智慧矿山斜井解读.docx

全国大学生物联网设计竞赛智慧矿山斜井团队名称：注册的团队名第一导师：姓名（职称）第二导师：姓名（职称）队长：姓名队员1：姓名队员2：姓名队员3：姓名全国大学生物联网设计竞赛组委会2016年5月诚信承诺申明本参赛队全体队员及指导教师已认真阅读《全国大学生物联网设计竞赛章程》关于竞赛作品的知识产权之全部条款，郑重申明，在参加全国大学生物联网设计竞赛时所呈交的竞赛作品及作品设计文档均为参赛队员在指导教师指导下独立完成。尽本参赛队所知，竞赛作品及作品设计文档中，除特别加以标注的部分外，不存在侵犯第三方知识产权的内容。竞赛作品及作品设计文档并非由参加其他竞赛之作品及作品设计文档未经改动直接参赛；如作品确参加过其他竞赛的，本参赛队承诺参加本次比赛之作品已经过较大改动。指导教师签名：日期：2016年5月28日设计作品名称摘要第一方面：介绍项目的背景、意义、主要解决问题，项目可以应用的场合等；第二方面：课题主要的工作，获得主要的成果；第三方面：课题的结论、成果的特点、成果的创新点、成果带来的价值。关键词：主要包括应用相关词、技术相关的词目 录第一章设计需求分析1.1项目开发背景矿山斜井跑车事故时常发生，造成了相当严重的人员伤亡和经济损失。在斜井运输中, 由于超载、失修、误操作等原因, 发生提升车辆断绳、脱钩现象, 使运行的车辆沿斜井轨道向下的加速运动, 即所谓的斜井跑车。煤矿安全规程规定：在斜井串车提升井巷中, 必须安设能够将运行中断绳、脱钩的车辆阻止住的跑车防护装置。现有的斜井跑车防护装置中有机械联锁原理的、PLC 作为控制器的, 电子电路作为控制器的, 存在着寿命短、维修量大、算法不灵活、抗干扰能力差等缺陷。目前在我国的一些矿藏含量较大的地方，如江西省赣州市，大量存在的规模小、投入少、电气化和自动化程度低的小型矿井，这些矿井对于斜井安全防范还处于非常落后的阶段，发生斜井跑车的事故概率非常高，安全生产的防范设施亟待不断提高。本项目正是基于这样的需求，运用了嵌入式技术，是一款基于μC/OSII操作系统在STM32的开发板上实践运行的“智慧斜井”综合系统，运用了多种传感器、及控制器，以及运用网关等信号传输设备与PC机互联，实现了斜井运输作业的综合监控与安全管理，使得矿山斜井防止跑车事故及斜井生产作业监控得到了轻松的解决，希望本项目能给在矿山工作事业的发展带来促进。1.2 系统功能概述本项目的设计基于斜井模型，其结构图如图1.1所示。从图中可以看出井下使用绳索连接矿车，井上使用卷扬机拉拽绳索，从而实现斜井矿车的升井操作。在模型中设置了井上和井下的入口门，这两个门通过射频卡进行人行门控，整个斜井设立了三个安全门，安全门平时开启，当出现跑车事故时紧急关闭防止矿车滑下井中伤人。整个斜井设立了10对红外线传感器，用于检测矿车的运行位置和状态；井下入口门的前面还设立了用于对矿车载重进行称重的“地磅”，用于判断矿车是否超载。图1.1 智慧斜井基本结构1.3 本文组织结构本文详细介绍了智慧矿山斜井的需求分析、系统软硬件设计、数据通信设计等内容，全文各章的主要内容如下：第一章设计需求分析。分析了项目开发的背景及意义，给出了系统的基本结构，并简要介绍了系统所实现的主要功能。第二章特色与创新。介绍了项目具有的综合性、安全性、实时性及自动型等特色，并介绍了项目的创新点。第三章功能规划。给出了系统的拓扑结构，并分析了其主要模块的功能；本章还对系统进行了需求分析，明确了系统要实现的功能。第四章硬件组成。对系统的网关、斜井终端、井下终端及PC端通信模块等主要模块的硬件系统的设计进行了介绍。第五章软件架构和开发环境。在对系统进行数据流分析的基础上，完成了网关多任务的划分，对数据库及操作界面进行了设计，最后还对项目开发环境进行了介绍。第六章数据传输技术应用。在介绍Z-Static协议栈的基础上，介绍了系统所使用的数据帧格式，对系统中重要通信流程进行了详细设计。第七章总结。对全文进行了总结归纳。第二章特色与创新2.1 作品特色（1）综合性：本课题拟设计的系统将斜井看成一个综合体，可监控斜井的安全运行，可对跑车事故进行规范化处理，可对井下工作人员进行考勤记录，可按日、月、年统计出矿情况。用户可以在斜井现场获取斜井信息，也能通过互联网远程获取斜井信息。（2）安全性：本课题研究的系统重点是斜井的安全性，通过传感器检测矿车的运行轨迹或预测运行时间，来及时发现跑车事故，并做出相应的处理。课题将安全防范措施作为设计的关键之一，加以深入地研究。（3）实时性：无论是跑车事故的检测，井下环境参数的采集，还是出矿量的采集，本课题所研究的系统都具有实时性的特点。（4）自动性：本课题所研究运行具有自动性，可以与一些必须由人工操作的工作有序地结合，能够有效地提高工作的效率。2.2 作品创新2.3 本章小