煤矿井下无轨胶轮车调度系统及方法与流程

文档序号:13220911阅读:来源:国知局
技术特征:
1.一种煤矿井下无轨胶轮车调度系统,其特征在于:包括布设在煤矿井下无轨胶轮车运行巷道中多个区段内的多个井下监控系统(20)和与多个井下监控系统(20)连接并通信的井上监控系统(21),所述井下监控系统(20)包括ZigBee移动节点(16)、用于与ZigBee移动节点(16)无线连接并通信的多个ZigBee参考节点(13)和用于与多个ZigBee参考节点(13)无线连接并通信的ZigBee网关(12),以及监控摄像头(10)和与ZigBee网关(12)连接的分控制器(9);所述ZigBee参考节点(13)上接有人体感应传感器(14)、烟雾传感器(15)和温湿度传感器(17),所述分控制器(9)上接有广播喇叭(18)和交通指示灯(11);所述ZigBee移动节点(16)安装在无轨胶轮车(19)上,多个所述ZigBee参考节点(13)均匀布设在煤矿井下无轨胶轮车运行巷道中;所述井上监控系统(21)包括总控制器(7)和与总控制器(7)连接的交换机(8),以及通过以太网与总控制器(7)连接的监控主机(2)、工业控制计算机(4)、工作站计算机(5)和数据服务器(6),所述监控摄像头(10)与数据服务器(6)连接,所述监控主机(2)上连接有用于显示监控画面和无轨胶轮车(19)的运行轨迹的显示屏(1),所述工业控制计算机(4)上连接有打印机(3);所述分控制器(9)与交换机(8)连接。2.按照权利要求1所述的煤矿井下无轨胶轮车调度系统,其特征在于:所述ZigBee移动节点(16)的型号为CC2431,所述ZigBee参考节点(13)的型号为CC2430。3.按照权利要求1所述的煤矿井下无轨胶轮车调度系统,其特征在于:所述ZigBee网关(12)的型号为ZBNET-300C-U。4.按照权利要求1所述的煤矿井下无轨胶轮车调度系统,其特征在于:所述人体感应传感器(14)的型号为HC-SR501,所述烟雾传感器(15)的型号为MQ-2,所述温湿度传感器(17)的型号为SHT11。5.按照权利要求1所述的煤矿井下无轨胶轮车调度系统,其特征在于:所述分控制器(9)为型号为S7-200SMART的PLC模块。6.按照权利要求1所述的煤矿井下无轨胶轮车调度系统,其特征在于:所述总控制器(7)为型号为S7-300的PLC模块。7.按照权利要求1所述的煤矿井下无轨胶轮车调度系统,其特征在于:所述显示屏(1)通过VGA视频线与监控主机(2)连接,所述打印机(3)通过USB数据线与工业控制计算机(4)连接。8.一种利用如权利要求1所述系统进行煤矿井下无轨胶轮车调度的方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:步骤一、无轨胶轮车(19)的定位:安装在无轨胶轮车(19)上的ZigBee移动节点(16)接收到定位区域内多个ZigBee参考节点(13)的RSSI值后,调用定位模块分析处理得到无轨胶轮车(19)的位置信息;步骤二、无轨胶轮车(19)的位置信息以及煤矿井下烟雾浓度和温湿度信号的上传及存储:ZigBee移动节点(16)将无轨胶轮车(19)的位置信息发送给ZigBee参考节点(13),同时,烟雾传感器(15)对煤矿井下的烟雾浓度进行实时检测并将检测到的烟雾浓度信号传输给ZigBee参考节点(13),温湿度传感器(17)对煤矿井下的温湿度进行实时检测并将检测到的温湿度信号传输给ZigBee参考节点(13);ZigBee参考节点(13)将无轨胶轮车(19)的位置信息、烟雾浓度信号和温湿度信号发送给ZigBee网关(12),ZigBee网关(12)对其接收到的无轨胶轮车(19)的位置信息、烟雾浓度信号和温湿度信号进行协议转换并打包后传输给分控制器(9),分控制器(9)再将其接收到的信息通过交换机(8)传输给总控制器(7),总控制器(7)再通过以太网传输给工业控制计算机(4),工业控制计算机(4)对无轨胶轮车(19)的位置以及煤矿井下的烟雾浓度和温湿度进行存储;同时,分控制器(9)还将其接收到的烟雾浓度信号与预先设定的烟雾浓度上限值相比对,当烟雾浓度信号超过烟雾浓度上限值时,判断为煤矿井下瓦斯浓度过高,此时,分控制器(9)控制广播喇叭(18)播放广播,通知井下工作人员迅速撤离,并禁止无轨胶轮车(19)下井;步骤三、工业控制计算机(4)根据无轨胶轮车(19)的位置信息和预先设定的控制规则输出对相邻的两个井下监控系统(20)中的交通指示灯(11)的控制信号,控制信号先传输给相应的井下监控系统(20)中的总控制器(7),再由总控制器(7)传输给分控制器(9),分控制器(9)控制交通指示灯(11),实现对无轨胶轮车(19)的调度,具体的控制规则为:A、防止追尾规则:当无轨胶轮车(19)运行到进入煤矿井下无轨胶轮车运行巷道内两个避车巷之间的区段时,无轨胶轮车(19)运行方向后方的分控制器(9)控制与其连接的交通指示灯(11)中的黄灯点亮,后方无轨胶轮车(19)停止前进,防止后方无轨胶轮车(19)与前方无轨胶轮车(19)发生追尾,直到无轨胶轮车(19)运行到前方下一个区段时,无轨胶轮车(19)运行方向后方的分控制器(9)控制与其连接的交通指示灯(11)中的绿灯点亮,后方无轨胶轮车(19)继续前进;B、防止双向来车相撞规则:当双向来车都即将驶入煤矿井下无轨胶轮车运行巷道内同一区段时,根据煤矿井下无轨胶轮车运行巷道的宽度对无轨胶轮车(19)进行调度;当煤矿井下无轨胶轮车运行巷道的宽度大于两辆无轨胶轮车(19)宽度的和时,两辆无轨胶轮车(19)运行方向前方的分控制器(9)均控制与其连接的交通指示灯(11)中的绿灯保持点亮,双向来车各自靠右行驶;当煤矿井下无轨胶轮车运行巷道的宽度小于等于两辆无轨胶轮车(19)宽度的和时,靠近煤矿井下无轨胶轮车运行巷道内的避车巷的无轨胶轮车(19)运行方向前方的分控制器(9)控制与其连接的交通指示灯(11)中的红灯点亮,此辆无轨胶轮车(19)进入避车巷,另一辆无轨胶轮车(19)运行方向前方的分控制器(9)控制与其连接的交通指示灯(11)中的绿灯保持点亮,直到另一辆无轨胶轮车(19)运行驶过有无轨胶轮车(19)所在的避车巷后,避车巷内的无轨胶轮车(19)运行方向前方的分控制器(9)控制与其连接的交通指示灯(11)中的绿灯点亮,避车巷内的无轨胶轮车(19)驶出避车巷并继续前行;C、三岔道口行驶规则:C1、当无轨胶轮车(19)由岔道进入主道时,先判断主道内本区段有无无轨胶轮车(19)正在行驶,当主道内本区段有无轨胶轮车(19)正在行驶时,岔道口处无轨胶轮车(19)运行方向前方的分控制器(9)控制与其连接的交通指示灯(11)中的红灯点亮,此辆无轨胶轮车(19)进入避车巷,主道内本区段无轨胶轮车(19)运行方向前方的分控制器(9)控制与其连接的交通指示灯(11)中的绿灯保持点亮,直到主道内本区段无轨胶轮车(19)运行驶过有无轨胶轮车(19)所在的避车巷后,避车巷内的无轨胶轮车(19)运行方向前方的分控制器(9)控制与其连接的交通指示灯(11)中的绿灯点亮,避车巷内的无轨胶轮车(19)驶出避车巷并继续前行;C2、当无轨胶轮车(19)由主道进入岔道时,先判断岔道内本区段有无无轨胶轮车(19)正在行驶,当岔道内本区段有无轨胶轮车(19)正在行驶时,岔道口处无轨胶轮车(19)运行方向前方的分控制器(9)控制与其连接的交通指示灯(11)中的红灯点亮,此辆无轨胶轮车(19)进入避车巷,岔道内本区段无轨胶轮车(19)运行方向前方的分控制器(9)控制与其连接的交通指示灯(11)中的绿灯保持点亮,直到岔道内本区段无轨胶轮车(19)运行驶过有无轨胶轮车(19)所在的避车巷后,避车巷内的无轨胶轮车(19)运行方向前方的分控制器(9)控制与其连接的交通指示灯(11)中的绿灯点亮,避车巷内的无轨胶轮车(19)驶出避车巷并继续前行;步骤四、监控画面和无轨胶轮车(19)的运行轨迹的显示:工业控制计算机(4)将无轨胶轮车(19)的位置信息通过以太网传输给工作站计算机(5),工作站计算机(5)采用Z-Location软件显示出无轨胶轮车(19)的运行轨迹并通过以太网传输给监控主机(2);同时,监控摄像头(10)将其采集到的监控画面传输给数据服务器(6),数据服务器(6)再将监控画面通过以太网传输给监控主机(2);监控主机(2)控制显示屏(1)对其接收到的监控画面和无轨胶轮车(19)的运行轨迹进行显示;当工作人员从观察到的显示屏(1)上显示的信息判断为无轨胶轮车(19)有事故发生时,通过监控主机(2)发出事故报警信号,监控主机(2)将事故报警信号通过以太网传输给总控制器(7),总控制器(7)将事故报警信号通过交换机(8)传输给分控制器(9),分控制器(9)控制广播喇叭(18)播放广播,通知井下工作人员迅速进行抢险。9.按照权利要求8所述的方法,其特征在于:步骤一中ZigBee移动节点(16)调用定位模块分析处理得到无轨胶轮车(19)的位置信息的具体过程为:步骤101、以煤矿井下无轨胶轮车运行巷道的入口处任意一点为坐标原点,以煤矿井下无轨胶轮车运行巷道的入口处无轨胶轮车(19)前进的方向为y轴正方向,以与煤矿井下无轨胶轮车运行巷道的入口处无轨胶轮车(19)前进的方向相垂直的方向的右侧方向为x轴正方向,建立直角坐标系;步骤102、在直角坐标系中,选取一个井下监控系统(20)中的三个ZigBee参考节点(13),采用测量尺测量出三个ZigBee参考节点(13)在直角坐标系中的坐标,并分别记为A(xa,ya)、B(xb,yb)和C(xc,yc);步骤103、设ZigBee移动节点(16)的坐标为D(xd,yd),ZigBee移动节点(16)接收到定位区域内步骤102中三个ZigBee参考节点(13)的RSSI值分别为ra、rb和rc;步骤104、以A(xa,ya)为圆心、ra为半径画圆,得到圆A;以B(xb,yb)为圆心、rb为半径画圆,得到圆B;以C(xc,yc)为圆心、rc为半径画圆,得到圆C;并定义圆A与圆B的交点为N(xn,yn),圆A与圆C的交点为L(xl,yl),圆B与圆C的交点为M(xm,ym);步骤105、采用公式计算得到N点的坐标N(xn,yn),采用公式计算得到L点的坐标L(xl,yl),并采用公式计算得到M点的坐标M(xm,ym);步骤106采用公式计算得到ZigBee移动节点(16)的坐标D(xd,yd),得到了无轨胶轮车(19)的位置信息。
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