一種用于礦井無人駕駛機(jī)車的車載控制裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及礦井機(jī)車自動化檢測與安全控制技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種用于礦井無人駕駛機(jī)車的車載控制裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]礦井軌道機(jī)車運(yùn)輸是井下大巷運(yùn)輸?shù)闹饕绞街弧，F(xiàn)階段我國礦井機(jī)車均為人工駕駛，操作環(huán)境差和技術(shù)保障手段缺乏導(dǎo)致軌道機(jī)車運(yùn)輸事故頻發(fā)。運(yùn)用信息與控制技術(shù)提高運(yùn)輸自動化水平是減少此類事故的根本措施，也是《煤礦安全生產(chǎn)“十二五”規(guī)劃》中指出的科技攻關(guān)重點(diǎn)方向。
[0003]礦井機(jī)車無人駕駛系統(tǒng)的研發(fā)和運(yùn)行，有助于降低因調(diào)度、操作失誤而發(fā)生運(yùn)輸事故的概率；同時(shí)，礦井機(jī)車無人駕駛系統(tǒng)的使用，能減少井下人員的數(shù)量，從而也能減少因其它礦井事故引發(fā)的傷亡人數(shù)，具有巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。
[0004]礦井機(jī)車無人駕駛系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)為如何實(shí)現(xiàn)對機(jī)車的自動化控制。目前在礦井運(yùn)行的機(jī)車多數(shù)為人工機(jī)械控制，無自動化電氣控制設(shè)備；同時(shí)機(jī)車與地面系統(tǒng)之間的通信手段也較為落后，只能大致獲知機(jī)車運(yùn)行的區(qū)段，但機(jī)車的精確位置、機(jī)車的工況和機(jī)車前方的路況，地面系統(tǒng)是無法獲知的。這樣就很難實(shí)現(xiàn)對機(jī)車的自動化控制，無法有效實(shí)現(xiàn)機(jī)車的無人駕駛。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型的目的在于提供一種用于礦井無人駕駛機(jī)車的車載控制裝置，以解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題。
[0006]本實(shí)用新型的技術(shù)方案為:
[0007]—種用于礦井無人駕駛機(jī)車的車載控制裝置，該裝置包括微處理器、路況分析儀、車載AP終端、攝像頭、交換機(jī)、電磁閥組件、速度傳感器和讀卡器；
[0008]所述攝像頭的輸出端與路況分析儀的輸入端連接，所述路況分析儀的輸出端與微處理器的輸入端連接，所述攝像頭的輸出端通過交換機(jī)和車載AP終端與地面系統(tǒng)的輸入端連接，所述微處理器通過交換機(jī)和車載AP終端與地面系統(tǒng)交互式連接；
[0009]所述速度傳感器的輸出端與微處理器的輸入端連接，所述讀卡器的輸出端與微處理器的輸入端連接，所述微處理器的輸出端通過交換機(jī)與變頻調(diào)速器的輸入端連接，所述微處理器的輸出端與電磁閥組件的輸入端連接，所述電磁閥組件與機(jī)車機(jī)械部件連接。
[0010]所述的用于礦井無人駕駛機(jī)車的車載控制裝置，所述攝像頭與路況分析儀之間通過模擬視頻接口連接。
[0011]所述的用于礦井無人駕駛機(jī)車的車載控制裝置，所述攝像頭與交換機(jī)之間通過以太網(wǎng)連接，所述交換機(jī)與車載AP終端之間通過以太網(wǎng)連接，所述微處理器與交換機(jī)之間通過以太網(wǎng)連接，所述交換機(jī)與變頻調(diào)速器之間通過以太網(wǎng)連接。
[0012]所述的用于礦井無人駕駛機(jī)車的車載控制裝置，所述路況分析儀與微處理器之間通過RS232串行接口連接。
[0013]所述的用于礦井無人駕駛機(jī)車的車載控制裝置，所述讀卡器與微處理器之間通過RS485串行接口連接。
[0014]所述的用于礦井無人駕駛機(jī)車的車載控制裝置，所述電磁閥組件與機(jī)車機(jī)械部件之間通過氣管和機(jī)械傳動方式連接。
[0015]所述的用于礦井無人駕駛機(jī)車的車載控制裝置，所述車載AP終端與地面系統(tǒng)之間通過符合802.1 In協(xié)議的無線局域網(wǎng)連接。
[0016]所述的用于礦井無人駕駛機(jī)車的車載控制裝置，所述路況分析儀主要由解碼模塊和數(shù)據(jù)處理模塊組成，所述解碼模塊選用型號為SAA7113的解碼芯片，所述數(shù)據(jù)處理模塊選用型號為EP3C16F484的FPGA芯片。
[0017]本實(shí)用新型的有益效果為:
[0018]由上述技術(shù)方案可知，本實(shí)用新型的裝置與其它同類設(shè)備相比，可以實(shí)現(xiàn)機(jī)車位置的準(zhǔn)確檢測，實(shí)時(shí)分析前方路況狀態(tài)，實(shí)時(shí)上報(bào)機(jī)車的工況信息和路況信息，并接收地面系統(tǒng)下發(fā)的控制指令，實(shí)現(xiàn)對機(jī)車的自動化控制;采用本實(shí)用新型的裝置可以實(shí)現(xiàn)機(jī)車的自動化行駛，使機(jī)車的運(yùn)行更加安全可靠，提高機(jī)車作業(yè)效率，減少井下人員的數(shù)量，從而也能減少因其它礦井事故引發(fā)的傷亡人數(shù)。
【附圖說明】
[0019]圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例進(jìn)一步說明本實(shí)用新型。
[0021]如圖1所示，一種用于礦井無人駕駛機(jī)車的車載控制裝置，包括微處理器1、路況分析儀2、車載AP終端3、攝像頭4、交換機(jī)5、電磁閥組件6、速度傳感器7和讀卡器8。路況分析儀2主要由解碼模塊和數(shù)據(jù)處理模塊組成，其中，解碼模塊選用型號為SAA7113的解碼芯片，數(shù)據(jù)處理模塊選用型號為EP3C16F484的FPGA芯片。
[0022]攝像頭4的輸出端與路況分析儀2的輸入端通過模擬視頻接口連接。路況分析儀2的輸出端與微處理器I的輸入端通過RS232串行接口連接。攝像頭4的輸出端通過交換機(jī)5和車載AP終端3與地面系統(tǒng)11的輸入端連接。微處理器I通過交換機(jī)5和車載AP終端3與地面系統(tǒng)11交互式連接。
[0023]攝像頭4與交換機(jī)5之間通過以太網(wǎng)連接，交換機(jī)5與車載AP終端3之間通過以太網(wǎng)連接，微處理器I與交換機(jī)5之間通過以太網(wǎng)連接。車載AP終端3與地面系統(tǒng)11之間通過符合802.1ln協(xié)議的無線局域網(wǎng)連接。
[0024]速度傳感器7的輸出端與微處理器I的輸入端電連接。讀卡器8的輸出端與微處理器I的輸入端通過RS485串行接口連接。微處理器I的輸出端通過交換機(jī)5與變頻調(diào)速器10的輸入端連接，交換機(jī)5與變頻調(diào)速器10之間通過以太網(wǎng)連接。微處理器I的輸出端與電磁閥組件6的輸入端電連接，電磁閥組件6與機(jī)車機(jī)械部件9通過氣管和機(jī)械傳動方式連接。
[0025]本實(shí)用新型的工作原理:
[0026](I)無線傳輸功能實(shí)現(xiàn)
[0027]車載AP終端3與地面系統(tǒng)11之間組成了無線局域網(wǎng)，微處理器I可以通過無線局域網(wǎng)將機(jī)車前方的路況信息、機(jī)車工況數(shù)據(jù)和機(jī)車的精確位置信息發(fā)送至地面系統(tǒng)11，同時(shí)也可以通過無線局域網(wǎng)實(shí)時(shí)接收地面系統(tǒng)11下發(fā)的各種調(diào)度指令。攝像頭4可以將機(jī)車前方的實(shí)時(shí)視頻通過無線局域網(wǎng)發(fā)送至地面系統(tǒng)11。
[0028](2)機(jī)車精確位置的檢測實(shí)現(xiàn)
[0029]本實(shí)用新型的裝置對機(jī)車位置的檢測首先是通過讀卡器8來讀取預(yù)埋在機(jī)車軌道上的位置信標(biāo)，獲取當(dāng)前機(jī)車的精確位置;然后通過速度傳感器7采集到的速度信息，由微處理器I實(shí)時(shí)計(jì)算機(jī)車運(yùn)行的距離；當(dāng)機(jī)車運(yùn)行到下一個(gè)位置信標(biāo)時(shí)，通過位置信標(biāo)對機(jī)車的位置進(jìn)行校正。位置信標(biāo)的安裝位置根據(jù)現(xiàn)場巷道的實(shí)際情況確定，一般在交叉口、停車點(diǎn)、裝車點(diǎn)和卸車點(diǎn)等前后均需要安裝位置信標(biāo)。
[0030](3)機(jī)車運(yùn)行前方路況的檢測實(shí)現(xiàn)
[0031]路況分析儀2通過模擬視頻接口獲取前方路況的視頻圖像，并分析圖像中前方運(yùn)行軌道上是否存在障礙物，軌道旁是否存在人員。當(dāng)檢測到障礙物或人員時(shí)，路況分析儀2通過RS232串行接口發(fā)送數(shù)據(jù)指令給微處理器I，微處理器I收到指令后做相應(yīng)處理。
[0032](4)機(jī)車的啟停、加速和減速的實(shí)現(xiàn)
[0033]微處理器I通過控制電磁閥組件6來實(shí)現(xiàn)對機(jī)車機(jī)械部件9的控制，機(jī)車機(jī)械部件9包括受電弓、剎車裝置、撒砂裝置等。微處理器I通過以太網(wǎng)與變頻調(diào)速器10連接，實(shí)現(xiàn)對機(jī)車的加速和減速控制。當(dāng)微處理器I收到啟動命令后，微處理器I控制受電弓升起，松開剎車裝置，并控制變頻調(diào)速器10進(jìn)行加速行駛;在行駛的過程中，如果機(jī)車進(jìn)入打滑區(qū)域(由機(jī)車精確位置的檢測實(shí)現(xiàn)獲知是否進(jìn)入打滑區(qū)域)，則打開撒砂裝置，進(jìn)行撒砂，增大摩擦力，駛出打滑區(qū)域后，則關(guān)閉撒砂裝置，停止撒砂；當(dāng)微處理器I收到停車命令后，微處理器I控制受電弓落下，控制剎車裝置進(jìn)行剎車。
[0034]以上所述實(shí)施方式僅僅是對本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對本實(shí)用新型的范圍進(jìn)行限定，在不脫離本實(shí)用新型設(shè)計(jì)精神的前提下，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對本實(shí)用新型的技術(shù)方案作出的各種變形和改進(jìn)，均應(yīng)落入本實(shí)用新型的權(quán)利要求書確定的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于礦井無人駕駛機(jī)車的車載控制裝置，其特征在于:該裝置包括微處理器、路況分析儀、車載AP終端、攝像頭、交換機(jī)、電磁閥組件、速度傳感器和讀卡器； 所述攝像頭的輸出端與路況分析儀的輸入端連接，所述路況分析儀的輸出端與微處理器的輸入端連接，所述攝像頭的輸出端通過交換機(jī)和車載AP終端與地面系統(tǒng)的輸入端連接，所述微處理器通過交換機(jī)和車載AP終端與地面系統(tǒng)交互式連接； 所述速度傳感器的輸出端與微處理器的輸入端連接，所述讀卡器的輸出端與微處理器的輸入端連接，所述微處理器的輸出端通過交換機(jī)與變頻調(diào)速器的輸入端連接，所述微處理器的輸出端與電磁閥組件的輸入端連接，所述電磁閥組件與機(jī)車機(jī)械部件連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于礦井無人駕駛機(jī)車的車載控制裝置，其特征在于:所述攝像頭與路況分析儀之間通過模擬視頻接口連接。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于礦井無人駕駛機(jī)車的車載控制裝置，其特征在于:所述攝像頭與交換機(jī)之間通過以太網(wǎng)連接，所述交換機(jī)與車載AP終端之間通過以太網(wǎng)連接，所述微處理器與交換機(jī)之間通過以太網(wǎng)連接，所述交換機(jī)與變頻調(diào)速器之間通過以太網(wǎng)連接。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于礦井無人駕駛機(jī)車的車載控制裝置，其特征在于:所述路況分析儀與微處理器之間通過RS232串行接口連接。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于礦井無人駕駛機(jī)車的車載控制裝置，其特征在于:所述讀卡器與微處理器之間通過RS485串行接口連接。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于礦井無人駕駛機(jī)車的車載控制裝置，其特征在于:所述電磁閥組件與機(jī)車機(jī)械部件之間通過氣管和機(jī)械傳動方式連接。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于礦井無人駕駛機(jī)車的車載控制裝置，其特征在于:所述車載AP終端與地面系統(tǒng)之間通過符合802.1ln協(xié)議的無線局域網(wǎng)連接。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于礦井無人駕駛機(jī)車的車載控制裝置，其特征在于:所述路況分析儀主要由解碼模塊和數(shù)據(jù)處理模塊組成，所述解碼模塊選用型號為SAA7113的解碼芯片，所述數(shù)據(jù)處理模塊選用型號為EP3C16F484的FPGA芯片。
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種用于礦井無人駕駛機(jī)車的車載控制裝置，該裝置包括微處理器、路況分析儀、車載AP終端、攝像頭、交換機(jī)、電磁閥組件、速度傳感器和讀卡器。本實(shí)用新型的裝置與其它同類設(shè)備相比，可以實(shí)現(xiàn)機(jī)車位置的準(zhǔn)確檢測，實(shí)時(shí)分析前方路況狀態(tài)，實(shí)時(shí)上報(bào)機(jī)車的工況信息和路況信息，并接收地面系統(tǒng)下發(fā)的控制指令，實(shí)現(xiàn)對機(jī)車的自動化控制；采用本實(shí)用新型的裝置可以實(shí)現(xiàn)機(jī)車的自動化行駛，使機(jī)車的運(yùn)行更加安全可靠，提高機(jī)車作業(yè)效率，減少井下人員的數(shù)量，從而也能減少因其它礦井事故引發(fā)的傷亡人數(shù)。
【IPC分類】H04N7/18, B61C17/00
【公開號】CN205256328
【申請?zhí)枴緾N201521011596
【發(fā)明人】魏臻, 徐自軍, 湯俊, 程運(yùn)安, 胡慶新, 程磊, 彭磊, 徐偉, 顧慶東, 閔向東
【申請人】合肥工大高科信息科技股份有限公司
【公開日】2016年5月25日
【申請日】2015年12月8日