導語：電機車安全監(jiān)控管理系統(tǒng)設計一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：在井下主要以電動機車為主要煤炭運輸工具，因各種原因超速運行、違章運行而造成的事故時有發(fā)生，如何防范機車的超速運行，保證機車運行安全成為煤炭安全生產(chǎn)亟待解決的一項重要課題。為提高電機車運行安全管理水平，杜絕違章作業(yè)，同時對電機車運行質量進行不間斷監(jiān)控，使煤礦機車的運行管理科學化，設計了一種電機車安全監(jiān)控管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)設計方案為礦用一般型，體積小，安裝方便，結構簡單，性能可靠，智能化程度高，是電機車管理的理想產(chǎn)品。礦井下環(huán)境比較惡劣，溫度、濕度等條件都比較差，本系統(tǒng)通過無線抄錄器從機車上獲取數(shù)據(jù)從而避免了使用有線受環(huán)境的影響，使生產(chǎn)安全得到了有效保障，確保了安全質量。

關鍵詞：電機車；安全監(jiān)控；串行口通信；安全質量管理

1設計背景

在煤礦的現(xiàn)代化生產(chǎn)中，軌道礦車是煤礦生產(chǎn)運輸?shù)闹饕ぞ?。同時礦車也是井下人員的交通工具。礦車在煤礦生產(chǎn)中有著舉足輕重的作用，占據(jù)著特殊的地位。煤礦的開采生產(chǎn)追求效率和效益，這就要求加快礦車的運輸速度。但井下地理環(huán)境復雜，軌道質量不高，礦車速度過快容易引起安全事故。如何兼顧安全生產(chǎn)和生產(chǎn)效率，給我們提出了一個課題。為保證礦山電機車的安全行駛，目前有用于監(jiān)測和顯示礦山架線電機車的智能超速報警記錄儀，可顯示行車瞬時速度，累計單班里程和總里程，具有超速聲光報警，速度記憶等功能。該裝置已經(jīng)成功用于實際生產(chǎn)中有效地控制、檢測了機車的運行速度和司機違章超速行駛。提高了礦用電機車運行管理的自動化，提高了礦井運輸?shù)陌踩a(chǎn)水平。本方案是設計一種實時顯示礦車運行速度并實時反饋給管理人員，對礦車安全運行管理具有重要的現(xiàn)實意義。不僅可以使機車運行司機對機車速度有定量了解，及時調整速度，而且可以使管理人員實時了解井下礦車的運行情況，為安全生產(chǎn)管理做出正確的決策。

2系統(tǒng)設計總體方案

本方案系統(tǒng)總體分三部分：速度監(jiān)控裝置、無線數(shù)據(jù)讀寫裝置、管理機裝置。該套機車速度監(jiān)控裝置的設計共分三部分，其中與無線數(shù)據(jù)讀寫裝置之間采用無線通信方式進行數(shù)據(jù)的傳輸，無線數(shù)據(jù)讀寫裝置與管理機之間通過USB串行口方式進行數(shù)據(jù)的傳輸。車載速度監(jiān)控裝置主要實現(xiàn)機車運行速度的檢測功能，并可以通過車載顯示器以比較直觀的方式實時顯示，同時該裝置可以對檢測到的數(shù)據(jù)與設置的速度上限進行比較，若發(fā)生超限速度即超速行駛將通過聲光方式進行報警，提醒機車駕駛員。而且機車的運行數(shù)據(jù)與日期等信息可以存儲在該裝置的自帶存儲器中，用于下一步的傳輸與進一步的處理。此外，該裝置還能實現(xiàn)機車的啟動控制，實現(xiàn)對機車駕駛的規(guī)范化，最大程度上滿足安全要求。無線數(shù)據(jù)讀寫裝置主要實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集功能，因為井下環(huán)境復雜，且潮濕、粉塵較多，若使用傳統(tǒng)線纜進行數(shù)據(jù)的傳輸降大大降低設備運行穩(wěn)定性與數(shù)據(jù)傳輸?shù)牟婚g斷性，而采用無線方式進行數(shù)據(jù)的傳輸將克服這些局限。此外，井下工作區(qū)域與主控機房距離一般較遠，若二者直接進行無線通信一是對無線傳輸?shù)墓β室筝^高，成本較大，二是對數(shù)據(jù)的抗干擾性有較高的要求，實現(xiàn)難度較大，所以，有必要在車載速度檢測裝置與管理機之間使用無線數(shù)據(jù)讀寫裝置這樣一種中介，從而既滿足了無線傳輸?shù)目煽啃?，又滿足了數(shù)據(jù)處理的及時性。管理機位于控制機房，主要用于將采集的數(shù)據(jù)進行分析處理并存入機車運行監(jiān)控數(shù)據(jù)庫，從而對機車運行進行科學化管理，實現(xiàn)自動化管理，在保證生產(chǎn)安全的前提下實現(xiàn)生產(chǎn)效率的最大提高。

3速度監(jiān)控裝置設計方案

該監(jiān)控儀的硬件結由主控CPU、傳感器、穩(wěn)壓電路、液晶顯示器、“看門狗”、語音報警、鍵盤、存儲器、時鐘芯片、繼電器電路等幾部分模塊組成。硬件部分的任務是監(jiān)測機車運行的速度，實時出傳遞給無線讀寫裝置，再傳遞給管理機顯示。對機車運行速度的監(jiān)測，要同時兼顧數(shù)據(jù)采集的實時性和儀器環(huán)境適應性。CPU模塊采用ATMEL公司的AT89C52單片機。在眾多的單片機系列中，AT89C52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K可編程Flash存儲器。使用非易失性存儲器技術制造，完全兼容80C51產(chǎn)品指令和引腳。其中Flash存儲器可編程。單芯片上載有8位CPU和可編程Flash，可靈活、高效組建嵌入式控制應用系統(tǒng)解決方案。速度傳感器模塊采用霍爾傳感器?；魻杺鞲衅骰诨魻栃O計的一種元件，可基于磁場、電壓、電流三種物理常量實現(xiàn)精確的非接觸測量，廣泛地應用于工業(yè)自動化技術、檢測技術及信息處理等方面．霍爾傳感器體積較小，安裝位置靈活，可廣泛用于各種測量環(huán)境。這部分電路由高靈敏度霍爾開關元件、永久磁鐵（磁鋼）、電平轉換電路、光電隔離電路組成，其功能主要是將車輪轉動的情況轉換為電脈沖信號，并進行整形送單片機電路。高磁性永久磁鐵固定在礦機車的車軸上，霍爾開關元件固定在車身上。當?shù)V機車開動時車軸轉動，每當霍爾開關元件與永久磁鐵由遠離到靠近，電路產(chǎn)生一個電平脈沖變化；經(jīng)過整形、光電隔離，送到單片機AT89C52的T0。

4無線數(shù)據(jù)讀寫裝置設計方案

數(shù)據(jù)存儲器采用X24256，X24256芯片基于EEP－ROM集成電路，采用IIC接口技術，可對其內(nèi)部存儲器進行方便的數(shù)據(jù)讀取寫入。該芯片的實際基于CMOS工藝，功耗低，適應寬幅電壓。此外可實現(xiàn)四片級連，且不消耗CPU資源。該存儲器為32kBEEPROM，存儲容量大；該存儲器存儲數(shù)據(jù)后，可保存數(shù)據(jù)至少100年，同時有一個寫保護引腳WP大大提高了存儲數(shù)據(jù)的安全性。液晶顯示模塊采用了OCMJ4×8C模塊，采用串行傳輸模式，大大節(jié)省了硬件資源，省下大量的I／O口。為128×64位，可以顯示4行8列漢字，顯示信息量大。方便了人機交互，比傳統(tǒng)的LED顯示器更加人性化。無線數(shù)據(jù)傳輸模塊采用NRF905，省去了插拔IC卡的麻煩，也提高了設備穩(wěn)定可靠性，同時還支持遠程數(shù)據(jù)的傳輸，在空曠地帶NRF905的信號傳輸范圍能高達800～1000m，井下傳輸距離大約100米左右。

5管理機系統(tǒng)設計方案

為了滿足設計技術要求，管理機實現(xiàn)的功能是將手持抄錄器、界面、數(shù)據(jù)庫聯(lián)系起來。系統(tǒng)向手持抄錄器發(fā)送控制命令并從手持抄錄器取得數(shù)據(jù)顯示到界面上。數(shù)據(jù)可以保存到數(shù)據(jù)庫里，在需要時重新讀入系統(tǒng)，顯示到界面上。數(shù)據(jù)庫采用Access數(shù)據(jù)庫，易于上手，與日常辦公用軟件結合緊密，可以實現(xiàn)無縫過渡。管理系統(tǒng)采用分權限設計，即對不同的操作者分配不同的權限，從而在保障數(shù)據(jù)安全、管理有序的前提下實現(xiàn)資源的充分利用。系統(tǒng)運行后第一個需要的是登錄功能。設置不同的權限角色。管理員具備最高權限，包括可以對數(shù)據(jù)進行刪除，可以查詢、刪除日志。普通用戶可以進行其他操作，包括查看超速記錄，并可以進行打印。登錄管理保證了只有有密碼的管理人員才可以進入，當管理人員輸入正確的密碼后可以登錄系統(tǒng)，其權限可查看數(shù)據(jù)記錄、系統(tǒng)設置管理，可對記錄數(shù)據(jù)進行刪除，具有日志查詢權限，可篩選查看速度記錄，數(shù)據(jù)可導出并打印。查看是對于任何人都可以進入，不需要密碼。當?shù)卿浐罂梢圆榭磾?shù)據(jù)記錄，可以進行打印，不可以進行系統(tǒng)設置更改，不可以進行數(shù)據(jù)刪除。

6結論

本設計方案能夠滿足電動機車安全監(jiān)控的要求，可以通過無線通信進行數(shù)據(jù)的采集，并將數(shù)據(jù)存儲，通過串行口將數(shù)據(jù)傳入上位機。而且人性化的界面也易于工作人員的設置操作。

參考文獻

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作者:任建 馮忠彬 趙偉 單位:山東省黃河計量研究院