目前，我國礦井下主巷道運輸?shù)淖詣踊潭认鄬^高，但如何對斜坡道內(nèi)的運輸安全進行自動化監(jiān)控，基本上是一個空白點。斜坡道是很多礦山采掘企業(yè)在礦井下單獨修建的一條負水平螺旋形斜坡巷道（即輔助巷道），利用無軌車輛（即卡車、工程車等）運送材料、設備以及人員等。斜坡道與開采層面的平巷形成丁字路口，丁字路口將相鄰兩個彎道形成距離不等的巷段。斜坡道內(nèi)一般為單行道，無法進行車輛交會，一旦出現(xiàn)故障，不僅會嚴重影響車輛的運行效率，而且也存在著較大的安全隱患。 

本監(jiān)控系統(tǒng)運用RFID（Radio Frequency ldentification）射頻識別技術，通過一定頻率的無線射頻方式進行數(shù)據(jù)通訊，以達到自動識別和數(shù)據(jù)交換的目的。射頻識別技術具有較高的通訊速率、較強的抗干擾能力、保密性強、多標簽、遠距離和高速移動物體識別等傳統(tǒng)的“傳感裝置”無可比擬的技術優(yōu)勢，使得它不僅能夠適應井下復雜、惡劣的作業(yè)環(huán)境，而且能夠準確地解決車輛和人員混行識別問題，在系統(tǒng)中加入了各種故障處理方案，從而很好地解決了井下施工的安全隱患。
 
1 系統(tǒng)體系結構 

1.1系統(tǒng)組成 
根據(jù)礦井斜坡道作業(yè)環(huán)境和車輛運行特點，系統(tǒng)的安全性、可靠性、實用性是項目設計的主要原則，本系統(tǒng)利用RFID射頻識別技術對車輛進行自動識別；利用微處理控制技術對交通信號進行自動控制；利用計算機管理技術對車輛的運行軌跡和數(shù)據(jù)進行自動顯示和統(tǒng)計；利用CAN總線技術，支持數(shù)據(jù)處理終端與各檢測分站之間進行網(wǎng)絡通訊。并采取集散式的方式對整個系統(tǒng)進行控制。 

本系統(tǒng)主要由車輛識別、信號控制、信息管理、系統(tǒng)通訊四大單元所組成。很好地實現(xiàn)了對車輛的自動識別、自動控制和對車輛運行軌跡和相關數(shù)據(jù)自動顯示和統(tǒng)計以及數(shù)據(jù)處理終端與監(jiān)控分站之間以及分站相互之間進行通信等功能。 

1.2系統(tǒng)原理 
射頻識別技術是本系統(tǒng)的技術關鍵，主要由電子標簽（Tag）、讀寫器（Reader and Writer）等組成。電子標簽由標簽天線和標簽芯片（包括射頻收發(fā)模塊、控制模塊等）所構成，具有智能讀寫及加密通信等功能，讀寫器由無線收發(fā)模塊、控制模塊和接口電路所構成，用以產(chǎn)生發(fā)射無線電射頻信號，并接收電子標簽發(fā)射回的無線電射頻信號，經(jīng)處理后獲取標簽數(shù)據(jù)信息，以達到自動識別的目的。射頻識別設備采用的是2.4GGHz超高頻工作頻段和有源能量供應模式以及CAN總線通訊技術。 

如圖1所示，系統(tǒng)在斜坡道內(nèi)的每個交通道口設置監(jiān)控分站，當附著車輛標識卡的無軌車輛進入分站發(fā)射天線工作區(qū)域后被激活，同時將載有車輛識別碼的信息，經(jīng)卡內(nèi)發(fā)射模塊發(fā)射出去；接收天線接收到無軌車輛標識卡發(fā)射的載波信號，經(jīng)讀卡器處理后，將車輛的有關信息（識別碼信息和運行位置信息等），通過CAN總線，一方面?zhèn)魉偷叫盘柨刂破?，驅動信號燈進行信號切換，實現(xiàn)分散式控制；另一方面?zhèn)魉偷綌?shù)據(jù)處理終端，由管理軟件進行數(shù)據(jù)處理和運行軌跡顯示，實現(xiàn)車輛有關信息的集中管理。由于斜坡道的丁字道口形成3個行駛方向：①巷內(nèi)上行；②巷內(nèi)下行；③斜坡道至平巷的進出口。故系統(tǒng)是以1臺讀卡器配置3臺天線、3組信號機的設計方案（也可以用3臺讀卡器配置3臺天線、3組信號機的設計方案，具體由現(xiàn)場環(huán)境定），而斜坡道的進、出口分站，則只需配置1臺讀卡器、1臺天線、1組信號機（根據(jù)各礦山斜坡道的結構不同，還可在有些礦山斜坡道內(nèi)設有錯車道）。 

2 系統(tǒng)故障處理 

該系統(tǒng)中，射頻識別采用超高頻、有源能量模式、擴頻方式、光電隔離等技術措施，避免了檢測信號的誤報和多徑抗干擾，提高系統(tǒng)的抗干擾能力；系統(tǒng)通訊采用CAN總線技術，短幀傳送，傳輸時間短，受干擾概率低，每幀信息都有CRC校驗及其它檢錯措施，數(shù)據(jù)出錯率極低，保證了系統(tǒng)的可靠性；系統(tǒng)采用了分站式監(jiān)控方式，當某一監(jiān)控分站出現(xiàn)故障，不影響總線上其它節(jié)點交通信號控制的正常運行；設備選型考慮到井下工況環(huán)境的特殊要求。但為了證了系統(tǒng)的安全性，我們?nèi)婵紤]了可能出現(xiàn)的故障，設計了相應的故障處理方案，使得系統(tǒng)具備故障自動診斷功能。 

2.1車輛故障處理 
車輛故障報警的技術處理為：事先對車輛經(jīng)過每個巷段的平均時間間隔進行測試，并在控制程序中加以設定。當進入某一巷段的車輛在設定的時間間隔內(nèi)，未通過巷段出口被讀卡器天線所檢測，則被認為車輛在巷段內(nèi)出現(xiàn)故障。當車輛出現(xiàn)故障停滯于巷段內(nèi)時，系統(tǒng)將啟動聲、光報警，并在數(shù)據(jù)處理終端提示出故障的具體巷段。在故障時間內(nèi)，可采取緊急措施將車輛置入某一錯車道內(nèi)，并亮起該錯車道的紅燈，以免造成交通堵塞和所有車輛的停滯。 

2.2信號故障處理 
信號燈故障的技術處理為：通過信號控制器中的控制單片機定時對信號燈進行自動檢測，發(fā)現(xiàn)故障立即報告給數(shù)據(jù)處理終端進行聲、光報警，并在數(shù)據(jù)處理終端提示信號燈發(fā)生故障的所在具體位置。在信號燈出現(xiàn)故障時，車輛調度管理人員可進行人工干預，手工切換信號燈，并配合語音通信系統(tǒng)進行人工車輛調度，當巷段內(nèi)故障排除后，系統(tǒng)再轉入信號的自動控制。在人工干預期間，由于車輛識別系統(tǒng)仍在工作，原有的車輛運行數(shù)據(jù)仍被系統(tǒng)所保存。所以，當轉入系統(tǒng)自動控制時，無損于系統(tǒng)對車輛運行數(shù)據(jù)的管理。 

2.3網(wǎng)絡故障處理 
總線控制器中的CPU定時對CAN總線網(wǎng)絡進行檢測，如發(fā)現(xiàn)通信中斷：一方面驅動所在監(jiān)控分站的報警程序，驅動信號燈的紅燈不停地閃爍進行報警，表示系統(tǒng)出現(xiàn)通信故障，提醒車輛駕駛人員引起注意；另一方面上傳給數(shù)據(jù)處理終端，以便車輛調度管理員通知系統(tǒng)維護人員采取應急措施。
 
2.4標識卡電壓檢測 
車輛標識卡中的單片機控制器內(nèi)部電路帶有電壓檢測功能，當車輛標識卡的電壓不足時，系統(tǒng)將以預設的標識在數(shù)據(jù)處理終端進行顯示提示，并在數(shù)據(jù)處理終端提示出故障的具體巷段，通知系統(tǒng)維護人員處理該問題。 

2.5其他故障處理 
對車輛誤闖紅燈、兩端車輛同時進入巷道、車輛故障停滯于巷道等異常情況，計算機終端將以聲、光兩種模式給予提示，并采取相關緊急措施處理故障，以免造成交通事故。 

由于CAN節(jié)點具有自動離線功能，當CAN總線上某節(jié)點出現(xiàn)事嚴重的錯誤情況，該節(jié)點將自動離線，其它節(jié)點不受影響，并在數(shù)據(jù)處理終端進行顯示提示。 

3 結束語 

由于本系統(tǒng)的識別對象是高速運動車輛物體，要求系統(tǒng)具有較高的讀寫速度、較好的識別精度以及通訊品質，同時要保證系統(tǒng)在出現(xiàn)緊急狀況和故障時要有一定的自處理能力。本文中所列的各種故障處理方案涵蓋了系統(tǒng)中可能出現(xiàn)的各種情況，使其不僅具有很好的行業(yè)示范價值，而且具有極大的應用空間和發(fā)展前景。正是由于具備以上故障處理方案，目前本系統(tǒng)已安全地投入實際使用，并已形成備案標準。