煤礦井下軌道運輸局控信號系統(tǒng)研究

前言

煤炭作為我國的基礎能源，占到國內能源消費的近四分之三，在我國經濟與社會發(fā)展中起著重要的作用。煤炭生產安全事關國計民生，也是構建和諧社會的要求。安徽省1966-2003年發(fā)生的煤礦事故中，運輸事故死亡750人，占17％。在現(xiàn)代礦井里，主要巷道中運送矸石、人員、材料及設備的主要工具是電機車。全礦的生產能否完成，有賴于電機車運輸是否能安全正常地進行。因而，電機車運輸就成了整個礦井生產過程中的重要環(huán)節(jié)。要安全合理地組織電機車運輸，就需要有穩(wěn)定可靠的運輸信號系統(tǒng)。煤礦井下機車運輸信號系統(tǒng)可分為以下幾種類型：（1）機車運輸監(jiān)控系統(tǒng)（簡稱監(jiān)控系統(tǒng)）：采用先進技術與設備對井下機車運輸系統(tǒng)的全部或大部分進行監(jiān)測與控制，設調度員，取消扳道員，聯(lián)鎖閉塞關系完善，自動化程度高。此系統(tǒng)在保證運輸安全、提高運輸效率及增加經濟效益方面有顯著效果。

內容概要

　　《煤礦井下軌道運輸局控信號系統(tǒng)研究》分析了：現(xiàn)有軌道運輸信號的現(xiàn)狀，提出基于ARM的嵌入式自動信號系統(tǒng)，以某礦井下軌道運輸某交叉點為設計背景，建立自動信號系統(tǒng)嵌入式控制器UHL模型，在此基礎上對硬件及軟件進行了具體設計。系統(tǒng)能根據機車運行位置和方向請求，自動發(fā)出指令，檢查安全條件、扳動岔道、開放信號并占用路段以及轉換信號、解鎖路段等。　　基于ARM的自動信號系統(tǒng)，已通過實驗室的試驗，為實際應用于煤礦井下軌道運輸中打下了可靠的基礎。

作者簡介

梅燦華，1963年11月生，安徽太和人，現(xiàn)任淮南職業(yè)技術學院信息與電氣工程系主任，工學碩士，副教授，安徽省第二屆教學名師。主持省級課題2項，主編、副主編教材5部，發(fā)表學術論文十多篇。

書籍目錄

第1章 前言1．1 研究信號系統(tǒng)的意義和現(xiàn)狀1．1．1 信號系統(tǒng)在煤礦生產中的作用和意義1．1．2 國內外煤礦井下機車運輸信號的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢1．2 研究的內容和涉及的核心技術1．2．1 研究的內容1．2．2 涉及的核心技術——嵌入式系統(tǒng)技術第2章 煤礦井下軌道運輸及信號2．1 煤礦井下軌道運輸現(xiàn)狀2．1．1 礦井運輸方式2．1．2 礦井運輸環(huán)節(jié)2．2 煤礦井下軌道運輸信號2．3 淮南礦業(yè)集團礦井軌道運輸信號系統(tǒng)狀況第3章 煤礦井下軌道運輸局控信號系統(tǒng)嵌入式控制器UML模型3．1 嵌入式控制器的需求分析3．1．1 需求分析3．1．2 系統(tǒng)設計3．2 嵌入式控制器建模3．2．1 系統(tǒng)需求分析3．2．2 控制器的分析第4章 井下軌道運輸局控信號系統(tǒng)硬件設計4．1 嵌入式系統(tǒng)開發(fā)平臺概述4．1．1 ARM微處理器概述4．1．2 ARM微處理器的應用領域、分類及特點4．1．3 ARM7微處理器系列4．2 開發(fā)平臺簡介4．2．1 LPC2119簡介4．2．2 EasyARM2100簡介4．3 井下軌道運輸局控信號系統(tǒng)設計要求4．3．1 井下軌道運輸局控信號系統(tǒng)工作原理4．3．2 井下軌道運輸局控信號系統(tǒng)設計要求4．4 方案設計4．4．1 系統(tǒng)檢測與執(zhí)行設備介紹4．4．2 方案設計第5章 井下軌道運輸系統(tǒng)軟件設計5．1 嵌入式實時操作系統(tǒng)μC／OS一Ⅱ在LPC2119上的移植5．1．1 μC／OS一Ⅱ操作系統(tǒng)簡介5．1．2 μCC／OS一Ⅱ的移植條件及相關要求5．1．3 μC／OS一Ⅱ在LPC2119上的移植5．1．4 μC／OS一Ⅱ的初始化及啟動5．2 μC／OS一Ⅱ的任務及優(yōu)先級5．2．1 μC／OS一Ⅱ的任務5．2．2 任務優(yōu)先級5．3 任務設計(Mission Design)5．3．1 軟件系統(tǒng)的整體結構5．3．2 任務優(yōu)先級設置5．3．3 各任務通信機制的設置5．4 各任務程序5．4．1 主程序5．4．2 起始任務5．4．3 中斷服務程序5．4．4 計軸傳感器任務5．4．5 收訊機任務5．4．6 路線選擇任務5．4．7 信號機操作任務5．4．8 轉轍機操作任務5．4．9 信號機檢測任務5．4．10 轉轍機檢測任務5．4．11 路段操作任務5．4．12 實時時鐘任務15．4．13 實時時鐘任務2第6章 系統(tǒng)防爆設計、調試及試驗6．1 防爆設計6．1．1 局控信號系統(tǒng)供電及檢測執(zhí)行設備6．1．2 本安兼隔爆型電源箱設計6．1．3 嵌入式控制器本安設計6．2 系統(tǒng)調試及試驗6．2．1 試驗設備及布置6．2．2 試驗及結論結論附錄參考文獻后記

章節(jié)摘錄

插圖：（1）井下收發(fā)訊機和軌道計軸傳感器是系統(tǒng)的關鍵監(jiān)測傳感設備，是實現(xiàn)自動檢測和控制的重要環(huán)節(jié)。由于收發(fā)訊機抗干擾能力差，通信不穩(wěn)定，計軸傳感器因設計安裝數量較多，制造、安裝質量不高等，設備故障率較高，解決不了動態(tài)目標的精確跟蹤問題，不能準確判斷、跟蹤和在顯示器上顯示（需人工經驗判斷或用其他通信手段確定）進入系統(tǒng)控制范圍的機車，為其開通進路，從而影響調度指令的準確、及時下達。（2）受收發(fā)訊機和計軸傳感器檢測信息準確性的影響，信號機開放不及時。（3）轉轍機使用數量較少，多數礦井僅使用1～3臺轉轍機，道岔與信號機之間的聯(lián)鎖關系無法實現(xiàn)。另外，在使用中發(fā)現(xiàn)誤動作，多數礦井沒有把轉轍機設置在自動控制狀態(tài)運行。（4）系統(tǒng)經常出現(xiàn)假車，車號容易丟失，需調度員經常操作設置機車車號、運輸類型、作業(yè)任務及清除假車，導致調度員操作工作量增加，給安全調度造成不便。如果調度員處理不及時，信號燈就不能準確及時地為機車通行開放，從而造成浪費系統(tǒng)資源或機車闖紅燈現(xiàn)象。（5）通信不穩(wěn)定，系統(tǒng)抗干擾能力有待提高?，F(xiàn)場發(fā)現(xiàn)部分站點的故障往往會影響其他站點的正常工作，不符合《井下電機車運輸信號系統(tǒng)技術裝備標準》及信集閉設計規(guī)范要求。（6）目前，該系統(tǒng)基本上是作為調度員的輔助手段，通過系統(tǒng)判斷機車的大致位置，依靠通信手段進行調度管理，機車司機不能完全實現(xiàn)按信號指令行車，井下、地面均需設置調度人員，造成人員的增加。轉轍機使用數量較少，受控不穩(wěn)定，仍需人工扳道，自動化程度不高，系統(tǒng)的設計功能沒有得到應有的應用，影響機車運行安全和效率。

后記

作者2004年承擔省級精品課程《單片微計算機原理與應用》建設，2008年承擔安徽省高校省級自然科學研究項目《基于ARM平臺的高可靠性煤礦井下軌道運輸自動信號系統(tǒng)技術研究》（KJ20088129），本書是這些研究的階段性研究成果。本書以嵌入式技術在局控信號中應用為切入點對煤礦井下軌道運輸局控信號系統(tǒng)進行了研究，設計了煤礦井下軌道運輸自動信號系統(tǒng)嵌入式控制器UML模型，系統(tǒng)的硬件設計和軟件設計，對局控系統(tǒng)的可靠性進行了具體的調試和試驗。本書在寫作過程中，得到了中國礦業(yè)大學李明教授的大力幫助，他在內容結構，體例安排等方面提出了很多寶貴意見和建議，在此表示深深的感謝！特別致謝安徽省教育廳項目資金支持，感謝淮南礦業(yè)集團煤礦生產第一線的專家和技術員，他們?yōu)楸緯恼{研提供了大量的幫助，為系統(tǒng)的進一步完善提出了許多改進意見。在本書寫作過程中參閱了同行的寶貴資料，作者以參考文獻的方式向他們表達謝意。由于時間和精力的限制，本書在深度方面有一定的局限性，不當之處懇請讀者批評指正。

編輯推薦

《煤礦井下軌道運輸局控信號系統(tǒng)研究》是由合肥工業(yè)大學出版社出版的。

圖書封面

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