本實(shí)用新型涉及礦井機(jī)車無人駕駛技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種礦井機(jī)車無人駕駛車載控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

目前，地下礦山主要采用軌道機(jī)車進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，但是隨著地采規(guī)模的不斷擴(kuò)大，減員增效、提高運(yùn)輸安全、改善工作環(huán)境的需求不斷增強(qiáng)，采用地面遙控駕駛及無人駕駛已經(jīng)成為一種必要趨勢。

現(xiàn)在已有個(gè)別礦山開發(fā)了地面遙控駕駛及無人駕駛系統(tǒng)，但是現(xiàn)在在礦山中應(yīng)用的地面遙控駕駛僅是將司機(jī)從井下移動到地面，其駕駛模式主要還是司機(jī)通過視頻獲悉前方路況并根據(jù)路況來操作軌道機(jī)車?，F(xiàn)在在礦山中應(yīng)用的無人駕駛系統(tǒng)僅是要求在巷道內(nèi)進(jìn)行無人化管理，通過上位機(jī)下發(fā)相應(yīng)的指令來操作軌道機(jī)車。但是兩者均不能自動識別路況、智能解決異常情況，在故障安全方面仍存在較為明顯的缺陷。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于提供一種礦井機(jī)車無人駕駛車載控制系統(tǒng)，以對路況進(jìn)行自動識別，保證機(jī)車的運(yùn)輸安全。

為實(shí)現(xiàn)以上目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案為：提供一種礦井機(jī)車無人駕駛車載控制系統(tǒng)，包括分別與主控制器連接進(jìn)行雙向通信的車載通信終端、傳感器設(shè)備組以及障礙物檢測設(shè)備；

主控制器通過車載通信終端與地面調(diào)度服務(wù)軟件連接以進(jìn)行注冊。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型存在以下技術(shù)效果：本實(shí)用新型中的主控制器根據(jù)傳感器設(shè)備組檢測到的機(jī)車工況信息、障礙物檢測設(shè)備檢測到的障礙物信息以及地面調(diào)度系統(tǒng)發(fā)送的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、地面移動授權(quán)信息來生成機(jī)車速度曲線，主控制器根據(jù)生成的機(jī)車速度曲線來控制機(jī)車行駛，對路況進(jìn)行自動識別，保證了機(jī)車的運(yùn)輸安全。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型一實(shí)施例中一種礦井機(jī)車無人駕駛車載控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實(shí)用新型一實(shí)施例中另一種礦井機(jī)車無人駕駛車載控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合圖1至圖2所示，對本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)敘述。

如圖1所示，本實(shí)施例公開了一種礦井機(jī)車無人駕駛車載控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括別與主控制器10連接進(jìn)行雙向通信的車載通信終端20、傳感器設(shè)備組30以及障礙物檢測設(shè)備40；主控制器10通過車載通信終端 20與地面調(diào)度系統(tǒng)連接以進(jìn)行注冊。

具體地，主控制器10采用1oo1D的安全架構(gòu)，對輸出接口采用串聯(lián)式開路安全型接口和并聯(lián)式閉合安全型接口，對輸入接口采用動態(tài)回測，即將檢測信號與回測開關(guān)量疊加，實(shí)現(xiàn)對開關(guān)量輸入檢測回路的實(shí)時(shí)在線故障檢測。車載通信終端20具有支持802.11b/g/n協(xié)議的無線通信接口，與主控制器10通過以太網(wǎng)接口連接，然后通過旁軌AP接入無線網(wǎng)絡(luò)。

需要說明的是，該處的主控制器10為MCU，在實(shí)際應(yīng)用中，主控制器10通過車載通信終端20與地面調(diào)度系統(tǒng)進(jìn)行注冊以及狀態(tài)自檢，如果不能正確注冊或者通信中斷或者自檢不成功，則機(jī)車保持處于停車或者駐車狀態(tài)，并開啟車燈或者喇叭進(jìn)行提示。

具體地，主控制器10對傳感器設(shè)備組30檢測到的機(jī)車工況信息、障礙物檢測設(shè)備40檢測到的障礙物信息以及地面調(diào)度系統(tǒng)發(fā)送的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到機(jī)車當(dāng)前的速度曲線。當(dāng)在移動授權(quán)的車距范圍內(nèi)，障礙物檢測設(shè)備檢測到障礙物，則主控制器10根據(jù)機(jī)車當(dāng)前的速度以及障礙物離機(jī)車的距離重新生成速度曲線，保證機(jī)車在抵達(dá)障礙物之前安全停車，以達(dá)到自動識別障礙物，并在達(dá)到障礙物之前安全停車，保證了機(jī)車的運(yùn)輸安全。其中，地面調(diào)度系統(tǒng)發(fā)送的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)包括機(jī)車實(shí)際的地理位置信息、地理限速信息、軌道彎曲坡度信息以及移動授權(quán)信息等數(shù)據(jù)。

具體地，如圖2所示，上述系統(tǒng)還包括與主控制器10連接的機(jī)車執(zhí)行設(shè)備組50，機(jī)車執(zhí)行設(shè)備組50包括通過CAN/RS485/以太網(wǎng)與主控制器10連接的變頻控制器、通過開關(guān)量接口與主控制器10連接的車燈 52、喇叭、斷路器、急停裝置、剎車裝置、撒砂裝置以及駐車裝置。

在實(shí)際應(yīng)用中，本實(shí)施例的系統(tǒng)在傳感器設(shè)備組30出現(xiàn)故障以及機(jī)車的運(yùn)行出現(xiàn)故障時(shí)，主控制器10可以控制機(jī)車執(zhí)行設(shè)備組50做出相應(yīng)的安全措施，與現(xiàn)有技術(shù)中通過人工操作機(jī)車執(zhí)行設(shè)備進(jìn)行安全操作相比，具有自動化的優(yōu)勢。

具體地，上述實(shí)施例中的傳感器設(shè)備組30包括裝載于機(jī)車底部的定標(biāo)讀卡器、分別固定安裝在機(jī)車前后輪軸上的速度傳感器、安裝在機(jī)車內(nèi)部的加速度傳感器、并聯(lián)在機(jī)車電源上的電流、電壓傳感器、安裝在機(jī)車氣路上的壓力傳感器以及安裝在機(jī)車執(zhí)行設(shè)備組50處的接近開關(guān)。

具體地，該處的定標(biāo)讀卡器轉(zhuǎn)載于機(jī)車底部，并通過超高頻讀取軌道上固定點(diǎn)定標(biāo)器信息，結(jié)合地面調(diào)度系統(tǒng)發(fā)送的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，來確定機(jī)車具體位置參考點(diǎn)，同時(shí)主控制器10通過結(jié)合定標(biāo)器的位置與機(jī)車實(shí)際地理位置信息來判斷出定標(biāo)讀卡器的工作是否正常。

該處對分別安裝在機(jī)車前后輪軸上的速度傳感器通過采集車輪轉(zhuǎn)動的頻率進(jìn)行二取一來計(jì)算機(jī)車當(dāng)前的運(yùn)行速度，并通過相位確定機(jī)車的行駛方向。同時(shí)結(jié)合定標(biāo)讀卡器獲取的位置參考點(diǎn)便可獲得機(jī)車的精確位置。另外，通過對前后輪上的速度傳感器測量的機(jī)車車輪轉(zhuǎn)動頻率進(jìn)行二取一并結(jié)合機(jī)車當(dāng)前的速度、加速度值可判斷出速度傳感器是否正常工作。

該處的加速度傳感器安裝在機(jī)車內(nèi)部，主控制器根據(jù)加速度傳感器測量的加速度值并結(jié)合速度傳感器測量的機(jī)車運(yùn)行速度值，便可判斷出機(jī)車是否出現(xiàn)打滑或空轉(zhuǎn)現(xiàn)象，以做出相應(yīng)的修正維護(hù)措施進(jìn)行處理。

該處的壓力傳感器設(shè)置在機(jī)車氣路上，當(dāng)主控制器10判斷壓力傳感器檢測的氣壓值低于設(shè)定的氣壓值時(shí)，控制機(jī)車執(zhí)行設(shè)備組50中的車燈或者喇叭發(fā)出報(bào)警提示，同時(shí)利用機(jī)車執(zhí)行設(shè)備組50中的急停裝置、剎車裝置或者駐車裝置式機(jī)車減速停車，從而避免了機(jī)車邊制動邊驅(qū)動導(dǎo)致機(jī)車點(diǎn)擊損壞的現(xiàn)象發(fā)生。

該處的接近開關(guān)安裝在機(jī)車執(zhí)行設(shè)備組50位置處，用于檢測機(jī)車執(zhí)行設(shè)備組50中的執(zhí)行設(shè)備的執(zhí)行動作是否到位。若未到位，則主控制器10根據(jù)邏輯處理進(jìn)行相應(yīng)的報(bào)警、減速、停車、急停以及斷電等操作。

電流、電壓傳感器均并聯(lián)在機(jī)車電源上，當(dāng)主控制器10判斷機(jī)車電源的電流超過設(shè)定的電流值時(shí)，控制機(jī)車執(zhí)行設(shè)備組50中的斷路器斷開機(jī)車電源，以保證機(jī)車安全，當(dāng)檢測到蓄電池電機(jī)車的機(jī)車電源總電壓低于設(shè)定的電壓值時(shí)，主控制器10控制機(jī)車執(zhí)行設(shè)備組50中的車燈或者喇叭進(jìn)行報(bào)警提示，以提醒使用者對電機(jī)車充電。

具體地，如圖2所示，上述實(shí)施例中的系統(tǒng)還包括通過RS485通信接口和/或模式選擇硬件接口與主控制器10連接的人機(jī)交互設(shè)備60；其中，人機(jī)交互設(shè)備60為工業(yè)級液晶顯示觸摸屏。

還需要說明的是，在傳感器設(shè)備組30中的某設(shè)備出現(xiàn)故障或者機(jī)車運(yùn)行出現(xiàn)故障時(shí)，主控制器10還控制工業(yè)級液晶顯示觸摸屏顯示故障警示信息。

具體地，上述實(shí)施例中的障礙物檢測設(shè)備40包括攝像頭、圖像識別分析儀以及激光雷達(dá)。在應(yīng)用過程中，一方面通過攝像頭對機(jī)車運(yùn)行前方的路況進(jìn)行錄像，并通過圖像識別分析儀對錄像進(jìn)行處理，檢測得到障礙物信息，另一方面通過激光雷達(dá)對機(jī)車運(yùn)行前方的障礙物進(jìn)行檢測，然后對兩方面檢測到的障礙物信息進(jìn)行二取一，并將二取一的障礙物檢測結(jié)果傳輸至主控制器10中以供主控制器10進(jìn)行處理。

具體地，如圖2所示，上述實(shí)施例中的系統(tǒng)還包括與主控制器10 連接的電源70。該處的電源70與上述的機(jī)車電源不同，該處的電源70 用于將上述的機(jī)車電源轉(zhuǎn)化為本車載控制系統(tǒng)的工作電源的UPS電源，可適應(yīng)輸入電壓等級為DC96V、DC114V、DC192V、DC250V、以及 DC550V。

需要說明的是，通過本實(shí)施了提供的礦井機(jī)車無人駕駛車載控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了將機(jī)車前方路況的錄像信息通過無線網(wǎng)上傳至人機(jī)交互設(shè)備 60，并通過主控制器10對機(jī)車運(yùn)行前方的路況進(jìn)行自動識別，保證了機(jī)車的安全運(yùn)輸。同時(shí)，結(jié)合傳感器設(shè)備組30檢測到的機(jī)車工況信息識別出各種異常情況，并進(jìn)行自動分析處理，給出相應(yīng)的安全響應(yīng)。而且。主控制器10采用1oo1D技術(shù)以及傳感器設(shè)備冗余配置，保證了整個(gè)系統(tǒng)的可靠性，從而大大提高了礦井機(jī)車無人駕駛的安全性和可靠性。

具體地，本實(shí)施例公開了一種礦井機(jī)車無人駕駛車載控制系統(tǒng)的使用過程如下：

(1)機(jī)車上電后，主控制器10通過車載通信終端20與地面調(diào)度服務(wù)軟件進(jìn)行注冊并接收地面調(diào)度軟件發(fā)送的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)以及移動授權(quán)信息；

(2)主控制器10對地面調(diào)度軟件發(fā)送的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、移動授權(quán)信息、傳感器設(shè)備組30發(fā)送的機(jī)車工況信息以及障礙物檢測設(shè)備40發(fā)送的障礙物檢測信息進(jìn)行綜合處理，生成當(dāng)前機(jī)車速度曲線以控制機(jī)車進(jìn)行行駛。

而且，在使用過程中還包括如下自檢過程：

主控制器10根據(jù)分別安裝在機(jī)車前后輪軸上的速度傳感器32測量的速度值、加速度傳感器33測量的加速度值以及當(dāng)前的機(jī)車速度曲線判斷速度傳感器32和加速度傳感器33是否正常以機(jī)車前后輪是否出現(xiàn)空轉(zhuǎn)或滑行；

若速度傳感器32和/或加速度傳感器33出現(xiàn)故障，則主控制器10 通過駐車裝置56控制機(jī)車安全停車并開啟車燈52和/或喇叭53；

若機(jī)車前后輪出現(xiàn)空轉(zhuǎn)或滑行，則主控制器10控制撒砂裝置57進(jìn)行撒砂操作并對機(jī)車速度進(jìn)行校正；

主控制器10通過定標(biāo)讀卡器31讀取定標(biāo)器信息，對機(jī)車位置進(jìn)行校正，并結(jié)合所述機(jī)車實(shí)際的地理位置信息判斷定標(biāo)讀卡器31是否正常工作；

主控制器10通過電流傳感器34檢測電流，并在電流超過電流設(shè)定值時(shí)，斷開機(jī)車電源以進(jìn)入惰性運(yùn)行直至停車；

主控制器10通過電壓傳感器35檢測蓄電池電機(jī)車的電壓，并在檢測電壓低于電壓設(shè)定值時(shí)，對電機(jī)車充電；

主控制器10通過壓力傳感器36檢測機(jī)車氣路氣壓，并在檢測氣壓小于氣壓設(shè)定值時(shí)，控制機(jī)車進(jìn)入惰性運(yùn)行直至停車；

主控制器10根據(jù)速度傳感器32測量的速度值、加速度傳感器33 測量的加速度值以及電流傳感器34測量的電流值突變趨勢判斷機(jī)車是否掉道，并在發(fā)生掉道時(shí)進(jìn)行防護(hù)處理；

主控制器10根據(jù)定標(biāo)讀卡器31讀取的機(jī)車位置信息以及實(shí)際的地理位置信息，控制機(jī)車進(jìn)行加/減速、停車以及升/降架線弓操作；

主控制器10通過接近開關(guān)37實(shí)時(shí)監(jiān)測機(jī)車執(zhí)行設(shè)備組50的執(zhí)行情況并在執(zhí)行未到位的情況下，進(jìn)行報(bào)警、減速、停車、急?；驍嚯姴僮?。

本實(shí)施例中公開的技術(shù)方案具有安全性、可靠性以及可用性的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了無人駕駛模式下的安全防護(hù)，以及遠(yuǎn)程遙控和人工本地駕駛模式下的安全保護(hù)以及報(bào)警提示，大大的提高了礦井機(jī)車無人駕駛的安全性。