地下铲运机模型车超视距遥控系统的研究pdf

点击次数:   更新时间:2020-01-20 05:18     作者:im电竞

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  科技资讯 2016 NO.30 SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION 信 息 技 术i.1672-3791.2016.30.010 地下铲运机模型车超视距遥控系统的研究 时合生 谢丽明 王巍 (平顶山学院信息工程学院 河南平顶山 467000) 摘 要:地下铲运机超视距遥控技术在地下矿山的开采中具有重要意义,该文依据实际铲运机的工作方式,设计了铲运机的模 型车以及模拟远程控制台,两者之间通过无线网络进行通讯。模型车上的车载电脑通过WIFI接收发送来的遥控指令,将其转换 为CAN总线数据并发送给行驶和转向电机驱动器,使车辆按照要求行驶和转向。实验结果表明,远程控制台能够稳定地控制模 型车进行运动。 关键词 :地下铲运机 超视距遥控 数据通讯 软硬件设计 中图分类号:TD422.4 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2016)10(c)-0010-02 随着地下采矿深度的增加,采矿的环境越来越恶劣,作业人员 2 硬件的设计 的安全问题越来越严峻,应对这一现象,超视距遥控采矿与智能 2.1 系统组成 采矿技术应运而生[1] 。 超视距遥控系统的硬件主要有远程控制平台(包括控制指令 超视距控制LHD作业时,车辆的运行状态和周围的景象等驾 的生成、传输以及人机交互界面显示)、模型车(包括车载电脑、铰 驶信息,通过车上传感器和摄像头获取,经过无线网络传输回基 接角等各类传感器、摄像头)以及无线通讯系统。 站,在地面基站控制台的显示器上显示,驾驶员依据这些信息进 2.2 远程控制平台 行判断,从而发出远程驾驶指令,使LHD进行作业[2] 。 远程控制台应该能够生成遥控控制指令并发送控制指令,设 CAT公司开发出了MineGEMTM 系统;Sandvik公司推出了 计合理的人机界面显示状态参数,从而完成远程操控。遥控控制 Automine系统;Atlas Copco公司研制出了Scooptram Auto- 指令由远程控制台上的模拟量和开关量两种信号元器件形成。控 mation系统。国内在这方面的技术目前比较落后,还没有成熟的 制数据可变的用模拟量来表示,状态明确、无参数变化的控制指 [3] 技术产品问世,主要在高等院校和研究院进行技术上的研究 。 令用开关量来表示。根据铲运机的操控方式,可以将操作指令分 该文以ACY-2A型地下铲运机为依据,设计加工出了电气化 为以下4类。 的模型铲运机,同时设计出了远程控制台,通过在实验场所搭建 (1)状态设定指令。这是控制车辆行动状态的控制指令,通过 无线网络实现通讯,最终完成了超视距遥控的模拟实验。 按钮和旋钮来实现。(2)速度控制指令。用来控制车辆速度的指令, 通过油门和制动踏板来实现车辆行驶速度的控制。(3)铲斗作业指 1 系统的组成及工作原理 令。 铲运机作业需要操作铲斗动作,铲斗有翻转和举升两类动作, 1.1 系统的整体构造 这些指令都是模拟量信号,通过操作台上的右手柄来实现。(4)转 通过设计,地下铲运机超视距遥控系统需要完成以下功能[4]。 向控制指令。该指令为模拟量信号,表达驾驶员转向的意图,通过 (1)柴油发动机的启动、停止;(2)照明和喇叭控制;(3)铲斗的举 左手柄X轴来实现功能。 升和翻转;(4)车辆急停;(5)车辆的速度、制动以及转向控制;(6)车 2.3 模型车 辆工况信息的监控:主要有车速、发动机转速、发动机水温和水 模型车依据实际铲运机设计成铰接车模型,采用四轮独立驱 位、油位显示、发动机润滑油油温、液压系统报警等。 动。车载电脑采用的是联合工控的PPC-3000车载加固平板电脑, 1.2 系统原理 它带有一路WIFI以太网接口和两路USB接口。利用以太网接口 其原理为:操控者在操控台上操控踏板、按钮、手柄等操控机 来接受控制台发送来的控制信号并传输回激光等传感器采集到 构,向控制台上的控制器发送操作信号,控制器采集到控制信号 的信号;车上主控制器通过I/O口检测到各传感器信号并通过 之后,按照协议通过RS232发送到上位机。上位机将接收到的信 CAN总线发送给车载电脑,车载电脑通过主控制器下达控制信 号通过以太网发送到模型车,模型车接收到信号之后转换成 号,从而控制各执行部件的动作,这些执行部件有4个轮边电机驱 CAN信号发送到执行控制器上,从而控制相应的执行机构,使车 动系统、车载电气系统(包括车灯、顶灯、喇叭等设备)以及液压系 辆按要求的车速和路线行驶。模型铲运机的状态参数和周围的 统(铲斗工作的驱动电机以及转向推杆电机)。 场景由各种传感器采集以及前后摄像头拍摄获取,模型车经过 2.4 无线通信 车上的车载电脑接入无线以太网,信号通过无线网络传回到操 无线局域网的功能是实现车载电脑控制系统和远程控制台之 控台的上位机上,从而在上位机上显示,为操控者展现真实的车 间的无线通信,从而实现铲运机超视距遥控。无线网络由多个无 辆驾驶环境。 线AP(Access Point)组成,这些AP的SSID名设置为一个,IP为同 10 科技资讯 SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION 2016 NO.30 科技资讯 SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION 信 息 技 术 一个网段,信道间隔为5。模型车在楼道中行走时,车载电脑的无 4 实验 线网卡会扫描AP的信道并自动切换到信号最好的AP,通讯不会 为了检验超视距系统的控制效果,对模型车进行了多次的场 中断,切换所需时间为几毫秒。 地遥控实验,实验场所为“L”型楼道。通过控制台完成车辆的启 动、加速、恒速、制动、换挡和急停。实验表明,车辆在楼道中能够 3 软件的设计 以超视距的方式实现驾驶,断开重连程序保证了车辆遇到无线网 控制软件是整个系统的核心部分,该系统的远程遥控软件可 络信号不好的时候也能够进行操控。 以分为两部分:一部分是远程控制台基于单片机STM32控制器的 实验结果说明,该超视距遥控操作系统具有良好的遥控驾驶 程序,这部分是为了采集操作机构输入信号,生成遥控指令,并通 功能;控制台对模型车完全可控,操作简便;能够按照设计生成正 过RS232发送给上位机;另一部分是无线通讯程序,这是实现远程 确的远程驾驶指令;能够满足安全性和可靠性的要求。 控制端上位机和车载电脑之间数据的接收和发送。 3.1 单片机STM32程序 5 结语 该系统中采用的单片机编程语言是C语言,选择的软件开发 系统依据实际铲运机设计出远程操控系统和模型车,通过无 平台是IAR,在设计的远程操控系统中,有6路模拟输信号输入,分 线网络系统实现了远程控制。该模拟系统和实际系统的区别在于 别是:控制铲斗姿态两路、控制车辆行驶转向两路以及控制车速和 被控车辆工作环境不一样,实际铲运机工作于恶劣的井下,需要 制动两路;4路开关量输入,包括左右手柄两个使能输入信号、急停 考虑通讯的稳定性和可靠性,这对于无线网络硬件和软件的搭建 信号以及自动/手动信号。根据输入的控制信号,单片机经过处理 提出了更高的要求。该论文的研究对于实际超视距遥控技术具有 后将数据打包通过RS232发送出去,每帧共7个字节。上位机收到 良好的指导意义。 数据之后,如果校验正确,则返回数据0x11以表示数据传输无误; 否则发送数据0x00以表示数据传输错误,要求重新发送。 参考文献 3.2 无线] 战凯,顾洪枢,周俊武,等.地下遥控铲运机遥控技术和精确定 通过网络编程来实现控制端上位机和车载电脑之间的通讯, 位技术研究[J].有色金属,2009,61(1):107-112. 采用C#编程语言,具体实现是采用基于TCP/IP协议的Win- [2] 李伟为,胡天友.地下铲运机遥控控制系统的研究[J].金属矿 dows Socket。为了保证通讯信息的稳定和可靠性,超视距遥控系 山,2008(10):100-102. 统采用的是TCP协议。由于在服务器端和客户端两端,利用Socket [3] 高梦熊.国内外地下金属矿山采矿车辆的现在与未来[J].金属 套接字传输的是连续的字节数据,通讯双方并不知道传输而来的 矿山,2010(8):57-62. 字节代表何种含义,因此必须在传输层定义自己的通讯协议,这 [4] 杨超,刘立,陈树新,等.基于CAN总线的地下铲运机遥控系统 样才能使传输的数据转换为有意义的信息。 的研究[J].矿山机械,2011,39(3):30-33. (上接9页) 据库在应用的过程中,虽然具有一定的优势,同时也伴随着风险, 在,但是不能保证每次攻击都被成功拦截,而数据加密技术能够 存在着安全隐患,直接威胁着用户的隐私和信息安全。做好计算机 有效地提高数据库的安全性能。 数据库的安全保障工作,是其中非常重要的内容。为了保证Oracle 2.3 数据库的恢复 数据库的安全性能,提升数据库的安全系数,既可以采取数据备 在Oracle数据库的使用中,会出现多种故障,主要包括系统故 份,对数据库中的数据进行留存,也可以加强数据库系统中数据恢 障,介质故障和用户故障。系统故障主要是在对其操作时发生操作 复技术和加密技术的使用,降低黑客或者犯罪分子侵入数据库系 系统错误,导致突然停电等意外情况,从而使系统在运行时出现非 统的可能性,防止数据被盗用、篡改和泄露,以保证系统中数据的 正常方式终止,导致内存缓冲区的数据丢失,这种情况外部设备上 的安全,从而确保用户的隐私和信息不丢失也不受侵害。 的数据不会受到损失。一般情况下,数据库在重新启动时,会自动 回复程序中日志文件的记录项目。因此,在数据库发生故障时,用 参考文献 户可以不用对其进行干预。而介质故障是系统运行过程中的硬件 [1] 刘超,张明安,吴伊萌,等.Oracle数据库系统安全技术策略[J]. 设施发生损坏而导致数据库中的数据部分或者全部丢失。此种故 软件,2013(4):101-104. 障对数据库的危害性较大,但是发生的可能性相对较低。介质故障 [2] 魏道洪.浅谈ORACLE 数据库安全技术及其应用[J].计算机 的数据恢复需要通过数据库的管理人员进行手工操作,在其中装 光盘软件与应用,2012(10):158. 入最新的数据库和日志文件备份,并使用恢复命令来完成恢复。用 [3] 何子龙.Oracle数据库安全及安全策略研究[J].现代计算机:专 户故障是指在系统运行过程中,人们对应用程序的操作出现手工 业版,2015(1):22-26. 操作错误,而导致数据库中的数据被删除或者损坏。它的恢复可以 [4] 肖晓明.刍议高校图书馆的业务流程再造[J].图书馆学研究, 按照日志文件记录的内容选择合理的恢复办法,并对用户设置相 2004(9):28-30. 应的权限,从而减少用户故障发生的可能性。 [5] 龚蛟腾.高校图书馆BPR与部门整合[J].图书馆建设,2004(3): 95-97. 3 结语 随着科学技术的不断进步,计算机应用更加广泛,而Oracle数 科技资讯 SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION 11


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