盘电路 电源模块 上位机 数据采集 模块电路 图2 监控系统硬件 4.监控系统软件 井下胶轮车监控系统的软件部分设计应包含声光报警软 件程序、控制响应软件程序、显示控制软件程序和主程序控 制软件程序等。具体可以分为随车传感器检测软件、车辆监 控系统路口子系统软件、上位机软件程序等。车辆监控系统 运用ATMEGA16控制芯片，芯片接通电源以后，首先ATMEGA16 控制芯片先进行初始化处理，进而采集车辆随车传感器位置 的基准磁场信息。当传感器收集到的磁阻量发生变化时，单 片机将接收到的磁场的磁阻信号转换成数值信号，跟预先设 定的数值进行比对，并对接收到的信号进行判断，以确定采 集的信息是否为实际车辆的信号。具体工作流程如图3所示。 地磁信号采集信号转换单片机运算与对比输出控制信号 设置/重置脉冲 图3 车辆传感器软件系统框图 5.总结 随着科学技术的不断向前发展，我国煤矿的机械化自 动化水平越来越高，胶轮车具有明显的灵活性，机动性及 便捷性等特点，在我国煤矿中的应用不断提高。无线通讯网 （WIFI）技术具有可移动性、组建方便、频率使用段开放、兼 容以太网、能耗低、支持高宽带数据传输业务等特点，在矿井 井下大范围应用，基于此，笔者在无线通讯技术的基础上对胶 轮车监控系统进行设计，保证了胶轮车有序安全平稳运行。 【参考文献】 [1]李志国.矿用无轨胶轮车辆监控仪设计[J].矿业装备,2018 03120-121. [2]佘九华,陈小林,张明杰.基于物理检测方式的胶轮车运输 监控系统[J].工矿自动化,2016,42059-11. [3]周广宇,刘桓君.大型矿井胶轮车运输监控及无线通信系统 的应用[J].煤矿机电,201406106-108. [4]葛永林.矿用无轨胶轮车运输监控系统[J].内蒙古煤炭经 济,201409137151. [5]相心成,管仁业,殷连成.基于煤矿井下胶轮车运输监控系 统分析[J].电子技术与软件工程,20141576. [6]丁静波,唐志媛,肖雅静,殷振振.煤矿井下胶轮车交通调度 指挥系统研究与设计[J].中国煤炭,2013,390963-65. 【作者简介】 刘超（1985-），男，汾西矿业高阳煤矿；研究方向煤矿机 电技术研究。