电池无轨胶轮车状态的实时数据监测系统研究

2020-04-12乔伟伟

机械管理开发 2020年12期

乔伟伟

（山西霍州煤电吕梁山公司木瓜煤矿，山西吕梁033000）

引言

众所周知，煤矿运输系统是煤矿开采过程中重要的组成系统之一，其辅助运输系统更是整个系统的重中之重。在现有的科学体系中辅助运输主要包括有轨和无轨两种情况[1-2]。无轨运输由于其速度快和灵活度高、可节省铺轨等特点被广泛应用。特别是电池无轨胶轮车由于其无污染、低故障等良好的性能特点，成为辅助运输理想的选择[3-7]。但是在实际工程中，需要对电池无轨胶轮车的过程参数进行监测，以保障其各部件和系统的稳定运行，因此，设计一种电池无轨胶轮车状态的实时数据监测系统。

1 数据监控系统的结构

煤矿无轨胶轮车数据监测系统结构如图1所示。TMS320F2812 DSP芯片处理器是本系统的核心部件，也是本系统的控制主机，使用一个温度传感器来监测巷道温度，使用一个气体浓度传感器来监测瓦斯浓度，使用一系列传感器检测无轨胶轮车运行状态数据，具体地包括：使用声光报警来实现煤矿无轨胶轮车声光报警。最后使用MS12864液晶模块来显示状态参数（使用标准的PS2键盘键）。

2 数据监控系统的硬件设计

图1 煤矿无轨胶轮车数据监测系统组态图

综合煤矿无轨胶轮车安全要素和相关规定，实际工作中，本文实时数据检测系统需要监测的数据范围如表1所示。

表1 煤矿无轨胶轮车监控监测项目表

煤矿无轨胶轮车实时数据监测系统其主要的工作原理是，利用传感器收集和采集车辆当前的运行状态信息以及工作环境的温度等，收集到的信息会被归一化为一个数值，并将此数值与设定好的安全值进行实时的比对，而车辆则根据比对结果来做出相应的决策。因此，煤矿无轨胶轮车实时数据监测系统应包含数据采集，数据处理和相关函数响应三大功能。

其中，数据采集功能主要是利用传感器检测技术来实现的。在实际运行过程中，道路内气体体积浓度是一项重要环节指标，利用装载在其车体内部的气体传感器来检测，而其他部分，例如电池部分，则采用温度传感器检测电池温度，采用霍尔传感器检测橡胶轮胎车辆车轮速度、电机部分的温度，传感器检测电机温度，在电机处采集电机输出的电流和电压信号，在电池处采集电池输出的电流、电压和SOC信号。

TMS320F2812 DSP芯片处理器作为控制主机接受到车体传感器的相关输入信号后，便开始进行归一化计算，输出计算结果显示在LCD上（MS12864液晶模块），为相关操作人员提供参考。同时由控制主机将煤矿无轨胶轮车实时数据数字量与预先设定好的值进行比对，如果在安全范围内，则控制主机维持橡煤矿无轨胶轮车的正常运行。如果数据超出安全设置范围，MS320F2812 DSP芯片处理器将驱动声光报警装置。

1）传感器模块。硬件层面，传感器和调理电路是该模块的主要组成部分。使用一个温度传感器来监测巷道温度，使用一个气体浓度传感器来监测瓦斯浓度，使用一系列传感器检测无轨胶轮车运行状态数据，传感器输出的模拟信号通过AD转换为数字信号。

2）电源模块。系统需要稳压的直流电压为5 V、

3.3 V、1.25 V，传感器还需要外接电源。

3）内存模块。包括存储器和闪存，是程序和数据的存储，系统软件和传感器驱动程序存储在存储器中。嵌入式微处理器与存储器交换数据，并在闪存中执行程序。

4）通信模块。在修改安全数据或者初始程序值时才会用到该模块，一般地运行情况下，该模块不被使用和启动，总之，该模块可以通过通讯或者USB来实现与主机的联通。

5）密钥模块。驱动程序与系统的人机交互模块是该模块的重要组成。驾驶员通过按键可以观察到不同的监控值，当系统出现异常时，驾驶员可以通过按键重启保护系统。

6）报警模块与液晶显示模块。实时监测包括速度、电流、电压、煤矿无轨胶轮车的剩余功率和环境的气体浓度和温度。由控制主机将煤矿无轨胶轮车实时数据数字量与预先设定好的值进行比对，如果在安全范围内，则控制主机维持橡煤矿无轨胶轮车的正常运行。如果数据超出安全设置范围，MS320F2812 DSP芯片处理器将驱动声光报警装置。