本發(fā)明涉及一種行車控制系統(tǒng)，更具體的說，本發(fā)明主要涉及一種基于虛擬現(xiàn)實的行車遠(yuǎn)程智能自動運行系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

目前國內(nèi)危險廢物焚燒處理為將廢物從儲池中抓取投入投料斗中，作業(yè)需要專門的行車操作員在行車室通過人為觀察或通過監(jiān)控視頻來操作行車。前述行車室通常位于廢物儲池的上方，操作員通過操作室玻璃觀察儲池進(jìn)行操作，由于儲池內(nèi)存放的危廢會產(chǎn)生有毒易燃易爆氣體，一旦發(fā)生燃燒或爆炸，將對行車操作室造成很大的安全事故，危及操作員生命安全與設(shè)備財產(chǎn)損失，不符合安全管理規(guī)定。同時儲池內(nèi)存放的危廢物會產(chǎn)生有毒有害有機(jī)揮發(fā)性氣體，長期在此環(huán)境工作，對于行車操作員的身體健康也會造成不良影響，違反相關(guān)職業(yè)健康安全管理規(guī)定。前述的另一種方式是通過監(jiān)控視頻觀察現(xiàn)場來操作行車，長期注釋監(jiān)控屏幕會使操作員很快會產(chǎn)生視覺疲勞、炫目，操作容易出現(xiàn)失誤；并且現(xiàn)場視頻在料坑惡略的環(huán)境下，鏡頭清晰度會下降，并且由于通訊傳輸?shù)难舆t現(xiàn)象，使得視頻監(jiān)控相對于現(xiàn)場的情況會出現(xiàn)幾秒甚至十幾秒的延遲，極易因此發(fā)生抓斗沖頂?shù)劝踩鹿?。因而有必要針對危險廢物焚燒處理中行車運行的控制方式進(jìn)行研究和改進(jìn)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的之一在于解決針對不足，提供一種基于虛擬現(xiàn)實的行車遠(yuǎn)程智能自動運行系統(tǒng)，以期望解決現(xiàn)有技術(shù)中操作員在現(xiàn)場控制行車易因危險氣體而發(fā)生安全事故，且健康受到威脅，通過監(jiān)控視頻查看現(xiàn)場情況控制行車易導(dǎo)致視覺疲勞，且因視頻信號延遲而發(fā)生安全事故等技術(shù)問題。

為解決上述的技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

本發(fā)明所提供的一種基于虛擬現(xiàn)實的行車遠(yuǎn)程智能自動運行系統(tǒng)，所述的系統(tǒng)包括：上位機(jī)，所述上位機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)接入可編程邏輯控制器，用于由上位機(jī)根據(jù)現(xiàn)場建筑尺寸調(diào)用三維監(jiān)控軟件，對行車及行車所在現(xiàn)場建立三維模型；可編程邏輯控制器，所述可編程邏輯控制器分別接入行程開關(guān)與編碼器，用于當(dāng)行車運行過程中碰到行程開關(guān)時，將當(dāng)前的到位信號傳輸至可編程邏輯控制器，由可編程邏輯控制器根據(jù)傳輸信號的當(dāng)前行程開關(guān)所在的位置，計算出當(dāng)前行車所在的位置坐標(biāo)；并由編碼器將行車上各個軸承旋轉(zhuǎn)的圈數(shù)信號傳輸至可編程邏輯控制器，由可編程邏輯控制器根據(jù)當(dāng)前圈數(shù)信號，計算出當(dāng)前行車所在的位置坐標(biāo)；變頻電機(jī)，所述變頻電機(jī)通過變頻器接入可編程邏輯控制器，用于由可編程邏輯控制器根據(jù)目標(biāo)位置指令，調(diào)出目標(biāo)位置指令對應(yīng)的詳細(xì)坐標(biāo)，與通過所述到位信號以及所述圈數(shù)信號計算得出的行車所在位置的坐標(biāo)進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果向變頻器輸出控制指令，再由變頻器根據(jù)控制指令控制變頻電機(jī)的轉(zhuǎn)速及正反轉(zhuǎn)，從而控制行車的前進(jìn)與后退的行程以及運行的速度；所述可編程邏輯控制器還用于將行車的實時位置坐標(biāo)通過網(wǎng)絡(luò)傳輸至上位機(jī)，由上位機(jī)根據(jù)行車的實時位置坐標(biāo)，調(diào)整三維模型中行車的實時位置，使三維模型中的行車位置與現(xiàn)場的情況保持同步。

作為優(yōu)選，進(jìn)一步的技術(shù)方案是：所述的三維模型是通過建模軟件將行車及行車所在的現(xiàn)場空間按照1:1的比例真實的反映至三維場景中。

更進(jìn)一步的技術(shù)方案是：所述行程開關(guān)為多個，且分別固定安裝于行車的大車與小車軌道旁的相應(yīng)位置。

更進(jìn)一步的技術(shù)方案是：所述編碼器為多個，且分別安裝于行車的大車車輪軸承、小車車輪軸承以及抓斗電機(jī)軸承上，用于與軸承同步旋轉(zhuǎn)。

更進(jìn)一步的技術(shù)方案是：所述編碼器均通過dp通訊的方式將圈數(shù)信號傳輸至可編程邏輯控制器；所述可編程邏輯控制器也通過dp通訊方式向變頻器傳輸控制指令。

更進(jìn)一步的技術(shù)方案是：所述的目標(biāo)位置指令為上位機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)傳輸至可編程邏輯控制器，且目標(biāo)位置為三維模型中行車行程中的任意位置。

更進(jìn)一步的技術(shù)方案是：所述可編程邏輯控制器中預(yù)設(shè)有危險區(qū)域坐標(biāo)閾值范圍，用于由可編程邏輯控制器通過所述危險區(qū)域坐標(biāo)閾值范圍，控制行車使其無法進(jìn)入危險區(qū)域，或者當(dāng)行車進(jìn)入所述危險區(qū)域坐標(biāo)閾值范圍內(nèi)后，向上位機(jī)反饋報警信息。

更進(jìn)一步的技術(shù)方案是：所述可編程邏輯控制器中還預(yù)設(shè)了多層安全防護(hù)坐標(biāo)閾值范圍，所述多層安全防護(hù)坐標(biāo)閾值范圍置于危險區(qū)域坐標(biāo)閾值范圍的前端，用于當(dāng)行車進(jìn)入所述多層安全防護(hù)坐標(biāo)閾值范圍后，由可編程控制器向上位機(jī)反饋警告信息。

更進(jìn)一步的技術(shù)方案是：可編程邏輯控制器向變頻器輸出控制指令，從而控制變頻電機(jī)運行速度的方式為以低頻率運行至少10秒，然后切換到高頻率運行，當(dāng)行車位置接近目標(biāo)位置2至4米時，運行速度由高頻率切換到低頻率運行。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果之一是：

1）通過將行車及其所在現(xiàn)場情況進(jìn)行三維建模，使得操作員無需再在現(xiàn)場操作行車，并且相對于視頻監(jiān)控的方式而言，三維場景中的觀察視角更為立體，可全方位的觀察行車的運行情況，有效避開了危險空域，從而避免由此給操作員人身帶來的安全及健康隱患；

2）通過可編程控制器根據(jù)行程開關(guān)與編碼器反饋的信號，控制變頻電機(jī)的運行狀態(tài)，實現(xiàn)了行車的自動化運行，無需操作員頻繁操作行車，將操作員由操作為主的工作方式變?yōu)楸O(jiān)控為主，從而降低了操作員的勞動強(qiáng)度；

3）采用工業(yè)級的通訊傳輸方式，有效解決了行車位置的滯后問題，并且由可編程邏輯控制器根據(jù)控制程序控制行車按照預(yù)定的路線運行，誤操作率較低，從而降低了因誤操作而導(dǎo)致的設(shè)備安全事故，使行車運行更加安全可靠；

4）將虛擬現(xiàn)實中的三維建模引入作為行車運行的監(jiān)控方式，結(jié)合可編程邏輯控制器自動控制行車運行狀態(tài)，不僅提升了行車運行控制的精確性，還能對行車運行的狀態(tài)進(jìn)行全方位監(jiān)控。

附圖說明

圖1為用于說明本發(fā)明一個實施例的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意框圖；

圖2為用于說明本發(fā)明一個實施例的系統(tǒng)執(zhí)行的邏輯流程圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步闡述。

參考圖1所示，本發(fā)明的一個實施例是一種基于虛擬現(xiàn)實的行車遠(yuǎn)程智能自動運行系統(tǒng)，正如圖中所示出的，該系統(tǒng)中包括上位機(jī)、下位機(jī)（即可編程邏輯控制器，圖1中所示的plc）、行程開關(guān)、編碼器、變頻器與變頻電機(jī)，基于前述系統(tǒng)中的各個組成部分，具體的連接方式及用途如下：

首先是上位機(jī)，該上位機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)接入可編程邏輯控制器，用于由上位機(jī)根據(jù)現(xiàn)場建筑尺寸調(diào)用三維監(jiān)控軟件，對行車及行車所在現(xiàn)場建立三維模型；前述的三維模型可以直接通過市面上主流的建模軟件將行車及行車所在的現(xiàn)場空間按照1:1的比例真實的反映至三維場景中；行車及行車所在現(xiàn)場的三維模型在遠(yuǎn)端的上位機(jī)中進(jìn)行顯示，以便操作人員對行車現(xiàn)場進(jìn)行監(jiān)控與操作；

然后是作為系統(tǒng)控制核心的可編程邏輯控制器，該可編程邏輯控制器分別接入行程開關(guān)與編碼器，用于當(dāng)行車運行過程中觸碰到行程開關(guān)時，將當(dāng)前的到位信號傳輸至可編程邏輯控制器，由可編程邏輯控制器根據(jù)傳輸信號的當(dāng)前行程開關(guān)所在的位置，計算出當(dāng)前行車所在的位置坐標(biāo)；并由編碼器將行車上各個軸承旋轉(zhuǎn)的圈數(shù)信號傳輸至可編程邏輯控制器，由可編程邏輯控制器根據(jù)當(dāng)前圈數(shù)信號，計算出當(dāng)前行車所在的位置坐標(biāo)；作為系統(tǒng)的核心，本實施例所述的自動運行系統(tǒng)可基于西門子s7-1200plc搭建；

最后是變頻電機(jī)，該變頻電機(jī)通過變頻器接入可編程邏輯控制器，結(jié)合圖2所示，用于由可編程邏輯控制器根據(jù)目標(biāo)位置指令，調(diào)出目標(biāo)位置指令對應(yīng)的詳細(xì)坐標(biāo)，與通過所述到位信號以及所述圈數(shù)信號計算得出的行車所在位置的坐標(biāo)進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果向變頻器輸出控制指令，再由變頻器根據(jù)控制指令控制變頻電機(jī)的轉(zhuǎn)速及正反轉(zhuǎn)，從而控制行車的前進(jìn)與后退的行程以及運行的速度，使行車在指定的目標(biāo)位置處停下；

正如上述所提到的，上位機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)接入可編程邏輯控制器，因而前述的目標(biāo)位置指令可由上位機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)傳輸至可編程邏輯控制器，且目標(biāo)位置為三維模型中行車行程中的任意位置；而目標(biāo)位置可由操作人員在上位機(jī)上呈現(xiàn)的三維模型中進(jìn)行設(shè)置，設(shè)置完成后在上位機(jī)中行程前述的目標(biāo)位置指令；前述目標(biāo)位置的坐標(biāo)為該位置在行車室現(xiàn)場所處的位置，由實際測量所得，并寫入到可編程邏輯控制器所執(zhí)行的程序中；

可編程邏輯控制器將目標(biāo)位置與行車所在位置的坐標(biāo)進(jìn)行比較的具體方式為：行車所在位置的坐標(biāo)大于目標(biāo)位置坐標(biāo)時，說明行車在目標(biāo)前方，此時可編程邏輯控制器發(fā)出反轉(zhuǎn)指令給變頻器，變頻器驅(qū)動變頻電機(jī)反轉(zhuǎn)，行車后退到達(dá)目標(biāo)位置坐標(biāo)或碰到目標(biāo)位置的行程開關(guān)時停止；行車所在位置的坐標(biāo)小于目標(biāo)位置坐標(biāo)時，說明行車在目標(biāo)后方，可編程邏輯控制器發(fā)出正轉(zhuǎn)指令給變頻器，變頻器驅(qū)動變頻電機(jī)正轉(zhuǎn)，行車前進(jìn)移動到達(dá)目標(biāo)位置坐標(biāo)或碰到目標(biāo)位置行程開關(guān)時停止；

更為重要的是，前述可編程邏輯控制器還用于將行車的實時位置坐標(biāo)通過網(wǎng)絡(luò)傳輸至上位機(jī)，由上位機(jī)根據(jù)行車的實時位置坐標(biāo)，調(diào)整三維模型中行車的實時位置，使三維模型中的行車位置與現(xiàn)場的情況保持同步。

在本實施例中，將虛擬現(xiàn)實中的三維建模引入作為行車運行的監(jiān)控方式，結(jié)合可編程邏輯控制器自動控制行車運行狀態(tài)，不僅提升了行車運行控制的精確性，還能對行車運行的狀態(tài)進(jìn)行全方位監(jiān)控；而通過將行車及其所在現(xiàn)場情況進(jìn)行三維建模，使得操作員無需再在現(xiàn)場操作行車，并且相對于視頻監(jiān)控的方式而言，三維場景中的觀察視角更為立體，可全方位的觀察行車的運行情況，有效避開了危險空域，從而避免由此給操作員人身帶來的安全及健康隱患；同時通過可編程控制器根據(jù)行程開關(guān)與編碼器反饋的信號，控制變頻電機(jī)的運行狀態(tài)，實現(xiàn)了行車的自動化運行，無需操作員頻繁操作行車，將操作員由操作為主的工作方式變?yōu)楸O(jiān)控為主，從而降低了操作員的勞動強(qiáng)度；此外，由可編程邏輯控制器根據(jù)控制程序控制行車按照預(yù)定的路線運行，誤操作率較低，從而降低了因誤操作而導(dǎo)致的設(shè)備安全事故，使行車運行更加安全可靠；

為提升行車移動位置檢測的精確性，上述系統(tǒng)中作為傳感裝置的行程開關(guān)與編碼器均可設(shè)置為多個，如此，便可將多個行程開關(guān)分別安裝于行車的大車與小車軌道旁的相應(yīng)位置；將多個編碼器分別安裝于行車的大車車輪軸承、小車車輪軸承以及抓斗電機(jī)軸承上，用于與軸承同步旋轉(zhuǎn)；行車運動時軸承轉(zhuǎn)動帶動編碼器同步運動，車輪轉(zhuǎn)動的圈數(shù)與編碼器轉(zhuǎn)動的圈數(shù)一致，編碼器旋轉(zhuǎn)一周即行車移動輪子周長的距離，進(jìn)而行程上述的圈數(shù)信號。

進(jìn)一步的，為解決行車位置的滯后的問題，可采用工業(yè)級的通訊傳輸方式，具體為將上述編碼器均通過dp通訊的方式將圈數(shù)信號傳輸至可編程邏輯控制器；相應(yīng)的，可編程邏輯控制器也可通過dp通訊方式向變頻器傳輸控制指令。

在本發(fā)明用于解決技術(shù)問題更加優(yōu)選的一個實施例中，針對行車運行的現(xiàn)場中可能存在易碰撞的區(qū)域，為提升系統(tǒng)控制行車運行的安全性，可在行車在現(xiàn)場移動的坐標(biāo)集群中設(shè)置危險坐標(biāo)集群，寫入到可編程邏輯控制器所執(zhí)行的程序中；即將前述的危險坐標(biāo)集作為群危險區(qū)域坐標(biāo)閾值范圍預(yù)設(shè)于可編程邏輯控制器中，用于由可編程邏輯控制器通過該危險區(qū)域坐標(biāo)閾值范圍，控制行車使其無法進(jìn)入危險區(qū)域，或者當(dāng)行車進(jìn)入所述危險區(qū)域坐標(biāo)閾值范圍內(nèi)后，向上位機(jī)反饋報警信息；進(jìn)一步的，為使行車不易進(jìn)入前述的危險區(qū)域，且防止報警信息頻繁出現(xiàn)，可再在可編程邏輯控制器中還預(yù)設(shè)了多層安全防護(hù)坐標(biāo)閾值范圍，該多層安全防護(hù)坐標(biāo)閾值范圍置于危險區(qū)域坐標(biāo)閾值范圍的前端，用于當(dāng)行車進(jìn)入所述多層安全防護(hù)坐標(biāo)閾值范圍后，由可編程控制器向上位機(jī)反饋警告信息，進(jìn)而便于操作員及做出操作，防止行車?yán)^續(xù)移動進(jìn)入危險區(qū)域。

為提升行車運行的平穩(wěn)性，亦可再將可編程邏輯控制器向變頻器輸出控制指令，從而控制變頻電機(jī)運行速度的方式設(shè)置為以低頻率運行至少10秒，然后切換到高頻率運行，以達(dá)到平穩(wěn)起步的目的，且防止抓斗擺動；當(dāng)行車位置接近目標(biāo)位置2至4米時，運行速度由高頻率切換到低頻率運行，到達(dá)目標(biāo)位置時，行車停止，以達(dá)到平穩(wěn)停車的目的。

正如上述的實施例所提到的，本發(fā)明采用上位機(jī)調(diào)用三維監(jiān)控軟件，分別對行車及行車所在現(xiàn)場建立三維模型。上位機(jī)通過以太網(wǎng)和作為下位機(jī)的可編程邏輯控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，將下位機(jī)處理過的行車位置坐標(biāo)傳送給監(jiān)控畫面，達(dá)到在監(jiān)控畫面上精確實時顯示行車位置的目的。

除上述以外，還需要說明的是在本說明書中所談到的“一個實施例”、“另一個實施例”、“實施例”等，指的是結(jié)合該實施例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)或者特點包括在本申請概括性描述的至少一個實施例中。在說明書中多個地方出現(xiàn)同種表述不是一定指的是同一個實施例。進(jìn)一步來說，結(jié)合任一實施例描述一個具體特征、結(jié)構(gòu)或者特點時，所要主張的是結(jié)合其他實施例來實現(xiàn)這種特征、結(jié)構(gòu)或者特點也落在本發(fā)明的范圍內(nèi)。

盡管這里參照本發(fā)明的多個解釋性實施例對本發(fā)明進(jìn)行了描述，但是，應(yīng)該理解，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以設(shè)計出很多其他的修改和實施方式，這些修改和實施方式將落在本申請公開的原則范圍和精神之內(nèi)。更具體地說，在本申請公開、附圖和權(quán)利要求的范圍內(nèi)，可以對主題組合布局的組成部件和/或布局進(jìn)行多種變型和改進(jìn)。除了對組成部件和/或布局進(jìn)行的變型和改進(jìn)外，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，其他的用途也將是明顯的。