LORA技术在数字化露天矿山卡车防撞预警中的应用

张智鹏

摘要：利用LORA技术结合GPS或北斗定位技术在矿山卡车之间互相发送各自的位置信息，通过软件处理在车载防撞预警终端上显示和语音播报，矿山作业卡车司机可以无盲区的提前预知将要接近的其他车辆位置信息，避免矿山车辆碰撞事故的发生，保障了安全生产，提高了工作效率。

关键词：LORA技术;防撞预警;GPS卡车调度系统;智能矿山;单片机

中图分类号：TP274.4 文献标识码：A 文章编号：1672-9129（2019）13-0048-01

Abstract：using LORA technology combined with GPS and beidou positioning technology in mine truck to send each other each other's location information， through the software process in vehicle collision avoidance warning on the terminal display and speech， the truck driver can mine work not blind area to predict in advance will be close to other vehicles position information， to prevent mine vehicle collision accidents， ensure the safety in production， improve the working efficiency.

Key words：LORA technology; Collision warning; GPS truck dispatching system; Intelligent mines; Single chip microcomputer

LoRa是一种基于扩频技术的远距离无线传输技术，其实也是诸多LPWAN通信技术中的一种，最早由美国Semtech公司采用和推广。这一方案为用户提供一种简单的能实现远距离、低功耗无线通信手段。目前，LoRa？主要在ISM频段运行，主要包括433、868、915 MHz等。LORA网络具有传输距离远、抗干扰能力强、自组网等优点。

1 防撞预警系统的重要性分析

我国露天矿山采矿作业大都采用重型卡车运输，由于重型卡车车身高，车厢大，司机坐在司机室里很大一部分区域看不清。特别在恶劣的天气，视线不好，给重型卡车的行车安全带来隐患。尤其大型深凹露天矿山，矿区不断向下延伸，道路崎岖，空间分布复杂。解决重型卡车盲区问题，是矿山安全生产的关键一环。防撞预警系统以视觉和听觉两种方式提醒重型卡车司机附近有车辆接近，可有效避免因盲区和恶劣天气原因导致安全事故的发生，为矿山的安全生产保驾护航。

2 防撞系统功能实现

2.1 防撞系统终端设计原理。防撞系统终端以高速单片机为核心，当收到有效的定位数据后，通过单片机软件解算出有效定位的经度、纬度、高程、速度四项数据，与本身的ID信息，按约定的协议整合到一个数据包中。单片机将此数据包发送给LORA模块，剩下的数据传输由LORA模块的自组网络处理，广播发送给其他的终端。同时本终端也会接收到其他终端通过LORA模块发送来的数据包，单片机会解析收到的数据包，解算出经度、纬度、高程、速度和收到的数据包的终端ID信息，然后和自身定位信息比较，计算出水平相对位置和高度差，当达到预警值时，会在LCD显示屏上以图示的方式显示附近车辆的位置信息并语音播报预警，提醒司机注意附近有车辆接近，避免因大型车辆盲区范围大和司机疲劳驾驶而导致安全事故的发生。

2.2 防撞终端硬件构成。针对矿山防撞预警系统我们使用成都亿佰特公司的E32-400T20S模块做为无线通讯模块，模块通讯距离3KM;无线自组网;TTL的UART接口，参数配置简单等特点;定位模块使用北斗和GPS双系统模块，定位精度相对较高;MCU使用STM32F4系列32位单片机作为主控芯片，使用DMA方式驱动TFTLCD液晶屏。系统设置功能按键用于设置防撞终端ID和LORA模块配置信息。语音合成部分用来播放预警声音。

2.3 防撞终端软件设计流程。防撞系統单片机软件设计使用C语言编程，单片机运行最高频率可以达到168MHz，可以满足处理大数据包的要求。终端之间的数据传输需要事先约定一个数据包协议，系统内的防撞终端按照约定好的协议发送数据包。单片机按照定位模块的秒脉冲时间每秒以中断的方式发送自身的数据包，并以中断的方式处理接收到的其他防撞终端发来的数据包。这样程序设计时就需要一个主程序和两个中断处理程序。主程序功能为解析GPS数据和收到的其他终端数据包，并驱动显示和语音播报预警，为保证中断函数通过LORA模块接收到的数据完整性，需要将中断接收函数设置为高优先级，LORA数据接收中断就可能打断发送中断，这样中断发送数据包函数就可能存在延时，但单片机的主频可以达到168MHz，这样的延时也在毫秒级，在实际应用中并没有影响，可以忽略。

3 应用效果分析

丹东东方测控技术股份有限公司已将防碰撞预警系统成功应用到露天采矿行业，并已将防碰撞预警系统与智能矿山的GPS卡车调度系统终端整合在一起，提高了系统集成度，做为GPS卡车调度系统的一个功能单元，共同为矿山的安全生产服务。成功案例有：黑龙江多宝山铜业股份有限公司露天矿、内蒙古霍林河露天煤业股份有限公司南露天矿、四川峨胜水泥集团股份有限公司露天矿、万宝矿业（缅甸）铜业有限公司露天矿等知名矿山。系统运行良好，受到客户好评。

4 结语

防撞预警系统在露天矿山的广泛应用，矿山生产的安全性得到了极大的保证，重型卡车司机不再因为视线盲区和天气的因素导致安全事故的发生，提高了生产效率，保障了人员的安全。综上所述，防撞预警系统在保障矿山安全生产方面发挥了极大的作用，与GPS卡车调度系统的结合将在智能矿山领域有更广阔的发展空间。

参考文献：

[1]史海平. GPS卡车智能调度系统在露天矿生产中的应用[J].露天采矿技术，2013，（1）：50-53.

[2]霍振龙. LoRa技术在矿井无线通信中的应用分析[J].工矿自动化，2017，43（10）：34-37.