矿井机车调度控制系统的研究

论文摘要

为了充分发挥煤矿井下错车道及车辆调度控制的作用,提高辅助运输大巷车辆运输能力,避免运输事故的发生,为企业带来最大的经济和安全效益,有必要研究矿井机车调度控制系统。由于系统应用的环境条件十分恶劣,普通的红外、超声波等检测技术手段在实际应用中不能精确的反映车辆的真实情况。因此,车辆信息的信号检测是系统研究的关键技术,本次研究重点探讨机车定位标签传感器的设计。传感器采用2.4GHz无线射频技术作为传输车辆信息的重要手段,采用低功耗的元器件(MSP430、nRF2401、SP6641A等)设计。通过射频信号收发流程的设计,使得井下车辆在不超过15米/秒的速度,通过信息采集点区域30米范围内,能够完整的进行5次以上的信息收发,保证了信息可靠、完整的传递。提出了机车调度控制系统中机车定位标签传感器的设计方法,在技术先进性、运行低功耗、使用寿命长等方面进行了论述。解决了功耗大、信号碰撞等原技术条件下的一系列问题,采用低功耗芯片及部分节能措施,保证了传感器在井下使用电池条件下的较长时间的应用,试验表明:定位标签传感器功耗低,满足电池供电3个月的要求,达到了系统总体设计中的要求。还提出了机车调度控制系统的实施方案,对其结构模型及主要技术进行了探讨,在国内较早地将2.4GHz无线射频技术应用于煤矿井下机车调度控制领域。通过机车定位标签传感器和地磁传感器的结合使用,可以实现机车的精确定位。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 项目的研究背景
• 1.1.1 煤矿井下运输的现状
• 1.1.2 煤矿井下辅助运输存在的问题
• 1.1.3 国内外研究的发展现状
• 1.2 项目的提出
• 1.3 本文要做的工作
• 1.4 本文的组织结构
• 第2章 矿井机车调度控制系统总体设计
• 2.1 概述
• 2.2 遵循标准
• 2.3 主要功能
• 2.4 主要技术指标
• 2.4.1 系统容量
• 2.4.2 传输方式
• 2.4.3 主要设备
• 2.4.4 主要构成和工作原理
• 2.4.5 射频识别技术方案
• 2.4.6 关键技术问题及解决办法
• 第3章 车辆定位标签传感器硬件设计
• 3.1 设备功能、性能及指标要求
• 3.2 微控制器选型
• 3.2.1 选用芯片简介
• 3.2.2 微处理器比较
• 3.3 供电部分
• 3.4 射频芯片选型
• 3.4.1 RFID简介
• 3.4.2 射频芯片的比较
• 3.5 机车定位标签传感器的硬件设计
• 3.5.1 硬件组成
• 3.5.2 构成框图和工作原理
• 3.5.3 车辆定位标签传感器工作流程
• 3.5.4 单片机与nRF2401接口设计
• 3.5.5 射频信号收发流程的选择
• 第4章 机车定位标签传感器软件设计
• 4.1 电池电压 A/D采样
• 4.2 射频信号收发
• 4.2.1 程序结构及流程图
• 4.2.2 程序说明
• 4.3 调试步骤及条件
• 4.3.1 试验的一般条件
• 4.3.2 试验线路
• 4.3.3 基本功能试验
• 4.3.4 主要技术指标测试
• 4.4 调试结果验证
• 4.4.1 唤醒频率
• 4.4.2 电池使用寿命
• 4.5 调试问题排查
• 4.5.1 射频芯片速率问题
• 4.5.2 射频芯片的阻挡问题
• 第5章 结论与展望
• 5.1 结论及创新点
• 5.2 技术改进与展望
• 参考文献
• 读硕期间发表论文
• 致谢