CN107770004A - 一种煤矿井下机车语音与道岔控制系统 - Google Patents
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Abstract
一种煤矿井下机车语音与道岔控制系统，采用Linux操作系统，可以实现井下机车司机与调度室实时通讯以及遥控扳动道岔的功能，该系统操作简单，安全稳定，保证了井下机车安全、有序、高效的运行，提高了煤矿生产效率。该控制系统不仅方便调度员了解路况合理调车，而且可以减少司机开车的等待时间、避免交通事故，有利于提高井下运输的效率和安全性。
Description
所属技术领域
本发明涉及一种煤矿井下机车语音与道岔控制系统，适用于机械领域。
背景技术
随着国内对煤炭需求的不断增长，煤矿的生产运营效率在迅速提高，煤矿的数字化改造也逐渐普及开来。目前，现有的井下机车通讯手段极为有限且效果较差，使得运输调度员不能实时准确掌握机车运行状况，并且司机需要通过目测轨道进行现场扳道，这极大地影响了煤矿井下的运输效率与安全性。
发明内容
本发明提出了一种煤矿井下机车语音与道岔控制系统，采用Linux操作系统，可以实现井下机车司机与调度室实时通讯以及遥控扳动道岔的功能，该系统操作简单，安全稳定，保证了井下机车安全、有序、高效的运行，提高了煤矿生产效率。
本发明所采用的技术方案是。
所述控制系统采用本安型工控机作为调度室服务器，运用自行开发的具有“MA”认证道岔网络控制箱作为局域网网点，各网点设立在道岔附近，并通过控制箱内的光端交换机和沿巷道铺设的光缆以及调度室工控机服务器组成巷道的以太局域网。
所述控制系统的车载控制器选用支持PC/104的工控主板PCM-9375作为主控制板，其优点是体积小、处理运行效率高。主板集成了声卡及显示控制模块，接入按键、话筒、喇叭以及显示屏，支持内存且有两个以太网接口，以2.5寸固态硬盘作为存储设备。
所述控制系统主要分为语音通讯模块和道岔控制模块两部分。语音通讯模块的硬件由车载控制器工控板的声卡、网卡和巷道局域网以及调度室工控机的声卡、网卡组成。音频信号通过声卡的模/数转换器转变为数字信号，通过局域网传播被目标机接受并再次转换为音频信号。道岔遥控的重点是控制局域网点PLC的输入输出，每台PLC控制2~4台道岔转辙机，PLC的输出信号给出了目标转辙机的扳道指令，同时转辙机的到位信号输入PLC。
本发明的有益效果是：该控制系统利用Linux操作系统的优势以及所选工控板在音频、网络、控制方面的处理功能，实现了井下机车司机遥控道岔和与调度员的实时语音通讯。不仅方便调度员了解路况合理调车，而且可以减少司机开车的等待时间、避免交通事故，有利于提高井下运输的效率和安全性。
附图说明
图1是本发明的系统数据流图。
图2是本发明的音频信号转换过程图。
图3是本发明的网络传输流程图。
图4是本发明的遥控扳道流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图1，控制系统采用本安型工控机作为调度室服务器，运用自行开发的具有“MA”认证道岔网络控制箱作为局域网网点，各网点设立在道岔附近，并通过控制箱内的光端交换机和沿巷道铺设的光缆以及调度室工控机服务器组成巷道的以太局域网。
控制系统的车载控制器选用支持PC/104的工控主板PCM-9375作为主控制板，其优点是体积小、处理运行效率高。主板集成了声卡及显示控制模块，接入按键、话筒、喇叭以及显示屏，支持内存且有两个以太网接口，以2.5寸固态硬盘作为存储设备。
控制器内置以太网无线传输模块，与巷道局域网点的无线传输模块配对，使其接入巷道局域网。每块工控板的网络接口拥有一个独立IP地址。
以太网组网由矿用隔爆兼本质安全型工控机作为调度室网络服务器，用矿用隔爆型网络控制箱作为网络终端，以光缆作为网络传输介质。系统采用标准的通信协议、通信接口，便于各种具有标准通信协议、接口的设备的集成与扩展。
运用以太网无线传输模块将各机车控制器通过巷道局域网点接入以太网进行数据传输。
箱体为自行开发的矿用隔爆型网络控制箱，内置光端交换机、无线传输模块、PLC。控制箱主要通过接受上位机的命令对道岔转辙机发送扳道信号以及接受转辙机的到位信号。每台光端机和PLC各占有一个IP地址。
如图2，控制系统主要分为语音通讯模块和道岔控制模块两部分。语音通讯模块的硬件由车载控制器工控板的声卡、网卡和巷道局域网以及调度室工控机的声卡、网卡组成。音频信号通过声卡的模/数转换器转变为数字信号，通过局域网传播被目标机接受并再次转换为音频信号。道岔遥控的重点是控制局域网点PLC的输入输出，每台PLC控制2~4台道岔转辙机，PLC的输出信号给出了目标转辙机的扳道指令，同时转辙机的到位信号输入PLC。
Linux系统拥有诸多优点，将Linux应用于嵌入式系统已成为当前的一个热门，并逐渐成为嵌入式系统的一个发展方向。对于生产制造业来说，开发高性能的嵌入式Linux控制、检测系统能够有效提高生产效率。因此，机车车载控制器安装经裁剪Linux系统。对于该系统而言，Linux系统高效、快捷、简单的操作方式提升了系统整体的运行效率和操作的简易度。
硬件系统及网络的搭建方式决定了软件实现的方式。对于车载控制器，语音通讯和道岔遥控涉及到了Linux下的音频编程和网络编程。
如图3，网络传输数据依靠套接字接收和发送数据。数据报套接字定义了一种无连接的服务，数据通过相互独立的报文进行传输，是无序的并且不保证可靠、无差错。它在传输层使用UDP协议。
如图4，机车司机根据指示灯可以使用车载遥控器进行扳道。依据硬件的布局及铺设方法，实现道岔遥控主要是实现对相关PLC的控制，遥控道岔采用TCP/IP协议驱动控制道岔转辙机的PLC。首先，根据道岔编号，查询调度室服务器道岔信息表中控制道岔的PLC的IP地址以及驱动道岔扳至定位或者反位的指令，如果需要进行扳道，即向此IP地址发送指令驱动PLC输出高电平信号控制道岔转辙机。扳道完成后，转辙机触到行程开关产生到位信号传至PLC的输入端，将PLC输入端电平信号与道岔定位或者反位就位信号逻辑与比较就可判断道岔是否就位。
Claims (5)
1.一种煤矿井下机车语音与道岔控制系统，其特征是：所述控制系统采用本安型工控机作为调度室服务器，运用自行开发的具有“MA”认证道岔网络控制箱作为局域网网点，各网点设立在道岔附近，并通过控制箱内的光端交换机和沿巷道铺设的光缆以及调度室工控机服务器组成巷道的以太局域网。
2.根据权利要求1所述的一种煤矿井下机车语音与道岔控制系统，其特征是：所述控制系统的车载控制器选用支持PC/104的工控主板PCM-9375作为主控制板，其优点是体积小、处理运行效率高，主板集成了声卡及显示控制模块，接入按键、话筒、喇叭以及显示屏，支持内存且有两个以太网接口，以2.5寸固态硬盘作为存储设备。
3.根据权利要求1所述的一种煤矿井下机车语音与道岔控制系统，其特征是：所述控制系统主要分为语音通讯模块和道岔控制模块两部分。
4.根据权利要求1所述的一种煤矿井下机车语音与道岔控制系统，其特征是：所述语音通讯模块的硬件由车载控制器工控板的声卡、网卡和巷道局域网以及调度室工控机的声卡、网卡组成。
5.根据权利要求1所述的一种煤矿井下机车语音与道岔控制系统，其特征是：所述道岔遥控的重点是控制局域网点PLC的输入输出，每台PLC控制2~4台道岔转辙机，PLC的输出信号给出了目标转辙机的扳道指令，同时转辙机的到位信号输入PLC。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN113079344A (zh) * | 2020-01-04 | 2021-07-06 | 南京宝地梅山产城发展有限公司 | 一种具有视频监视功能的井下轨道编组运矿车 |
| CN113409537A (zh) * | 2021-05-28 | 2021-09-17 | 武汉乾峯智能科技有限公司 | 一种轨道运输安全保障系统 |
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