智慧矿山斜井

1、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

2、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日全国大学生物联网设计竞赛设计文档 摘要设计作品名称摘 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- I - 全国大学生物联网设计竞赛设计文档 目录目 录摘 要I第一章 设计需求分析11.1 项目开发背景11.2 系统基本结构11.3 本文组织结构2第二章 特色与创新32.1 作品特色32.2 作品创新3第三章 功能规划4

3、3.1 系统拓扑结构43.2 系统需求分析5第四章 硬件组成74.1 二级标题74.1.1 三级标题7第五章 软件架构和开发环境85.1 系统数据流分析85.1.1 井上智能网关数据流分析85.1.2 井下智能网关数据流分析95.1.3 监控终端数据流分析105.2 网关任务划分115.2.1 井上网关任务划分115.2.2 井下终端任务划分135.3 数据库设计145.4 操作界面设计165.4.1 网关界面设计165.4.2 PC端操作界面设计16第六章 数据传输技术应用186.1 数据帧格式设计186.2 重要流程的详细设计思路19第七章 总结25参考文献26- II - 全国大学生物联

4、网设计竞赛设计文档 第一章第一章 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

5、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C/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

6、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

7、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

8、纳。2全国大学生物联网设计竞赛设计文档 智慧矿山斜井第二章 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

9、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 本章小结本章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。3全国大学生物联网设计竞赛设计文档 作品名称第三章 功能规划3.1 系统拓扑结构本项目的拓扑结构见图3.1所示。图3.1 系统拓扑结构从图中可以看出，系统由五大部分构成，即井上智能网关、井下终端、斜井终端A、斜井终端B、PC数据库服务器等。每一模块都配有一个Zigbee无线通信模块，可将它们划分为Zigbee-井上端、Zigbee-井下端、Zigbee-A端、Zig

10、bee-B端、Zigbee-PC端。各部分的具体组成包括下面各部分：（1）井上智能网关：由ZigBee无线通信模块、智能网关、卷扬机、喇叭、GSM模块、触摸屏模块、RFID模块、人行到步进电机等组成；（2）PC数据库服务器：由ZigBee无线通信模块、PC机、数据库模块等组成；（3）斜井终端A：由ZigBee无线通信模块、安全门1控制电机、井上门控制电机、红外传感器模块等组成；（4）斜井终端B：由ZigBee无线通信模块、RFID模块、安全门2控制电机、红外传感器模块等组成；（5）井下终端：由ZigBee无线通信模块、温湿度传感器、气体传感器、测重压力传感器、喇叭模块、井下终端、LCD模块等组

11、成；3.2 系统需求分析本系统总体功能如图3.2所示，系统的功能主要包括四个部分，即安全监控、门禁系统、生产监测、数据库管理。图3.2 系统功能结构图（1）安全监控智慧斜井能实时采集所处位置的温湿度、危险气体浓度、矿车在斜井中的运行状态及位置等，使用无线方式传送到LCD显示端及PC端，在LCD端上使用数字和图形两种方式实时显示；智慧斜井井壁配有红外监测模块，能够实时监控矿车上下斜井的状况，若矿车在运作过程中发生跑车，系统能够立即执行智能关闭阻挡门，防止矿车跑车造成的任何人员的伤害及财产损失；同时使用无线方式进行数据通信，使得井上井下第一时间得知跑车情况，得以无线报警及尽快处理意外；即系统能够安

12、全监测斜井井下作业环境及防斜井跑车的安全监控功能。（2）门禁系统智慧斜井系统通过RFID技术，读卡器模块对进入井下人员的RFID卡进行识别记录，实现井下工作人员出入井的管理；同时门禁系统通过控制井下人员与矿车的不同时使用斜井通道，即实现了当矿车在斜井上下期间拒绝任何人员进出斜井通道；门禁系统还具有对矿车超载检测的监控功能，通过测重传感模块，门禁能够禁止过载矿车通行斜井通道进一步保障了斜井的安全有序工作 。即系统能够实现人车的出入监控管理。（3）生产监测智慧斜井系统能够与测重传感及PC机上的生产数据库等模块之间使用无线方式进行数据的通信；即实现了智慧斜井系统对矿井人员考勤，矿井生产作业记录等生产

13、监测到的管理功能。3.3 本章小结本章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。6全国大学生物联网设计竞赛设计文档 作品名称第四章 硬件组成4.1 网关硬件设计4.2 斜井终端硬件设计4.3 井下终端硬件设计4.4 PC端无线通信模块硬件设计4.5 本章小结本章对系统的网关、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。7全国大学生物联网设计竞赛设计文档 第一章第五章 软件架构和开发环境5.1 系统数据流分析5.1.1 井上智能网关数据流分析井上智能网关的数据流图如图5.1所示，从图中可以看出其数据可分为以下几

14、条主要的处理路径。（1）环境数据环境传感器zigbee（发送）； （网关） zigbee（接收）数据处理lcd显示（lcd显示数据）；（2）井下显示（网关）lcd显示数据数据处理zigbee（发送） ； （井下监测）zigbee（接收）lcd显示；（3）红外数据红外传感器zigbee（发送）； （网关） zigbee（接收）数据处理lcd显示（lcd显示数据）；（4）RFID数据RFID传感器zigbee（发送）； （PC） zigbee（接收）读取数据库数据>zigbee（发送）（人员信息）； （网关） zigbee（接收）数据处理lcd显示（lcd显示数据）；（5）安全门控制（网关）

15、数据处理zigbee（发送）； 井通道）zigbee（接收）电机运作；图5.1 井上网关数据流图5.1.2 井下智能网关数据流分析井下智能网关的数据流图如图5.2所示，可以将其处理过程分为以下几个路径：（1）系统周期性读取温度传感器、湿度传感器、气敏传感器和压力传感器的数据，并将对应的数值经生成显示的处理之后，在LCD上显示出来；同时，这些数据还被打包之后经Zigbee模块发送出去。（2）压力传感器的数据还将作为矿车载重数据，进行是否超载的判断，判断结果也会在LCD上显示出来，同时也会被打包后经Zigbee发送出去。（3）Zigbee接收到的数据，经解析之后，可能获得四种数据：报警信息：在生成

16、相应报警命令之后，发给喇叭，进行报警。RFID信息：将提取ID信息，被打包后经Zigbee发给数据库服务器。入口门开关信息：根据该信息修改当前通道状态数据存储。数据库数据：来自数据库的数据属于对RFID刷卡身份的认定结果，可根据该结果来确定是否开井下人行门，如果认证错误，则在LCD上显示提示信息。时钟数据：整个系统的时钟由服务器来统一核准，当Zigbee数据为时钟数据时，将存储到RTC之中。此外，RTC的数值也将被读取出来，在LCD上显示出来。图5.2 井下网关数据流图5.1.3 监控终端数据流分析由于本项目基于斜井模型开展设计，因此，斜井长度有限，在模型中仅设置了2个监控终端，其数据流图如图

17、5.3所示。从图中可以看出，其数据处理流程主要有两个方面。首先，当Zigbee模块收到数据后，经解析生成对安全门、入口门、人行门的开关门命令，控制三个门的开关；红外传感器及RFID读卡器读取到传感器数据之后，将其打包，然后由Zigbee模块发送给网关及数据库服务器。图5.3 监控终端数据流图5.2 网关任务划分5.2.1 井上网关任务划分按照DARTS设计方法的任务划分原则，可以在图5.2所示的井上网关数据流图的基础上进行任务划分，得到如图5.4所示的任务划分图。进一步识别任务之间通信方式，可以定义出任务之间的接口，可得到图5.5所示的井上网关任务结构图。从图9可以看出，井上网关总共需要创建9

18、个任务，任务相互之间可通过消息邮箱、消息队列等机制进行通信，其具体的任务名称及其功能见表5.1所示。表5.1 井上网关任务说明表序号任务名称功能1Zigbee任务负责接收和发送Zigbee数据2LCD显示任务负责按照显示需求在LCD上显示内容3矿车监控任务负责对矿车的运行状况进行监控4人行管理任务负责对上人行门的开关进行控制5GSM任务负责接收来自GSM的数据或向GSM发送数据6卷扬机任务负责控制卷扬机的运行7密码任务负责对射频卡的密码进行认证和识别等8RTC任务负责维护系统实时时钟9喇叭任务负责使用喇叭报警图5.4 井上网关任务划分图图5.5 井上网关任务结构图5.2.2 井下终端任务划分同

19、理，对于井下终端也可以按照DARTS的任务划分原则，得到图5.6所示的任务划分图，在此基础上可以得到图5.7所示的任务结构图。图5.6 井下网关任务划分图井下终端的功能可以划分为7个任务，相互之间通过消息邮箱、消息队列和信号量等方式进行通信，其具体的任务组成及其功能如表5.2所示。表5.2 井下网关任务说明表序号任务名称功能1Zigbee任务负责接收和发送Zigbee数据2LCD显示任务负责按照显示需求在LCD上显示内容3人行管理任务负责对上人行门的开关进行控制4温湿气分析任务负责对从传感器采集的数据进行分析5压力分析任务负责对矿车载重是否超载的分析6RTC任务负责维护系统实时时钟7喇叭任务负

20、责使用喇叭报警图5.7 井下网关任务结构图5.3 数据库设计本系统使用上位机作为数据库服务器，生产运行的各种数据均存储在数据库中，且提供了丰富的数据查询功能，使得生产管理人员可以及时了解斜井的工作状态、一定时期的出矿量等信息。本系统中使用了VC+开发数据库前台软件，后台使用了SQL Server数据库。数据库的E-R图如图5.8所示。从图中可以看出，数据库系统主要存储了以下数据。（1）井下作业环境数据：温度数据、湿度数据、危险气体含量数据；（2）人员考勤数据上班人员（井下人员）记录；职工考勤记录；（3）生产作业检测数据：生产矿量记录；生产作业次数记录；跑车事故记录；（4）斜井通道交通情况人使用

21、通道：行人数目&运行方向；车使用通道：矿车的运行方向、运行位置、运行速度、载重数据；员工打卡记录考勤编号姓名性别年龄打卡完成时间日期时间段工时状态采样时间温度湿度有害气体浓度矿车时间毛重净重产量日期数量日产量系统日志时间错误码报警信息系统响应11NN图5.8 数据库E-R图5.4 操作界面设计5.4.1 网关界面设计系统在井上网关和井下网关都配备了LCD显示屏，可在其上显示环境参数、工作状况及矿车运行位置灯信息，具体见图5.9所示。 图5.9 网关界面5.4.2 PC端操作界面设计本系统在PC端提供了专用的操作软件，可与数据相连，实时了解斜井工作状况，图5.10到图5.12给出了该软件

22、的一些操作界面设计图。图5.10 PC端主界面图5.11 智慧斜井监控软件-员工信息管理界面图图5.12 智慧斜井监控软件-设置界面图5.5 开发环境5.5.1 主控模块主控模块选用意法半导体公司开发的STM32主控芯片，它是一款基于专为要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式应用专门设计的ARM Cortex-M3内核芯片，采用意法半导体独有的两大节能技术：130nm 专用低泄漏电流制造工艺和优化的节能架构，提供业界领先的节能性能。该系列属于意法半导体阵容强大的 32 位 STM32 微控制器产品家族，该产品家族共有200余款产品，全系列产品共用大部分引脚、软件和外设，优异的兼容性为开发人员带来最

23、大的设计灵活性。5.5.2 嵌入式操作系统本项目选用C/OS-II实时操作系统，它是一种基于优先级的抢占式多任务实时操作系统，包含了实时内核、任务管理、时间管理、任务间通信同步（信号量，邮箱，消息 队列）和内存管理等功能。它可以使各个任务独立工作，互不干涉，很容易实现准时而且无误执行，使实时应用程序的设计和扩展变得容易，使应用程序的设计过程大为减化。C /OS-II是一个完整的、可移植、可固化、可裁剪的抢占式实时多任务内核。C/OS-II绝大部分的代码是用ANSI的C语言编写的，包含一小部分汇编代码，使之可供不同架构的微处理器使用。至今，从8位到64位，C/OS-II已在超过40种不同架构上的

24、微处理器上运行。C/OS-II已经在世界范围内得到广泛应用，包括很多领域， 如手机、路由器、集线器、不间断电源、飞行器、医疗设备及工业控制上。实际上，C/OS-II已经通过了非常严格的测试，并且得到了美国航空管 理局（Federal Aviation Administration）的认证，可以用在飞行器上。这说明C/OS-II是稳定可靠的，可用于与人性命攸关的安全紧要（safety critical）系统。除此以外，C/OS-II 的鲜明特点就是源码公开，便于移植和维护。5.5.3 开发环境及调试工具本项目的开发环境采用Keil-MDK，Keil-MDK是德国知名软件公司Keil（现已并入AR

25、M 公司）开发的微控制器软件开发平台，是目前ARM内核单片机开发的主流工具。Keil提供了包括C编译器、宏汇编、连接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器在内的完整开发方案，通过一个集成开发环境（uVision）将这些功能组合在一起。uVision当前最高版本是uVision5,它的界面和常用的微软VC+的界面相似，界面友好，易学易用，在调试程序，软件仿真方面也有很强大的功能。因此很多开发ARM应用的工程师，都对它十分喜欢。本项目选用J-Link及串口调试工具作为下载调试工具。J-Link是SEGGER公司为支持仿真ARM内核芯片推出的JTAG仿真器。配合IAR EWAR，ADS，KE

26、IL，WINARM，RealView等集成开发环境支持所有ARM7/ARM9/ARM11,Cortex M0/M1/M3/M4, Cortex A4/A8/A9等内核芯片的仿真，与IAR,Keil等编译环境无缝连接，操作方便、连接方便、简单易学，是学习开发ARM最好最实用的开发工具。串口调试助手是串口调试相关工具，有多个版本。如：友善串口调试助手，支持9600，19200等常用各种波特率及自定义波特率，可以自动识别串口，能设置校验、数据位和停止位，能以ASCII码或十六进制接收或发送任何数据或字符，可以任意设定自动发送周期,并能将接收数据保存成文本文件，能发送任意大小的文本文。5.5.4 分析

27、与设计方法的选取本项目所设计系统属于强实时系统，因此，应按照实时软件的分析与设计方法来进行相关软件的设计，此处，采用了DARTS分析与设计方法，该设计方法是结构化分析/结构化设计的扩展,它给出任务划分的方法,并提供定义任务间接口的机制。DARTS设计方法使用任务构架图来显示系统分解为并发任务的过程。如图2所示。图2任务架构图表示法DARTS设计的步骤如下：（1）在需求分析的基础上以数据流图（Data flow diagram ）作为分析工具分析系统的数据流，将系统分解到足够深度，识别主要的子系统和各个子系统的主要成分；（2）根据数据流图识别出系统相对独立的功能，进行任务划分（Decomposi

28、tion into Tasks），将其抽象成一个个系统任务。划分任务的原则包括I/O依赖性、功能的实践关键性、计算需求、功能内聚、时间内聚等；（3）定义任务间的接口（Definition of Task Interfaces）。在数据流图中，接口以数据流和数据存储区的形式存在，在DARTS中有两类任务接口模块：任务通信模块和任务同步模块，分别处理任务间的通信和任务间的同步，DARTS使用消息队列机制完成这两项功能；（4）任务设计（Task Design），确定每个任务的结构,画出每个任务的数据流图，从中导出任务的模块结构图，并定义各模块的接口，给出每个模块的程序流程图。5.6 本章小结本章在对

29、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。20全国大学生物联网设计竞赛设计文档 第一章第六章 数据传输技术应用6.1 ZigBee协议栈Z-Static简介在本文所设计的无线传感器网络中选用了ZigBee技术作为无线通信技术，所使用的射频芯片是美国TI公司的CC2530。TI公司给出了ZigBee通信的整体解决方案，为CC2530的使用提供了ZigBee协议栈Z-Static。该协议栈内部基于一个操作系统抽象层OSAL(Operating System Abstraction Layer)来构建系统，运行时采用事件轮询的机

30、制，系统启动，完成初始化之后，进入低功耗状态。当有事件发生时，将进入事件处理，处理完成之后，再次回到低功耗状态。Z-Static协议栈提供了多任务的机制，采用时间片轮转调度的方式来处理任务。6.2 应用层数据帧格式设计本系统中数据的传输采用基于Zigbee技术的无线通信方式，不同模块之间的操作和数据需按照统一的数据帧格式打包和解析，因此设计了如下的数据帧格式。（1）基本格式Byte 0Byte 1Byte 2Byte10类型码数据帧长度根据具体类型其长度不同类型码包括：控制码（0x01）、数据码（0x02）、反馈码（0x03）、路由码（0x04）、紧急（0xff）。（2）控制码Byte 0By

31、te 1Byte 2Byte 3Byte 4Byte 50x01数据帧长度目的Zigbee短地址目标动作目标包括：井上人行门（0x01）、井上车行门（0x02）、井下人行门（0x03）、井下车行门（0x04）、安全门1（0x05）、安全门2（0x06）、卷扬机（0x07）。动作包括：开门（0x01）、关门（0x02）、启动（0x03）、停止（0x04）。（3）数据码Byte 0Byte 1Byte 2Byte 3Byte 4Byte 50x02数据帧长度目的Zigbee短地址数据源数值数据源包括：温度传感器（0x01）、湿度传感器（0x02）、气敏传感器（0x03）、压力传感器（0x04）、R

32、FID井上（0x05）、井下RFID（0x06）、红外对管1（0x11）、红外对管2（0x12）、红外对管3（0x13）、红外对管4（0x14）、红外对管5（0x15）、红外对管6（0x16）、红外对管7（0x17）、红外对管8（0x18）、红外对管9（0x19）、红外对管10（0x1A）、红外对管11（0x1B）。数值：对于红外对管，当其被触发（挡住）时，数值为0x01；其他数据源的数值根据具体情况而定。（4）反馈码Byte 0Byte 1Byte 2Byte 3Byte 40x03数据帧长度目的Zigbee短地址有效信息反馈码主要用于上位机对射频卡身份的认定反馈信息，有效信息=1：表示认证

33、通过，有效信息=0：表示认证未通过。（5）路由码Byte 0Byte 1Byte 2Byte 30x04数据帧长度源Zigbee短地址路由码的作用是各Zigebee模块向协调器节点汇报自己的短地址，以便协调器节点构建路由表。（6）紧急码Byte 0Byte 10xff0xff当系统检测到跑车故障发生之时，将以广播的方式紧急发送2个字节的0xff，各模块在收到该数据之后，将紧急关闭所有的门，实时安全保护。6.3 重要流程的详细设计思路（1）Zigbee通信系统存在6个ZigBee无线通信端，图6.1给出了其通信过程的示意图。ZigBee井上网关端：（位于井上出口处）（即系统的信息处理中心）需要接

34、收的信息类型：LCD屏显示的所有内容信息（如温湿度气体数据、井下作业数据、矿车位置等数据）、所有数据库存储的信息（如：生产及考勤信息、通道人车通行情况信息等）；需要发送的信息类型：控制车行门及人行门的控制信息、LCD屏显示的所有内容信息；ZigBee-PC端：（位于井上控制室）需要接收的信息类型：所有数据库需要存储的信息（如：生产及考勤信息、通道人车通行情况信息等）需要发送的信息类型：所有数据库需要存储的信息（如：生产及考勤信息、通道人车通行情况信息等）ZigBee-A端：（位于斜井监控终端1）需要接收的信息类型：控制车行门及人行门的控制信息；需要发送的信息类型：多个红外监测数据，RFID读取

35、的数据；ZigBee-B端：（位于斜井监控终端2）需要接收的信息类型：控制车行门及人行门的控制信息；需要发送的信息类型：多个红外监测数据，RFID读取的数据；ZigBee-井下网关端：（位于井下出口处）需要接收的信息类型：无；需要发送的信息类型：温度数据、湿度数据、危险气体含量数据、载重数据；图6.1 ZigBee信息通信图（2）上下井分析人员下井人员下井的处理流程如图6.2所示。系统使用RFID技术对人员身份进行确认；通过ZigBee模块获取斜井通道是否有矿车在通行，实现人车分行；如果没有矿车在上下井，则允许通行，此时通过ZigBee模块发送人员信息记录到PC端的数据库中；接着控制人行通道的

36、门开启，此时人员就可以开始进入下井的通道了；停留片刻后，入口的门就会关闭；当人员到达井下出口时也需要使用RIFD进行确认；此时系统会判别通道是否还有其他人在通行如果没有才会关闭所有人行门；倘若现在后面还有其他人员下井，此时他们也是会使用RIFD（RIFD属于中断信号），系统重复上面类似的过程； 图6.2 人员下井处理流程图 图6.3 矿车下井处理流程图矿车下井：矿车下井处理流程如图6.3所示。系统根据斜井状况来确定是否允许矿车进入斜井。如果没有人员在上下井，则允许通行，此时通过ZigBee模块发送矿车信息记录到PC端的数据库中；接着控制矿车通道的门开启，此时矿车就可以开始进入下井的通道了，卷扬机也伴随着一起开始工作了；在矿车开始下井时，智慧斜井系统此时就发挥了核心的安全监测作用：斜井通道的两侧的红外对管能实时监测矿车的行进位置，通过ZigBee发送到系统的网关信息处理端，同时井上下的LCD屏幕能够实时显示；倘若此时矿车发送了跑车事故，系统通过监测矿车的下井速度，发送跑车警报，马上关闭所有矿车未经过的安全门，关闭卷扬机等，禁止任何人进入现场，进入等