矿山车辆调度导航系统

1.一种矿山车辆调度导航系统，它包括进行远程监控的调度中心，和调度中心配合设置有装载于车辆的车载监控终端系统，该终端系统包括：主机、电源线、GPS天线、GSM天线、车辆状态信号量采集接口、音频输入输出接口、RS-485/RS-232通信接口以及两个USB接口；
车辆状态信号量采集接口随时监控车辆工作过程中刹车信号、水温高报警信号、油温高报警信号、油位报警信号和车灯信号状态信号量的变化，主机定时查询这些信号量，并通过GSM网络传给监控中心，所有信号量采集线均经过光电隔离内连至CPU或I/O扩展口；
RS-485/RS-232通信接口采集车辆上其他带相同接口设备的数据，车载终端可实时读取电表里的电流、电压以及累计耗电量数据，并通过GSM网络传给调度中心；
所述车载监控终端系统设置有两个USB接口，一个主USB接口和一个从USB接口，主USB接口外接键盘或鼠标，用于管理员参数输入和短信中文输入，从USB接口用于程序的升级和地图的更新，供监控中心进行地图更新；
所述车载监控终端系统的主机包括：工控主板、扩展板、液晶屏、触摸屏和各种外部连接线及设备；
工控主板为通用型工业级嵌入式主板，配置有200MHz以上CPU，64MB以上板载Flash，
64MB以上SDRAM，集成GPIO口、串口、USB口、LCD接口、CF卡接口、触摸屏控制器接口和AUDIO的功能；
扩展板提供电源转换电路、GSM/GPRS模块电路、GPS模块电路、语音芯片电路、功放电路、信号量数据采集电路，扩展板通过连接线与工控主板的电源、串口和GPIO口接口相连；
液晶屏显示操作菜单、工作区域地图及车辆位置，触摸屏用于驾驶员的操作；
其特征在于，工控主板是程序装载与执行的核心，提供各种外设接口，它由扩展板提供+5V的电源，通过RS232串口COM1、COM2、COM3分别与扩展板的GPS模块电路、GSM/GPRS模块电路以及语音芯片电路进行数据通信，通过CF卡安装操作系统、并存储数据文件，通过GPIO口控制扩展板中的相关器件，并定时查询扩展板中数据采集电路的状态，通过USB口、RS485/232通信接口、触摸屏控制器接口、液晶屏接口和AUDIO口与各种外设相连。
2.根据权利要求1所述的矿山车辆调度导航系统，其特征还在于，电源转换电路由电源芯片LM2596-12，LM2596-5，RT9161-33，RT9183-ADJ各一个组成，所述矿山车辆调度导航系统要求外界提供24V直流电源。
3.根据权利要求2所述的矿山车辆调度导航系统，其特征还在于，电源转换电路LM2596-12芯片将24V转换为12V，向功放电路和液晶屏背光灯供电；LM2596-5芯片将
24V转换为5V，给工控主板及扩展板上5V电路供电；RT9161-33芯片将5V转换为3.3V；
RT9183-ADJ芯片将5V转换为3.7V，向无线通信单元，即GSM/GPRS模块电路供电，并通过串口将定位信息传给CPU处理；GSM/GPRS模块电路能运行在GSM/GPRS两种类型网络，通过软件控制进行实时切换，GSM/GPRS模块电路通过串口与CPU进行数据通信，音频输入输出通过功放芯片与麦克风和喇叭相连，实现通话和收发短消息功能，全球卫星定位系统模块和GSM/GPRS模块电路的电源控制和复位控制由CPU的GPIO口控制来实现，语音芯片电路主要实现短消息的自动播报以及相关操作的声音提示，通过串口与CPU通信。
4.根据权利要求1所述的矿山车辆调度导航系统，其特征还在于，功放电路包括：MIC端的音频输入信号通过LM386A功放芯片进行放大后连接到GSM/GPRS模块电路的音频输入引脚，GSM/GPRS模块电路的音频输出信号通过TDA1519B功放芯片进行放大，然后通过喇叭输出，数据采集电路采集车辆上各种有用的电平信号，通过光耦进行隔离，将外界的24V的信号量转换为3.3V的信号量，然后通过GPIO口传给CPU。

矿山车辆调度导航系统\n技术领域\n[0001] 本发明涉及一种矿山车辆调度导航系统，具体的说，它是基于GPS全球卫星定位系统和矿山道路、调度信息结合应用的车载监控终端系统，它是根据矿山道路的实际信息，用专用软件绘制地图并编辑成道路文本文件，然后通过USB接口下载到车载终端。当车辆在矿山行驶时，不定时或者定时地向监控中心发回位置信息，一旦车辆驶出实际指定路线时，自动上传报警信息，监控中心收到位置报警信号后，在作记录的同时，通过无线语音平台通知驾驶员，纠正行驶路线，保护人员、车辆及物资安全。\n背景技术\n[0002] 目前矿山车辆的调度基本上采用传统的无线语音调度，个别车辆安装了GPS监控、调度车载单元，但没有车辆越界报警功能，更不具备地图指示功能，这种技术的缺陷是有机会造成国家、集体的矿山物质流失，更严重时可能酿成交通事故，对人身安全产生伤害。\n[0003] 发明创造的内容\n[0004] 本发明的目的在于针对上述缺陷，提供一种矿山车辆调度导航系统，具体的说，它是基于GPS和矿山道路、调度信息结合应用的车载监控终端，它通过对行驶道路信息的明示，以及对驾驶人员的驾车安全提示、对天气气象信息的预告，减少交通事故的发生，从而使得矿山交通真正做到“预防为主”，这样能从人、车、路及交通环境四个方面入手，从技术上解决了后患的发生。\n[0005] 本发明的技术方案如下所述：提供一种矿山车辆调度导航系统，它包括进行远程监控的调度中心，其特征在于，和调度中心配合设置有装载于车辆的车载监控终端系统，该终端系统包括：主机、电源线、GPS天线、GSM天线、车辆状态信号量采集接口、音频输入输出接口、RS-485/RS-232通信接口以及两个USB接口。\n[0006] 车辆状态信号量采集接口可随时监控车辆工作过程中各种状态信号量的变化，比如汽车上的刹车信号、水温高报警信号、油温高报警信号、油位报警信号、车灯信号等。主机定时查询这些信号量，并通过GSM网络传给监控中心，以便进行实时监控和历史数据查询与分析，并且所有信号量采集线均经过光电隔离内连至CPU或I/O扩展口。\n[0007] RS-485/RS-232通信接口可采集车辆上其他带相同接口设备的数据，比如电机车上数字电表。车载终端可实时读取电表里的电流、电压以及累计耗电量等数据，并通过GSM网络传给调度中心。\n[0008] 为了操作方便，车载终端提供两个USB接口：一个主USB接口和一个从USB接口，主USB接口可接键盘或鼠标，用于管理员参数输入和短信中文输入，避免了安装的繁琐；从USB接口用于程序的升级和地图的更新，供监控中心进行地图更新。\n[0009] 根据上述特征的本发明，其特征还在于，所述车载监控终端系统的主机包括：工控主板、扩展板、液晶屏、触摸屏、各种外部连接线及设备。\n[0010] 工控主板为通用型工业级嵌入式主板，功耗低，200MHz以上CPU，64MB以上板载Flash，64MB以上SDRAM，集成GPIO口、串口、USB口、LCD接口、CF卡接口，触摸屏控制器接口、AUDIO等功能。\n[0011] 扩展板提供电源电路、GSM/GPRS模块电路、GPS模块电路、语音芯片电路、功放电路、信号量数据采集电路等。扩展板通过连接线与工控主板的电源、串口、GPIO口等接口相连。两块板的结构可保证系统工作稳定与可靠，并便于车载终端的硬件改进与功能扩展。\n[0012] 液晶屏显示操作菜单、工作区域地图及车辆位置，触摸屏便于驾驶员的操作。\n[0013] 根据上述技术特征的本发明，其有益效果在于，本发明安装在矿山用运输汽车、电铲、电机车、装载机等设备上，能对车辆的位置、速度、运行状况以及驾驶员的操作过程进行实时记录和存储，并通过无线通信方式将这些信息实时传到调度中心，而且它还能接收调度中心发来的各种调度指令，通过声光提示驾驶员按调度命令操作，它能极大地提高矿山车辆装载、运输的效率和安全性，减少事故的发生。\n附图说明\n[0014] 下面结合附图和实施方式对本发明详细加以描述。\n[0015] 附图1本发明车载终端系统与监控中心的信息交换示意图；\n[0016] 附图2本发明的主机外部结构示意图；\n[0017] 附图3本发明的主机原理框图；\n[0018] 附图4本发明的扩展板电路图。\n[0019] 在图中，I、车辆；II、调度中心；III、车载终端；III-1、主机正面；III-2、主机底面；IV、工控主板；V、扩展板\n具体实施方式\n[0020] 整个矿山车辆调度导航系统包括括调度中心和车载终端，车载终端与调度中心的相互关系如附图1所示，车载终端安装在矿山车辆上，实时地将车辆的位置、速度以及工作状态等信息传给调度中心，而调度中心实时监控矿区内所有的工作车辆，向各个车辆派发工作指令，并通过数据库对车辆的数据进行存储、统计和分析。\n[0021] 本发明的主机外观结构如附图2所示，它包括外壳11、液晶屏和触摸屏1、GSM天线接口2、GPS天线接口3、SIM卡插口4、音频输入输出口5外接扬声器和麦克风、RS483/232接口6、数据采集接口7、电源接口8以及主USB口9和从USB口10，主USB口9可外接键盘或鼠标，从USB口10可外接笔记本电脑进行程序、地图升级。\n[0022] 本发明的主机包括工控主板、扩展板、液晶屏、触摸屏、各种外部连接线及设备。\n[0023] 主机原理框图如附图3所示，方框表示主机内的主要器件，带箭头的连线表示各器件间的数据和控制信号的流向。\n[0024] 工控主板是程序装载与执行的核心，提供各种外设接口，它由扩展板提供+5V的电源，通过RS232串口COM1、COM2、COM3分别与扩展板的GPS模块、GSM/GPRS模块以及语音芯片进行数据通信，可通过CF卡安装操作系统、并可存储数据文件，通过GPIO口控制扩展板中的相关器件，并定时查询扩展板中数据采集电路的状态，通过USB口、RS485/232接口、触摸屏接口、液晶屏接口、AUDIO口等接口与各种外设相连。\n[0025] 扩展板包括电源转换电路、GPS模块电路、GSM/GPRS模块电路、语音芯片电路、功放电路、数据采集电路等，是对通用型工控主板的功能的扩展，使其满足矿山工程车辆的工作要求。\n[0026] 本发明的扩展板电路图如附图4所示，电源转换电路由电源芯片LM2596-12，LM2596-5，RT9161-33，RT9183-ADJ各一个组成，本发明要求外界提供24V直流电源。\n[0027] LM2596-12芯片将24V转换为12V，向功放电路和液晶屏背光灯供电；LM2596-5芯片将24V转换为5V，给工控主板及扩展板上5V电路供电；RT9161-33芯片将5V转换为\n3.3V；RT9183-ADJ芯片将5V转换为3.7V，向无线通信单元，即GSM/GPRS模块供电，并通过串口将定位信息传给CPU处理；GSM/GPRS模块能运行在GSM/GPRS两种类型网络，通过软件控制进行实时切换，GSM/GPRS模块通过串口与CPU进行数据通信，音频输入输出通过功放芯片与麦克风和喇叭相连，实现通话和收发短消息功能。全球卫星定位系统模块和GSM/GPRS模块的电源控制和复位控制由CPU的GPIO口控制来实现。语音芯片电路主要实现短消息的自动播报以及相关操作的声音提示，通过串口与CPU通信。\n[0028] 功放芯片电路包括：MIC端的音频输入信号通过LM386A功放芯片进行放大后连接到GSM/GPRS模块的音频输入引脚，GSM/GPRS模块的音频输出信号通过TDA1519B功放芯片进行放大，然后通过喇叭输出。数据采集电路采集车辆上各种有用的电平信号，通过光耦进行隔离，将外界的24V的信号量转换为3.3V的信号量，然后通过GPIO口传给CPU。