一種礦山無人運輸車隊控制系統的製作方法

2023-04-24 14:02:14 1

本實用新型涉及一種礦山無人運輸車隊控制系統。

背景技術：

現有汽車上無人車隊採用的控制系統有兩種，第一種是在每一輛汽車上均安裝有路徑導航裝置，每一輛車均沿預設好的路逕行駛；另一種是在車隊的前方具有一輛頭車，頭車一般人為駕駛，頭車選擇行駛路徑，頭車和跟車之間安裝跟隨系統，後續的車隊通過該跟隨系統跟隨頭車的行進軌跡行駛。

跟隨系統目前採用兩種方式，一種是頭車向跟車發送跟隨固定頻譜，跟車接收到跟隨固定頻譜的信息後，跟隨頭車沿著頭車走過的路逕行走，該方式適合低速且轉彎角度小的路面行駛。另一種則是，頭車和跟車均安裝有GPS，頭車行駛時實時生成行駛路徑和位置信息，跟車則接收該行駛路徑並按該行駛路逕行駛，並根據GPS顯示的自身位置信息和接收到的頭車位置信息，計算保持一個安全距離。為了防止後車撞上前車，每輛跟車的前端均安裝有毫米波雷達，通過該毫米波雷達測量和前車的距離，以保證行駛時保持在一個安全距離。

而對於露天礦山上的礦石運輸車來說，由於露天礦山的路面並非堅硬的水泥路面，不像普通公路那麼平整。路面在大噸位的運輸車壓過後，時間一長往往會產生塌陷造成路面不平整，且還存在一系列其它安全問題，因此僅直接採用現有汽車上的無人車隊控制系統，將難以直接應用於露天礦山上的運輸車隊。

鑑於此，本發明人為此研製出一種礦山無人運輸車隊控制系統，有效的解決了上述問題，本案由此產生。

技術實現要素：

本實用新型提供的一種礦山無人運輸車隊控制系統，可自動檢測路面環境，並判斷是否適合車隊繼續前進，適用於在礦山上使用。

為了實現上述目的，本實用新型的技術方案如下：

一種礦山無人運輸車隊控制系統，包括主控制室、頭車和跟車，跟車用於裝載礦石，跟車和頭車之間安裝跟隨系統，跟車通過該跟隨系統跟隨頭車的實際行進軌跡前行，頭車採用差分GPS技術進行位置定位，主控制室用於實時與頭車和跟車通信，頭車內置用於記錄安全行駛路徑的路徑記憶模塊，頭車沿該安全行駛路逕行駛，頭車還安裝路面平整度檢測裝置，路面平整度檢測裝置用於檢測車身傾角並內設報警傾角值和極限傾角值，路面平整度檢測裝置檢測到位於所處路面位置的車身傾角大於等於該報警傾角值時，向主控制室發送該位置路面的不平整報警信息；路面平整度檢測裝置檢測到位於所處路面位置的車身傾角大於等於該極限傾角值時，向主控制室發送該位置路面的不平整緊急報警信息，並控制頭車和跟車停止前行。

所述報警傾角值小於極限傾角值，極限傾角值小於頭車和跟車的實際翻車傾角值。

還包括報警解除裝置，用於向主控制室發送報警解除信號。

所述頭車為非礦石運輸車，跟車為礦石運輸車，頭車兩側安裝和跟車前後輪距一致的附加輪。

所述路面平整度檢測裝置為採用陀螺儀檢測頭車的車身傾角。

所述頭車和跟車還安裝有RFID識別模塊，RFID識別模塊讀取到具有RFID標籤的移動物靠近時，控制頭車和跟車停止前行。

所述頭車和跟車還安裝有紅外識別模塊，紅外識別模塊探測到人或動物靠近時，控制頭車和跟車停止前行。

所述頭車還安裝有四周測障用的聲吶識別模塊，聲吶識別模塊檢測到前方有障礙物時，控制頭車和跟車停止前行，並向主控制室發送障礙報警信息。

所述頭車的前端安裝除障推土板。

所述頭車和跟車行駛道路兩側的路邊間隔安裝信標，每個信標均安裝有控制信號發射器、紅外發射器和紅外接收器，信標之間通過紅外發射器和紅外接收器連接，頭車或跟車碰觸紅外發射器發射的紅外線時，具有接收該紅外線的信標向該頭車或跟車發送遠離控制信號，該頭車或跟車接收到該遠離控制信號時向遠離該路邊的方向偏離行駛。

採用上述方案後，本實用新型主要是針對露天礦山的運輸環境進行設計。露天礦山的路面由於用於行走重型的運輸車，因此每天的路面狀況均會有所不同，為此在頭車上設置路徑記憶模塊，一般情況下，每天均需人為的駕駛頭車在道路上行駛一圈，人為的預先按當天的安全路逕行駛，頭車的記憶模塊則記錄下該人為駕駛時的安全行駛路徑，並在接下來的時間按該安全行駛路逕行駛。

然由於裝載了礦石的跟車較重，每次行駛過後，路面可能會被壓陷造成路面不平整，為此頭車還安裝路面平整度檢測裝置。且將路面平整度檢測裝置的觸發適應性的設計呈兩種，一種報警傾角值和極限傾角值。檢測到路面傾角達到報警傾角時，此時可以繼續行駛，不會發生翻車的可能，控制室內的檢測人員接受到該不平整報警信息時，即可組織人員進行搶修。當未及時搶修或其它原因導致路面傾角達到極限傾角值時，則控制頭車和跟車停止前行，等待搶修，並向主控制室發送不平整緊急報警信息。

附圖說明

圖1是本實施例頭車和跟車行駛時的結構示意圖；

圖2是本實施例頭車和跟車行駛的基本流程圖；

圖3是本實施例頭車和跟車的前視圖之間的比較圖；

圖4是本實施例信標的結構示意圖。

標號說明

頭車10，跟車20，路面平整度檢測裝置1，附加輪2，RFID識別模塊3，紅外識別模塊4，聲吶識別模塊5，除障推土板6，信標7，控制信號發射器71，紅外發射器72，紅外接收器73，紅外線8。

具體實施方式

為了進一步解釋本實用新型的技術方案，下面通過具體實施例來對本實用新型進行詳細闡述。

如圖1所示，是本實用新型揭示的一種礦山無人運輸車隊控制系統，包括主控制室（圖中未示出）、頭車10和跟車20。主控制室用於實時與頭車10和跟車20通信，主控制室可配備現場車輛的行徑軌跡圖，用於實時監控現場動態或工程進度、根據現場狀況調度車輛、以及作出相關應急處理。跟車20為礦石運輸車，礦石運輸車具有改裝難的問題，因此頭車10採用非礦石運輸車，以便於改裝。

跟車20和頭車10之間安裝跟隨系統，跟車20通過該跟隨系統跟隨頭車10的實際行進軌跡前行，該技術可直接沿用現有汽車車隊上的成熟技術。頭車10採用差分GPS技術進行位置定位。

露天礦山的路面為泥土路面，並非像普通公路一樣採用堅硬的水泥路面，經礦石運輸車行走後，易將路面壓壞，因此每天的路面狀況均會有所不同。為此在頭車10上內置有路徑記憶模塊，最好的，如圖2所示，每天均人為的駕駛頭車10先在道路上行駛一圈，人為預先選擇出當天的安全行駛路徑，頭車10的記憶模塊則記錄下該人為駕駛時的安全行駛路徑，並在接下來的時間按該安全行駛路逕自動行駛，跟車20則跟隨頭車10自動行駛。

由於路面狀況的多變性，使得該安全行駛路徑也可能由於頭車10或跟車20的經過而發生塌陷，塌陷的程度一但使頭車10或跟車20傾斜角過大，將存在傾翻的危險。為此頭車10還安裝路面平整度檢測裝置1，路面平整度檢測裝置1為採用陀螺儀檢測頭車10的車身傾角，因車是否會傾翻取決於車身的傾斜角度，車身傾斜越厲害則代表該路面越不平整。路面平整度檢測裝置1內預設報警傾角值和極限傾角值，其中報警傾角值小於極限傾角值，因經後續跟車20壓過後，該路面不平整的程度將可能進一步擴大，因此在選擇報警傾角值時可根據實際路面情況綜合考慮，確定需小於極限傾角值多少度，才能保證後續跟車20全部都能安全經過。極限傾角值小於頭車10和跟車20的實際翻車傾角值，具體小於多少，需確保頭車10不會發生傾翻，並且保證在頭車10檢測到即將達到該極限傾角值時，後續跟車10全部經過不會發生傾翻的危險。

路面平整度檢測裝置1檢測到位於所處路面位置的車身傾角大於等於該報警傾角值時，向主控制室發送該位置路面的不平整報警信息，此時由於不會發生傾翻的危險，因此頭車10和跟車20可繼續向前行駛。

路面平整度檢測裝置1檢測到位於所處路面位置的車身傾角大於等於該極限傾角值時，向主控制室發送該位置路面的不平整緊急報警信息，並且路面平整度檢測裝置1還直接控制頭車10和跟車20停止前行，以防發生傾翻。

當主控制室的工作人員接收到不平整報警信息或不平整緊急報警信息，即組織搶修人員將不平整路面修平，同時通過報警解除裝置（圖中未示出），向主控制室發送報警解除信號。對於頭車10和跟車20均停止前行的狀況，搶修人員則需先切斷頭車10的自動控制權，改為手動控制。搶修完後，再恢復頭車10的自動控制權。

由於只有頭車10具有路面平整度檢測裝置1，而頭車10和跟車20的車型不一樣，如圖3所示，在頭車10的兩側安裝和跟車20前後輪距一致的附加輪2。如此頭車10在經過不平整路面時，其傾斜角度才能真實的反應跟車20的傾斜角度。

該系統主要基於無人環境，然當有考察人員進入或檢修人員進入運輸車隊附近時，或礦區的其它設備進入運輸車隊附近時，為防止發生意外。頭車10和跟車20還安裝有RFID識別模塊3(射頻識別模塊)，RFID識別模塊3讀取到具有RFID標籤的移動物靠近時，控制頭車10和跟車20停止前行。具有RFID標籤的移動物有很多，比如安裝有RFID標籤的安全帽或身份標示牌等，進入的人員均需佩戴具有RFID標籤的物品。安裝有RFID標籤的移動物也可以為礦區的其它作業設備。

為了防止無關人員或動物誤闖入運輸車隊，頭車10和跟車20還安裝有紅外識別模塊4，紅外識別模塊4探測到人或動物靠近時，控制頭車10和跟車20停止前行。

礦區的道路還有可能存在意外滾落的大石頭、樹木或其它車隊無法通行的大型障礙物，為了防止車隊撞上這些大型障礙物，頭車10還安裝有識別四周障礙用的聲吶識別模塊5。聲吶識別模塊5檢測到前方有大型障礙物時，控制頭車10和跟車20停止前行，並向主控制室發送障礙報警信息，等待搶修人員。搶修人員搬離大型障礙物後，即可通過上述的報警解除裝置向主控制室發送報警解除信號。

對於小障礙，通過在頭車10前端安裝的除障推土板6，即可自行解除障礙。

為了避免系統發生始料未及的意外故障，導致頭車10或跟車20未按安全行駛路逕行駛，發生駛離路面的情況發生，進行如下補救安全設置。如圖1所示，即在頭車10和跟車20行駛道路兩側的路邊間隔安裝信標7。如圖4所示，每個信標7均安裝有控制信號發射器71、紅外發射器72和紅外接收器73，信標7之間通過安裝紅外發射器72和紅外接收器73連接。頭車10或跟車20碰觸紅外發射器72發射的紅外線8時，具有接收該紅外線8的信標7通過其控制信號發射器71向該頭車10或跟車20發送遠離控制信號，該頭車10或跟車20接收到該遠離控制信號時向遠離該路邊的方向偏離行駛，防止頭車10或跟車20駛離路面，發生傾翻的危險。

以上僅為本實用新型的較佳實施例，並非對本實用新型的保護範圍的限定。凡依本案的設計思路所做的等同變化，均落入本案的保護範圍。