一種用於礦井運輸的控制命令數據交互協議的通信方法
2023-08-03 01:30:16 1
一種用於礦井運輸的控制命令數據交互協議的通信方法
【專利摘要】本發明涉及網絡應用層控制協議的通信方法，具體說是一種用於礦井運輸的控制命令數據交互協議的通信方法。本發明採用IP通信方式傳輸，提高了控制系統的抗幹擾能力。本發明在出現部分數據丟失的情況下仍然能實現對礦井設備的正確控制，從而提高了系統的可靠性。同時本系統的打點、急停接收端可以自動識別打點數和急停信息，並有效控制競爭問題，提高了系統控制的準確性。
【專利說明】一種用於礦井運輸的控制命令數據交互協議的通信方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及網絡應用層控制協議的通信方法，具體說是一種用於礦井運輸的控制命令數據交互協議的通信方法。
【背景技術】
[0002]礦井的開採給社會帶來了財富，安全問題始終貫穿於礦井生產的各個環節。運輸系統是礦井生產的重要環節，為了保證井下運輸系統正常，需要合理的設計和組織礦井運輸系統。
[0003]幾十年來，通過科技創新，礦井開採逐步實現了從普通機械化到綜合機械化生產的發展進步，一些煤礦逐漸使用計算機管理和控制礦井開採過程，但是一些煤礦企業的原控制系統遠不能滿足礦井生產的要求。原控制系統數據採用載波低頻通信方式傳輸，很容易受到井下設備電磁幹擾，而且必須依靠人工方式識別打點數和急停操作。而且，當受到信號幹擾而丟失數據時，很容易產生控制錯誤。
[0004]礦井運輸系統是礦井生產的重要組成部分，其相對較低的效率成為限制礦井生產提高的瓶頸。優化礦井運輸控制系統，提高礦井地下運輸水平是提高煤礦安全生產的重要手段。由於礦井工作環境複雜多變，需要對控制策略進行仔細研究。
[0005]在實現對礦車控制的過程中，控制命令數據傳輸的可靠性，魯棒性成為礦井運輸控制系統中研究的重要環節。由於IP網絡是盡力而為的網絡，並且井下環境惡劣，控制數據丟失和延遲時有發生，控制數據的可靠傳輸很難得到保證。當井下礦車發生掉道，跑車等情況時，實現井下礦車的急停控制命令的可靠傳輸顯得尤為重要。
【發明內容】
[0006]針對現有技術的不足，本發明目的在於提供一種用於礦井運輸的控制命令數據交互協議的通信方法，通過定義數據包報文，制定終端和控制臺通信方法，進而構成用於礦井運輸的控制命令數據交互協議的通信方法。
[0007]本發明為實現上述目的所採用的技術方案是:
[0008]一種用於礦井運輸的控制命令數據交互協議的通信方法，包括打點控制命令數據交互和急停控制命令數據交互，每個終端既可以作為發送終端，也可以作為接收終端；
[0009]所述打點控制命令數據交互包括以下步驟:
[0010]發送終端向接收終端和控制臺發送打點控制命令報文；不同打點控制命令數目代表不同的含義；
[0011]接收終端和控制臺接收發送終端發送的打點控制命令報文；接收終端或控制臺如果接收到該報文，不用對發送終端進行回應；如果沒有接收到該報文，接收終端或控制臺向發送終端發送打點控制命令確認重發請求報文；
[0012]發送終端發送打點控制命令報文後，一段時間間隔Tl內沒有下一個打點控制命令發出，且沒有收到打點控制命令確認重發請求報文，則向接收終端和控制臺發送打點控制命令確認報文；
[0013]接收終端接收到打點控制命令確認報文不用回應；控制臺收到打點控制命令確認報文，向所有終端發送打點控制命令確認響應報文；發送終端在一段時間間隔T5內沒有收到控制臺發送的打點控制命令確認響應報文，則重新發送打點控制命令確認報文；控制臺接收到打點控制命令確認報文後，重新向所有終端發送打點控制命令確認響應報文；
[0014]發送終端發送打點控制命令確認報文超過一段時間間隔T2，打點控制命令交互過程結束；
[0015]所述急停控制命令數據交互包括以下步驟:
[0016]發送終端向接收終端和控制臺發送急停控制命令報文，如果沒有取消此次發送，則會以T3為時間間隔一直發送急停控制命令報文；
[0017]控制臺收到急停控制命令報文後，如果沒有取消此次急停，會以同樣的時間間隔T3向所有終端發送急停控制命令響應報文。
[0018]在打點控制命令數據交互過程中，如果接收終端在沒有收到發送終端發送的打點控制命令報文時，接收終端也發送了打點控制命令報文，發送終端接收到接收終端發送的打點控制命令報文，知道發生了衝突，發送終端向所有終端發送打點控制命令競爭錯誤報文，一段時間後，打點控制命令交互過程結束。
[0019]在打點控制命令數據交互過程中，如果接收終端接收到第K-1個打點控制命令後，在一段時間間隔T4內沒有收到打點控制命令報文，也沒有收到打點控制命令確認報文，則向發送終端發送打點控制命令重發請求報文；發送終端收到打點控制命令重發請求報文，向發送打點控制命令重發請求報文的接收終端重新發送第K個控制命令。
[0020]所述打點控制命令報文包括帳號、打點控制命令ID、控制命令序號、數據包類型、結束位、保留位、打點控制命令個數和打點控制命令持續時間。
[0021]所述打點控制命令確認報文包括帳號、打點控制命令ID、確認序號、數據包類型、結束位、保留位、打點控制命令個數和打點控制命令持續時間。
[0022]所述打點控制命令確認響應報文包括帳號、打點控制命令ID、響應序號、數據包類型和保留位。
[0023]所述打點控制命令競爭錯誤報文包括帳號、打點控制命令ID、競爭錯誤序號、數據包類型和保留位。
[0024]所述打點控制命令重發請求報文包括帳號、打點控制命令ID、重發請求序號、數據包類型和保留位。
[0025]所述急停控制命令報文包括帳號、急停控制命令ID、控制命令序號、數據包類型、結束位、保留位、控制命令個數和最近發送的打點控制命令持續時間。
[0026]所述急停控制命令響應報文包括帳號、急停控制命令ID、響應序號、數據包類型、命令執行位、保留位和實時數據。
[0027]所述實時數據為在控制臺通過傳感器所採集的數據，也是所有控制命令控制的數據。
[0028]本發明具有以下優點:
[0029]1.本發明採用IP通信方式傳輸，提高了控制系統的抗幹擾能力。
[0030]2.本發明在出現部分數據丟失的情況下，仍然能實現對礦井設備的正確控制，從而提聞了系統運行的可罪性，具有最聞的魯棒性。
[0031]3.本發明的打點、急停接收端可以自動識別打點數和急停信息，並有效控制競爭問題，提高了系統控制的準確性。
[0032]4.本發明保證了最重要的急停控制命令具有最高的傳輸優先級。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0033]圖1是本發明的打點控制命令正常情況下的交互過程實施例示意圖；
[0034]圖2是本發明的打點控制命令出現競爭時的交互過程實施例示意圖；
[0035]圖3是本發明的打點控制命令出現數據延遲時的交互過程實施例示意圖；
[0036]圖4是本發明的急停控制命令交互過程實施例示意圖；
[0037]圖5是本發明的打點控制命令報文的數據包格式實施例示意圖；
[0038]圖6是本發明的打點控制命令確認報文的數據包格式實施例示意圖；
[0039]圖7是本發明的打點控制命令確認響應報文的數據包格式實施例示意圖；
[0040]圖8是本發明的打點控制命令確認重發請求報文的數據包格式實施例示意圖；
[0041]圖9是本發明的打點控制命令競爭錯誤報文的數據包格式實施例示意圖；
[0042]圖10是本發明的急停控制命令報文的數據包格式實施例示意圖；
[0043]圖11是本發明的急停控制命令響應報文的數據包格式實施例示意圖。
【具體實施方式】
[0044]下面結合附圖及實施例對本發明做進一步的詳細說明。
[0045]本發明是一種用於礦井運輸的控制命令數據交互協議的通信方法，本實施例用於終端與控制臺之間進行分組交換。本協議包括用於礦井運輸的控制命令數據交互協議的數據包報文和協議通信方式。用於礦井運輸的控制命令數據交互協議的通信方法包括如下幾個方面。
[0046]如圖1所示，打點控制命令正常情況下數據交互過程如下:
[0047]Al.終端A向控制臺和終端B發送打點控制命令報文TAPl……TAPK ;不同打點控制命令數目代表不同的含義，其中打I點表示停車，打2點表示上行，打3點表示下行，打4點表示慢速上行，打5點表示慢速下行。
[0048]A2.控制臺和終端B接收到終端A的控制命令報文TAPl……TAPK，不用對終端A進行回應。
[0049]A3.終端A發送打點控制命令報文一段時間Tl內，Tl為1000ms，沒有發送下一個打點控制命令報文，則發送打點控制命令確認報文TAP_ACK。
[0050]A4.終端B接收到打點控制命令確認報文TAP_ACK不用回應。控制臺收到打點控制命令確認報文TAP_ACK，向所有終端發送控制命令確認響應報文TAP_ACK_Resp。
[0051]A5.終端A發送打點確認報文超過一定時間T2，T2為2000ms，控制命令交互過程結束。
[0052]數據交互發送控制命令機制為:當終端A需要發送控制命令時，不需要與終端B和控制臺進行握手確認，可以直接發送控制命令。
[0053]如圖2所示，打點控制命令在出現競爭錯誤時處理流程如下:[0054]B1.終端A向終端B和控制臺發送打點控制命令報文TAPl……TAPK ;不同打點控制命令數代表不同的含義；
[0055]B2.終端B還沒有收到終端A發送的控制報文TAPl……TAPK，此時終端B也發送了打點控制命令報文TAPl。
[0056]B3.終端A接收到終端B發送的打點控制命令報文TAP1，知道發生了衝突，向所有終端發送競爭錯誤報文Comp_Err，一段時間T2後，T2為2000ms，打點控制命令交互過程結束。
[0057]打點控制命令交互過程的結束包括正常結束和異常終止。正常結束為:打點控制命令發送端發送打點控制命令確認報文超過一定時間，打點控制命令交互命令。異常結束為:發生打點控制命令衝突，打點控制命令交互結束。
[0058]如圖3所示，打點控制命令在出現數據丟失時處理流程如下:
[0059]Cl.終端A向終端B和控制臺發送打點控制命令報文TAPl……TAPK ;不同打點控制命令數代表不同的含義；
[0060]C2.終端B接收到第K-1個打點控制命令後，在一定時間T4內T4為1400ms，沒有收到打點控制命令報文，也沒有收到打點控制命令確認報文。終端B向發終端A發送打點控制命令重發請求報文Resend_Req。
[0061]C3.終端A接收到終端B 發送的打點控制命令重發請求報文Resend_Req，向終端B重新發送第K個打點控制命令TAPK……TAPN。
[0062]C4.終端A發送打點控制命令報文一段時間Tl內，Tl為1000ms沒有發送下一個打點控制命令報文，則發送打點控制命令確認報文TAP_ACK。
[0063]C5.終端B在接收到一個打點控制命令後，一段時間T4內，T4為1400ms，沒有收到打點控制命令報文，也沒有收到打點控制命令確認報文TAP_ACK，向終端A發送打點控制命令重發請求報文Resend_Req。
[0064]C6.終端A接收到終端B發送的打點控制命令重發請求報文，向終端B重新發送控制命令確認報文TAP_ACK。
[0065]C7.控制臺接收到打點控制命令確認報文TAP_ACK後，向所有終端發送打點控制命令確認響應報文TAP_ACK_Resp。
[0066]C8.終端A發送打點控制命令確認報文，一段時間T5後，T5為500ms，沒有收到打點控制命令確認響應報文TAP_ACK_Resp，則重新發送打點控制命令確認報文TAP_ACK。
[0067]C9.控制臺接收到打點控制命令確認報文TAP_ACK後，重新向所有終端發送打點控制命令確認響應報文TAP_ACK_Resp。
[0068]CI0.終端A發送打點控制命令確認報文TAP_ACK超過一段時間T2，T2為2000ms，打點控制命令交互過程結束。
[0069]如圖4所示，急停控制命名數據交互處理流程如下:
[0070]Dl.終端A向終端B和控制臺發送急停控制命令報文Emergency,如果沒有取消發送，貝1J會以一定時間間隔T3, T3為200ms, —直發送急停控制命令報文。
[0071]D2.控制臺收到急停控制命令報文後，如果沒有取消急停，會以同樣的時間間隔T3，T3為200ms，向所有終端發送急停控制命令響應報文Emergency_Resp。
[0072]急停控制命令不會發生競爭錯誤，不同的終端可以同時發送急停控制命令，控制臺收到急停控制命令，仍以同樣的時間間隔發送急停控制命令響應報文。
[0073]控制臺和終端都具有打點按鈕和急停按鈕，其中按下並抬起打點按鈕產生一次打點，多次打點構成一次打點過程。不同的打點個數可以控制礦車正向運行，反向運行等。急停是指在生產過程中遇到緊急情況時終端和控制臺都可以發起的緊急停車功能。急停按鈕採用自鎖型開關，按壓一次表示出於急停狀態，再按一次解除急停狀態。
[0074]協議數據包報文包括打點控制命令報文、打點控制命令確認報文、打點控制命令確認重發請求報文、打點控制命令競爭錯誤報文、打點控制命令確認響應報文、急停控制命令報文、急停控制命令響應報文。
[0075]如圖5所示，打點控制命令報文包括8位元組帳號；8位元組打點控制命令ID ；4位元組控制命令序號；1位元組包類型；1位結束位；1位保留位；6位打點控制命令個數；2位元組打點控制命令I持續時間；2位元組打點控制命令2持續時間；...兩字節打點控制命令(控制命令個數-1)持續時間。
[0076]帳號指發送控制命令的終端號碼，用於標識不同的終端。控制命令ID是隨機碼，唯一標識一次控制命令發送過程。控制命令序號開始為隨機整數，以後每發送一次，控制命令序號加I。包類型包括打點控制命令報文、打點控制命令確認報文、打點控制命令確認請求報文、打點控制命令確認響應報文、打點控制命令競爭報文、急停控制命令報文、急停控制命令響應報文7種類型。結束位表示單個控制命令是否完成。該位為O表示沒完成，該位為I表示完成。保留位，為將來改進協議使用，置O。打點控制命令數表述該數據報文攜帶的打點控制命令個數，即攜帶了多少個打點控制命令，不同的打點控制命令個數表示不同的控制含義。控制命令持續時間表示每個控制命令的持續時間，以採樣數為單位。
[0077]如圖6所示，打點控制命令確認報文包括8位元組帳號；8位元組打點控制命令ID ；4位元組確認序號；1位元組包類型；I位結束位；I位保留位；6位打點控制命令個數；2位元組打點命令I持續時間；2位元組打點控制命令2持續時間；...兩字節打點命令(控制命令個數-1)持續時間。
[0078]如圖7所示，打點控制命令確認響應報文包括8位元組帳號；8位元組打點控制命令ID ；4位元組控制命令確認序號；1位元組包類型，8位保留位，置O。
[0079]如圖8所示，打點控制命令確認重發請求報文包括8位元組帳號；8位元組打點控制命令ID ；4位元組重發請求序號；1位元組包類型，I字節保留位；
[0080]如圖9所示，打點控制命令競爭錯誤報文包括8位元組帳號，8位元組打點控制命令ID，4位元組競爭錯誤序號，I字節包類型，8位保留位；
[0081]如圖10所示，急停控制命令報文包括8位元組帳號；8位元組急停控制命令ID ；4位元組控制命令序號；1位元組包類型；1位結束位(默認置0);1位保留位；6位控制命令個數。2位元組最近發送的打點控制命令I持續時間。2位元組最近發送的打點控制命令2持續時間。2位元組最近發送的打點控制命令(打點控制命令數-1)持續時間。
[0082]如圖11所示急停控制命令響應報文包括8位元組帳號，8位元組急停控制命令ID，4位元組響應序號，I字節包類型，I位執行位，7位保留位，置I ;2位元組實時數據。執行位標示是否執行急停控制命令，該位為I表示控制命令已經執行，該位為O表示該控制命令還沒有執行。2位元組實時數據是所獲得的被控實時數據。
[0083]實時數據為在控制臺通過傳感器所採集的數據，也是所有控制命令控制的數據。
【權利要求】
1.一種用於礦井運輸的控制命令數據交互協議的通信方法，包括打點控制命令數據交互和急停控制命令數據交互，其特徵在於，每個終端既可以作為發送終端，也可以作為接收終端； 所述打點控制命令數據交互包括以下步驟: 發送終端向接收終端和控制臺發送打點控制命令報文；不同打點控制命令數目代表不同的含義； 接收終端和控制臺接收發送終端發送的打點控制命令報文；接收終端或控制臺如果接收到該報文，不用對發送終端進行回應；如果沒有接收到該報文，接收終端或控制臺向發送終端發送打點控制命令確認重發請求報文； 發送終端發送打點控制命令報文後，一段時間間隔Tl內沒有下一個打點控制命令發出，且沒有收到打點控制命令確認重發請求報文，則向接收終端和控制臺發送打點控制命令確認報文； 接收終端接收到打點控制命令確認報文不用回應；控制臺收到打點控制命令確認報文，向所有終端發送打點控制命令確認響應報文；發送終端在一段時間間隔T5內沒有收到控制臺發送的打點控制命令確認響應報文，則重新發送打點控制命令確認報文；控制臺接收到打點控制命令確認報文後，重新向所有終端發送打點控制命令確認響應報文； 發送終端發送打點控制命令確認報文超過一段時間間隔T2，打點控制命令交互過程結束； 所述急停控制命令數據交互包括以下步驟: 發送終端向接收終端和控制臺發送急停控制命令報文，如果沒有取消此次發送，則會以T3為時間間隔一直發送急停控制命令報文； 控制臺收到急停控制命令報文後，如果沒有取消此次急停，會以同樣的時間間隔T3向所有終端發送急停控制命令響應報文。
2.根據權利要求1所述的一種用於礦井運輸的控制命令數據交互協議的通信方法，其特徵在於，在打點控制命令數據交互過程中，如果接收終端在沒有收到發送終端發送的打點控制命令報文時，接收終端也發送了打點控制命令報文，發送終端接收到接收終端發送的打點控制命令報文，知道發生了衝突，發送終端向所有終端發送打點控制命令競爭錯誤報文，一段時間後，打點控制命令交互過程結束。
3.根據權利要求1所述的一種用於礦井運輸的控制命令數據交互協議的通信方法，其特徵在於，在打點控制命令數據交互過程中，如果接收終端接收到第K-1個打點控制命令後，在一段時間間隔T4內沒有收到打點控制命令報文，也沒有收到打點控制命令確認報文，則向發送終端發送打點控制命令重發請求報文；發送終端收到打點控制命令重發請求報文，向發送打點控制命令重發請求報文的接收終端重新發送第K個控制命令。
4.根據權利要求1所述的一種用於礦井運輸的控制命令數據交互協議的通信方法，其特徵在於，所述打點控制命令報文包括帳號、打點控制命令ID、控制命令序號、數據包類型、結束位、保留位、打點控制命令個數和打點控制命令持續時間。
5.根據權利要求1所述的一種用於礦井運輸的控制命令數據交互協議的通信方法，其特徵在於，所述打點控制命令確認報文包括帳號、打點控制命令ID、確認序號、數據包類型、結束位、保留位、打點控制命令個數和打點控制命令持續時間。
6.根據權利要求1所述的一種用於礦井運輸的控制命令數據交互協議的通信方法，其特徵在於，所述打點控制命令確認響應報文包括帳號、打點控制命令ID、響應序號、數據包類型和保留位。
7.根據權利要求1所述的一種用於礦井運輸的控制命令數據交互協議的通信方法，其特徵在於，所述打點控制命令競爭錯誤報文包括帳號、打點控制命令ID、競爭錯誤序號、數據包類型和保留位。
8.根據權利要求1所述的一種用於礦井運輸的控制命令數據交互協議的通信方法，其特徵在於，所述打點控制命令重發請求報文包括帳號、打點控制命令ID、重發請求序號、數據包類型和保留位。
9.根據權利要求1所述的一種用於礦井運輸的控制命令數據交互協議的通信方法，其特徵在於，所述急停控制命令報文包括帳號、急停控制命令ID、控制命令序號、數據包類型、結束位、保留位、控制命令個數和最近發送的打點控制命令持續時間。
10.根據權利要求1所述的一種用於礦井運輸的控制命令數據交互協議的通信方法，其特徵在於，所述急停控制命令響應報文包括帳號、急停控制命令ID、響應序號、數據包類型、命令執行位、保留位和實時數據。
11.根據權利要求1所述的一種用於礦井運輸的控制命令數據交互協議的通信方法，其特徵在於，所述實時數據為在控制臺通過傳感器所採集的數據，也是所有控制命令控制的數據。`
【文檔編號】H04L29/08GK103685188SQ201210344745
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2012年9月17日 優先權日:2012年9月17日
【發明者】于波, 賈軍營, 李明華, 李鴻彬, 孫建偉, 蓋鑫, 王衛 申請人:中國科學院瀋陽計算技術研究所有限公司