基于精确定位技术的煤矿井下电机车监测系统的研究

论文摘要

矿井运输是煤矿安全生产的重要环节,但由于其工作范围广,设备设施流动性大等客观因素,在煤矿各类事故中一直占有很大的比例。以前研究的监测系统所采用的定位方法只能检测电机车在某一区间的位置,属于粗略定位;机车在运行过程中,司机不能及时了解其他在线机车的运行情况和位置,撞车事故时有发生,具有很大的安全隐患。针对以上问题,本文对基于精确定位技术的煤矿井下电机车监测系统进行了研究。本文首次将惯性导航技术应用于井下车辆定位系统中。通过惯性导航技术中的陀螺仪与加速度计可以精确测定电机车运行的坐标、姿态等信息,提高了定位精度。针对井下特殊环境,本系统使用了基于CC1100的无线大功率的射频模块对井下部分数据进行传输;而井上与井下通过RS-458总线形式进行通讯。利用组态王软件模拟井下环境,通过接收到的数据信息来动态显示机车位置以及运行的姿态信息,并且具有强大的数据库和报警功能,可实现远程监控。语音通话系统采用了基于AMBE-1000的新型语音压缩编/解码方法,可以将数字语音信号码进行高度压缩,节省数据存储空间,有利于在井下环境中使用。本系统通过在煤矿中的实际应用,实现了定位监测精确、报警准确、语音通讯清晰的功能。并且该系统具有技术先进、性能稳定、工作可靠、便于维护等特点,保障了电机车运输安全,提高了矿井生产效率和经济效益,对我国煤矿机车监控系统的现代化发展具有重要的推广应用价值。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题背景与研究意义
• 1.2 国内外发展现状
• 1.2.1 国外现状
• 1.2.2 国内现状
• 1.3 目前存在的问题
• 1.4 研究内容与结构安排
• 2 井下电机车监测系统方案论证
• 2.1 惯性导航定位方法
• 2.2 上位机监测系统
• 2.3 语音通话系统
• 2.4 总体方案论证
• 2.5 本章小结
• 3 车载机系统和节点机系统研究
• 3.1 车载机系统
• 3.1.1 主控模块
• 3.1.2 惯性测量模块
• 3.1.3 程序流程
• 3.2 节点机系统
• 3.2.1 电源模块
• 3.2.2 位置校正模块
• 3.2.3 程序流程
• 3.3 本章小结
• 4 上位机监测系统研究
• 4.1 上位机监测系统结构
• 4.2 组态王监测界面开发
• 4.2.1 组态王与节点机设备连接
• 4.2.2 采集变量与寄存器设置
• 4.2.3 电机车监测画面设计
• 4.2.4 车辆信息报表与数据库
• 4.2.5 行车间距报警功能
• 4.3 上位机远程监测系统
• 4.3.1 监测主机端口设置
• 4.3.2 监测主机画面发布
• 4.3.3 远程访问电机车监测系统
• 4.4 本章小结
• 5 无线通讯与总线通讯
• 5.1 车载机与节点机间无线通讯
• 5.1.1 无线大功率射频模块
• 5.1.2 无线通讯模块程序流程
• 5.1.3 无线通信实验分析
• 5.2 节点机与上位机间总线通讯
• 5.2.1 半双工串行通讯
• 5.2.2 RS-485 通讯接口
• 5.2.3 有线传输通讯协议
• 5.2.4 软件程序流程
• 5.3 本章小结
• 6 电机车语音通话系统
• 6.1 AMBE 语音压缩算法
• 6.2 语音处理模块
• 6.2.1 语音压缩芯片
• 6.2.2 语音处理硬件分析
• 6.3 语音通话程序流程
• 6.3.1 语音信息发送流程
• 6.3.2 语音信息接收流程
• 6.4 本章小结
• 7 电机车监测系统现场试验
• 7.1 监测系统井上部分试验
• 7.2 监测系统井下部分试验
• 7.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附录A 车载机电路图
• 附录B 节点机电路图
• 作者简历
• 学位论文数据集