基于CAN总线及无线射频技术在井下车辆监控系统的融合研究

【摘要】：矿产资源是社会发展的重要物质基础,而绝大多数矿产资源属于不可再生的耗竭性资源。矿业是开采矿产资源的行业,是国民经济的一个重要组成部分,在经济建设和人民生活中有着十分重要的意义,各行各业以及人民生活所需要的原材料、能源基本都是由矿业提供的。人类综合利用矿产资源的水平,基本反映了社会和生产力的发展水平。目前,井下掘进工作面至地面的出矿石的主运输巷道自动化程度较高,而负责运送大型设备和人员的辅助运输巷道的自动化程度却相对很低。很多矿山和大型企业在主运输巷道外单独修建一条负水平的斜坡道作为辅助运输巷道,利用大型矿用胶轮车通过井下斜坡道运送设备、人员。 在目前的市场经济条件下,时间和效率对企业来说是至关重要的。研究本系统的目的正是要充分发挥错车道的作用,提高辅助运输大巷的车辆运输能力,并在提高效率的同时避免运输事故的发生,达到减小企业的生产周期,提高运输可靠性,为企业带来最大的经济和安全效益。 由于本系统应用在井下,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践调研中不能精确的反映真实情况。因此,车辆信息的信号检测是一技术难题。另外,即使采集到车辆信息,采用何种方式送至中央监控室。考虑到系统要覆盖整个10Km的斜坡道,若采用光纤通讯,则系统成本太高;若采用485、Profibus等总线,又满足不了通信距离的要求。所以,采集到的车辆信息如何提供给上位机又是另一技术难点。综合以上各点,本系统的关键技术难点在于对包含车辆信息的信号检测上及系统的数据通讯,即采用何种技术手段采集井下车辆信息及车辆信息如何提供给监控系统上位机调用。 由于本系统中车辆识别采用了目前先进的射频识别技术,系统通讯采用了CAN总线技术。首先介绍了射频识别技术的发展、分类、工作原理以及其在部分领域发应用,然后对目前的流行的几种总线做了介绍,并对现场总线与传统的DCS做了简单的比较,最后重点介绍了CAN总线的相关概念、特点和协议规范。根据动态的道路模型提出了自适应控制策略,系统控制软件的主要思想并设计了识别系统及CAN通讯系统的硬件及底层驱动软件设计思路,介绍了选用的主要芯片、模块的特性、功能以及在实践中应注意的问题。