一種井下智能交通燈控制系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及無線定位技術(shù)，更具體地，涉及一種井下智能交通燈控制系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，煤礦的安全生產(chǎn)受到前所未有的關(guān)注和重視，煤礦的安全生產(chǎn)是煤礦企業(yè) 效益的保障和持續(xù)健康發(fā)展的重要條件。井下運輸是礦山生產(chǎn)的一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)，隨著國家 對礦井安全的日益重視和監(jiān)管力度的不斷加強，大中型采礦企業(yè)井下運輸安全生產(chǎn)監(jiān)控系 統(tǒng)開始研制和裝備。
[0003] 很多采礦企業(yè)在礦山井下單獨修建一條負水平的斜坡道，利用無軌車輛運送人 員、物資和礦產(chǎn)。由于斜坡道運輸巷內(nèi)一般為單車道雙向通行，不僅影響車輛的運行效率， 也存在著較大的安全隱患。礦井的特定環(huán)境，給井下車輛準確定位、通訊帶來了一定的困 難，汽車一旦在井下發(fā)生問題（例如汽車堵塞、汽車故障等），將會造成撞車、追尾等事故的 發(fā)生，嚴重影響生產(chǎn)，礦山管理人員也難W及時掌握井下汽車的動態(tài)分布及作業(yè)情況。
[0004] 因此，建立可靠實用的煤礦井下智能交通燈控制系統(tǒng)，對井下機車進行精確定位， 提高對井下機車的監(jiān)控和調(diào)度，W改善煤礦的安全生產(chǎn)管理，有著重要的現(xiàn)實意義。
[0005] 隨著井下定位系統(tǒng)的不斷發(fā)展，礦方對井下人機定位提出更高的要求。由原來的 只要求區(qū)域定位，到現(xiàn)在需要達到一定的精度定位，但是原來Zigbee大都是采用場強定 位，但是場強由于遮擋和天線方向性的原因，場強變化很大，使得定位基本上只是實現(xiàn)區(qū)域 定位，有些可通過控制場強，增加密度來減小定位區(qū)域，實現(xiàn)區(qū)域精確定位，但并不是真正 的精確定位。
[0006] 中國專利CN202394390中披露了一種礦用機車交通安全信號控制系統(tǒng)，該控制系 統(tǒng)包括傳感器和控制系統(tǒng)，通過檢測煤車啟用與否來判斷煤車的位置，并且傳遞給紅綠燈 控制器。該方案在實際應(yīng)用中，由于坑道的特殊性，使得信號使用傳感器檢測的準確度較 低，判斷反應(yīng)時間較短，對于安全監(jiān)控實際上不能真正實用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 為克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明提出一種井下智能交通燈控制系統(tǒng)和方法。
[0008] 根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提出了一種井下智能交通燈控制系統(tǒng)，包括機車定位和 交通燈控制器、網(wǎng)絡(luò)交換機、機車定位儀、綜合分站、交通燈L邸顯示屏；其中，機車定位和 交通燈控制器連接到網(wǎng)絡(luò)交換機，用于獲取綜合分站發(fā)送的關(guān)于機車定位儀的位置信息， 并且下發(fā)控制信息到交通燈L邸顯示屏；其中，機車定位儀安裝在機車上，具有唯一的標識 號碼，周期性的發(fā)出廣播包，與信號覆蓋范圍內(nèi)的綜合分站進行精確定位。
[0009] 根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提出一種井下智能交通燈控制方法，包括：機車定位儀 發(fā)出廣播包，綜合分站收到機車定位儀的信息后發(fā)出定位包，機車定位儀收到定位包后自 動回應(yīng)一個定位返回包，并馬上發(fā)送一個數(shù)據(jù)包；當綜合分站收到機車定位儀的定位返回 包和數(shù)據(jù)包后，計算出機車定位儀與自己的距離，然后通過有線將機車定位儀的距離和信 息發(fā)送到上位機；上位機通過多個分站上報的距離信息，得出機車的精確位置，并根據(jù)綜合 分站的地理信息，根據(jù)機車到達路口的先后，通過綜合分站無線控制交通燈變化。
[0010] 本發(fā)明提出一種新的定位技術(shù)，采用線性調(diào)頻擴頻技術(shù)（化1巧Spread Spectrum,CSS)，通過測量飛行時間（T0F)來進行精確定位，定位精度3-5米，通過該種技術(shù) 可W實現(xiàn)井下人員和機車的精確定位。在機車精確定位的基礎(chǔ)上，交通燈控制系統(tǒng)根據(jù)各 類機車的位置，對路口的交通燈按照先到先走的原則進行控制。
【附圖說明】
[0011] 圖1為根據(jù)本發(fā)明的智能交通燈控制系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)圖；
[0012] 圖2是飛行時間計算的使用示意圖；
[0013]圖3A-3C是基于綜合分站獲取機車定位儀的示意圖；
[0014]圖4是機車定位儀的組成電路原理圖；
[0015]圖5是綜合分站的組成結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖6是綜合分站與機車定位儀W及交通燈L邸顯示屏的運行關(guān)系圖。
[0017]為了能明確實現(xiàn)本發(fā)明的實施例的結(jié)構(gòu)，在圖中標注了特定的結(jié)構(gòu)和器件，但該 僅為示意需要，并非意圖將本發(fā)明限定在該特定結(jié)構(gòu)、器件和環(huán)境中，根據(jù)具體需要，本領(lǐng) 域的普通技術(shù)人員可W將該些器件和環(huán)境進行調(diào)整或者修改，所進行的調(diào)整或者修改仍然 包括在后附的權(quán)利要求的范圍中。
【具體實施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明提供的一種井下智能交通燈控制系統(tǒng)和方 法進行詳細描述。
[0019]在W下的描述中，將描述本發(fā)明的多個不同的方面，然而，對于本領(lǐng)域內(nèi)的普通技 術(shù)人員而言，可W僅僅利用本發(fā)明的一些或者全部結(jié)構(gòu)或者流程來實施本發(fā)明。為了解釋 的明確性而言，闡述了特定的數(shù)目、配置和順序，但是很明顯，在沒有該些特定細節(jié)的情況 下也可W實施本發(fā)明。在其他情況下，為了不混淆本發(fā)明，對于一些眾所周知的特征將不再 進行詳細闡述。
[0020] 圖1示出井下智能交通燈控制系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)，如圖1所示，該系統(tǒng)包括機車定位 和交通燈控制器、網(wǎng)絡(luò)交換機、機車定位儀、綜合分站、交通燈L邸顯示屏。
[0021] 其中，機車定位和交通燈控制器可W位于地上，網(wǎng)絡(luò)交換機可W位于地上。其中， 機車定位和交通燈控制器連接到網(wǎng)絡(luò)交換機，用于獲取綜合分站發(fā)送的關(guān)于機車定位儀的 位置信息。其中，機車定位儀安裝在機車上，具有唯一的標識號碼，周期性的發(fā)出廣播包，與 信號覆蓋范圍內(nèi)的綜合分站進行精確定位。
[0022] 其中，多個綜合分站可W有線或者無線布置，綜合分站通過計算飛行時間（T0F)的 方式計算出機車定位儀與綜合分站的距離。
[0023] 其中，T0F的測距原理如圖2所示，Distance={(T1-T2)/2}*C，T1為廣播包發(fā)送 時間，T2為接收從機車定位儀返回的廣播包的時間，C為光速。該計算的測距精度3-5米。 對于井下環(huán)境，把巷道看成是一個一維的環(huán)境，認為巷道是一條直線。單個分站測試出的距 離，認為機車定位儀的位置有2種可能，一種是在綜合分站的左邊，一種是在綜合分站的右 邊，當有2個綜合分站測試出距離，就可W把根據(jù)2個綜合分站的地理信息判斷出機車定位 儀的精確位置。
[0024] 具體實現(xiàn)方式如圖3A-3C所示，圖3A中，綜合分站之間的距離預(yù)知為250米，通過 兩個綜合分站反饋的信息，機車定位儀在分站1的距離為30米，距離分站2為280米，由于 已知分站1在分站2的左邊，所W通過2個分站測試出來的距離，可W分析出機車定位儀 在分站1的左邊30米處。圖3B中示出，通過2個分站測試出來的距離，可W分析出機車定 位儀距離2個分站的距離都小于250米，機車定位儀在2個分站中間，距離分站2為150米 處。圖3C中示出，通過2個分站測試出來的距離，可W分析出機車定位儀在分站2的右邊 30米處。該樣可W看到，通過該方式，不僅可W判斷機車定位儀的距離，還可W判斷機車定 位儀的相對位置，該對于在交叉路口的交通燈控制極為重要。
[00巧]其中，交通燈L邸顯示屏布置在每個有交通管控區(qū)域的交通路口，通過有線或者 無線方式連接到綜合分站，接收