一种AGV混凝土自卸汽车智能控制系统及控制方法与流程

一种agv混凝土自卸汽车智能控制系统及控制方法
技术领域
1.本发明涉及混凝土运输车控制技术领域，具体涉及一种agv混凝土自卸汽车智能控制系统及控制方法。


背景技术：

2.水利工程建筑过程中，混凝土的生产运输是一项重大的施工项目。在实际施工过程中，能够高效地保证混凝土的运输补给，将为大坝建设减少由于现有技术存在的漏洞而存在的时间消耗，节约施工成本。在现有的实际施工中，对于自卸汽车与吊罐之间的衔接，施工人员主要通过现场情况借用对讲机与缆机控制人员进行远距离对话，促使吊罐停在相应的受料位置，以此来满足自卸汽车给吊罐供料需求，这样的方案存在着数据传输不及时，后者视野不及等原因，导致吊罐需要花费大量时间来稳定停留在相应位置。
3.对于混凝土的运输，现有技术方案为每辆车配一位司机，通过司机来操控自卸汽车在拌和楼出料口与供料平台之间的混凝土运输，这样的方案存在着因为司机的驾驶技能水平欠缺、多辆自卸汽车之间的沟通不到位以及自卸汽车之间没有较好运行协作规划等原因，导致多辆自卸汽车在空间上存在着运输区域碰撞的问题，在时间上，存在着运输不规律、运输耗时长等问题。


技术实现要素：

4.为解决上述技术问题，本发明提供一种agv混凝土自卸汽车智能控制系统及控制方法，本发明控制系统能够实现吊罐与自卸汽车的协同控制、各个自卸汽车的实时控制等；本发明控制方法是一种基于双线电磁导轨的自卸汽车从拌和楼运输混凝土到供料平台的智能控制方法，能够促使自卸汽车能够与吊罐之间进行合理、均衡的匹配，以此满足实际运行过程中的供需平衡。
5.本发明采取的技术方案为：一种agv混凝土自卸汽车智能控制系统，该系统包括：设置在多个吊罐受料点、多个拌和楼出料口的agv汽车路径网络，所述agv汽车路径网络，用于限定自卸汽车的行驶路径；在agv汽车路径网络的拐点位置设置有减速
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转向rfid标签；在agv汽车路径网络与吊罐受料点对应位置设置有停止
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卸料rfid标签和吊罐rfid标签；在agv汽车路径网络与拌和楼出料口对应位置设置有停止
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等待rfid标签。
6.所述agv汽车路径网络设有多个加速磁钢a、多个减速磁钢b；所述自卸汽车设有动力控制系统、信号接收发送器、电磁信号检测器、磁钢检测器、rfid感应器、动力控制系统，通过信号接收发送器接受到的指令信息，驱动自卸汽车启动与停止；
信号接收发送器，用于接收数据集成管控平台远程发送的指令信息；电磁信号检测器，用于实时感应agv汽车路径网络中电磁导轨所释放的电磁信号，当车辆行驶路径发生偏移，能够根据接收到的电磁信号强度，由移动端控制系统发出指令，促使自卸汽车发生转弯等动作微调行驶方向，从而回到既定行驶路径网络中，沿着既定路径继续行驶；rfid感应器，用于感应agv汽车路径网络中的rfid标签；磁钢检测器，用于感应agv汽车路径网络中的加速磁钢a、减速磁钢b。
7.所述agv汽车路径网络由多条横向、纵向的电磁导轨组合而成，自卸汽车沿着所述电磁导轨行驶；所述自卸汽车设有承重检测器，用于实现自卸汽车的承受重量实时检测，当检测到自卸汽车为空车时或者重量为满载标准时，赋予自卸汽车执行启动行驶的命令。
8.所述自卸汽车设有移动端控制系统，与数据集成管控平台交互连接，实现整个系统数据的实时更新、吊罐与自卸汽车的协同控制、各个自卸汽车的实时控制。
9.所述数据集成管控平台，实现运行数据的实时获取与管理，同时能够与其他设备，如吊罐、自卸汽车，之间的信息协同，实现自卸汽车与吊罐之间的自动匹配。
10.数据集成管控平台包含：数据获取与更新模块，实现整个运输系统下，自卸汽车运行数据、吊罐运行数据的自动采集与上传更新功能；指令动态规划模块，根据所获取的数据，识别吊罐的运行状态、点位，以此动态规划双线电磁导轨中各rfid标签的指令。
11.所述rfid标签存储有坐标位置信息、自卸汽车任务执行指令信息；当自卸汽车识别到rfid标签，读取rfid标签信息，通过数据集成管控平台根据rfid标签所存储的指令信息，给予自卸汽车任务指令，以使自卸汽车做出下一步的动作。
12.所述减速
‑
转向rfid标签，用于实现自卸汽车在经过agv汽车路径网络的拐点位置时，根据数据集成管控平台赋予减速转向指令，驱动自卸汽车是执行转弯动作或者直行动作。
13.所述停止
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卸料rfid标签，用于实现自卸汽车与吊罐的对位动作，并给予自卸汽车停止卸料指令，自卸汽车感应到停止卸料指令时，立即感应吊罐rfid标签所在位置，然后数据集成管控平台赋予自卸汽车对位指令，促使自卸汽车进行位置的微调对位动作，实现自卸汽车与吊罐位置的精确对位，能够实现卸料的目的；所述停止
‑
等待rfid标签，用于实现自卸汽车在拌和楼出料口的等待命令，并与自卸汽车的承重检测器配合，实现自卸汽车的自动检测受料动作；当拌合楼出料完成并且承重检测器检测出自卸汽车所承受的重量达到标准时，自卸汽车自动进行启动前行的动作；所述吊罐rfid标签用于存储吊罐运行数据，并实时传回数据集成管控平台，由数据集成管控平台根据吊罐的行动变化来改变agv汽车路径网络中的各rfid标签的执行命令，以此促使自卸汽车平均分配到各吊罐受料点。
14.所述加速磁钢位于agv汽车路径网络的出发拐点前进方向设定距离位置；减速磁钢位于agv汽车路径网络的到达拐点设定距离位置；自卸汽车在起步或者慢速转弯过后，经过设定的距离会感应到加速磁钢，从而进行加速任务；行驶到一定距离后，自卸汽车感应到
减速磁钢，降低车速后继续行驶。
15.一种agv混凝土自卸汽车智能控制方法，首先，数据集成管控平台的指令动态规划模块发送指令给电磁信号发生器，促使电磁信号发生器产生正弦电磁信号，其次，指令动态规划模块会根据各rfid标签所在位置，赋予各rfid标签所需要驱动自卸汽车的指令；然后，数据集成管控平台的数据获取与更新模块会获取到吊罐与自卸汽车的运行数据，判断每个吊罐与自卸汽车所在点位，指令动态规划模块根据相关数据赋予自卸汽车卸料状态；最后，自卸汽车根据数据集成管控平台赋予的作业指令，执行相应的动作，具体体现在三方面，一是通过检测双线电磁导轨产生的正弦电磁信号，进行路径纠偏行驶，二是根据双线电磁导轨中的rfid标签指令，执行减速
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转向、停止
‑
卸料、停止
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等待指令，三生根据双线电磁导轨中的磁钢信号，执行加速、减速指令。
16.本发明一种agv混凝土自卸汽车智能控制系统及控制方法，技术效果如下：1）本发明通过开发设计自卸汽车动力控制系统，辅以相关检测仪器的信号输入，能够实现自卸汽车在混凝土供料平台的自动行驶与自主受料和供料。
17.2）本发明通过设计rfid标签、磁钢以及双线电磁导轨，能够实现自卸汽车在规划的路径中自动行驶，从而解放人力资源，避免因为司机的驾驶技能水平欠缺所导致的不可控事故发生，避免多辆自卸汽车之间的沟通不到位以及自卸汽车之间没有较好运行协作规划等原因，导致多辆自卸汽车在空间上存在着运输区域碰撞的问题。
18.3）本发明通过开发设计数据集成管控平台，能够实现系统运行数据的实时获取与管理，同时能够与其他设备，如吊罐、自卸汽车，之间的信息协同，实现自卸汽车与吊罐之间的自动匹配，从而提升混凝土供料平台的工作效率，进而避免在时间上以往方式供料存在着运输不规律、运输耗时长的问题。
附图说明
19.图1为本发明自卸汽车设定路径规划示意图。
20.图2为本发明控制系统自卸汽车工作立体示意图；图3为本发明控制系统自卸汽车工作俯视示意图；图4为本发明控制系统自卸汽车的立体结构示意图；图5为本发明控制系统自卸汽车的侧视结构示意图。
21.图6为本发明工作情况下各装置协同作业示意图。
22.其中：1
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电磁导轨，2
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电磁信号检测器，3
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承重检测器，4
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行驶中的自卸汽车，5
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等待装料的自卸汽车，6
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电磁信号发生器，7
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等待卸料的自卸汽车，8
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吊罐，9
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转向中的自卸汽车，10
‑
正在卸料的自卸汽车。
23.11
‑
信号接收发送器，12
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动力控制系统，13
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磁钢检测器。
24.a
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加速磁钢，b
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减速磁钢。
25.r1
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减速
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转向rfid标签，r2
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停止
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卸料rfid标签，r3
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停止
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等待rfid标签。
具体实施方式
26.一种agv混凝土自卸汽车智能控制系统，该系统的实施步骤如下：步骤一、如图1所示，确定4个吊灌8，2个拌和楼出料口，分别标识为拌和楼出料口
a、拌和楼出料口b。其中，吊灌受料点位置不定，取决于吊灌实时停留位置，自卸汽车会根据吊灌的rfid指令标签进行对位卸料任务。
27.步骤二、由4个吊灌8，2个拌和楼出料口所在位置，设计出agv混凝土运输车的双线电磁轨道组成的agv汽车路径网络。每条电磁导轨均是不同直线的组合，因此自卸汽车在行驶过程中，只要沿着直线行驶，到达拐点后，读取rfid标签，执行相应的任务即可。所述agv汽车路径网络用于限定自卸汽车的行驶路径，以使自卸汽车的路径不致发生偏移，始终沿着既定规划路径行驶。
28.电磁导轨1为双线电磁导轨，设计为一根电线形成的闭合回路，根据预先设定的行驶路径在地面下沿埋设电线，当高频电流流经导线时，导线周围产生电磁场。agv上左右对称安装两个电磁传感器，所接受电磁信号的强度差异可以反映车辆偏离路径的程度。
29.双线电磁导轨的设计参见文献徐骁,赵永康,廖超,袁清乾,葛磊.一种基于rfid的agv电磁导引新方式[j].物流技术与应用,2011,16(03):106
‑
109.中的记载。
[0030]
agv汽车路径网络中设有电磁信号发生器6，电磁信号发生器6能够赋予双线电磁导轨产生正弦信号，供自卸汽车检测，进而实现自卸汽车实现根据电磁信号的路径自动纠偏的功能。电磁信号发生器6可采用awg4100任意波形发生器，该发生器是一款多通道的高性能任意波形发生器，拥有四个相互独立的波形输出通道，每个通道可以提供高达1.2gsa/s采样率、16位垂直分辨率的单端波形输出。通过自主需要进行设置可为双线电磁导轨提供稳定的电磁波形信号。
[0031]
步骤三、由上述所设计的agv汽车路径网络与吊灌数量，设计rfid标签类型并对标签进行编号标识，包含rfid标签22个，磁钢43个。其中，在拐点位置为减速
‑
转向rfid标签r1；在吊灌受料点位置为停止
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卸料rfid标签r2与吊罐rfid便签；在拌和楼出料口为停止
‑
等待rfid标签r3。
[0032]
上述几种rfid标签均存储有坐标位置信息，自卸汽车任务执行指令信息。当自卸汽车识别到某一rfid标签，读取该rfid标签信息。通过数据集成管控平台根据rfid标签所存储的指令信息，给予自卸汽车任务指令，以使自卸汽车做出下一步的动作。
[0033]
所述减速
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转向rfid标签r1，用于实现自卸汽车在经过路径的拐点时，根据数据集成管控平台赋予减速
‑
转向rfid标签的指令，驱动自卸汽车是执行转弯动作还是执行直行动作。
[0034]
所述停止
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卸料rfid标签r2，用于实现车辆与吊罐的对位动作，并给予自卸汽车停止
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卸料的指令。自卸汽车感应到停止
‑
卸料rfid标签r1时，会立即感应吊罐rfid标签所在位置，然后数据集成管控平台赋予自卸汽车指令，促使自卸汽车进行位置的微调对位动作，实现自卸汽车与吊罐位置的精确对位，指导满足自卸汽车能够实现卸料的目的。
[0035]
所述吊罐rfid标签，用于存储吊罐运行数据并实时传回数据集成管控平台，由数据集成管控平台根据吊罐的行动变化来改变路径网络中的各rfid标签的执行命令，以此促使自卸汽车平均分配到各吊罐受料点。
[0036]
所述停止
‑
等待rfid标签r3，用于实现自卸汽车在拌合楼出料口的等待命令，并与自卸汽车的承重检测器3配合，实现自卸汽车的自动检测受料动作。当拌合楼出料完成并且承重检测器3检测出自卸汽车所承受的重量达到标准时，自卸汽车自动进行启动前行的动作。
[0037]
步骤四、如图1所示，根据agv汽车路径网络设计磁钢，车辆在感应到不同的磁钢时执行不同的任务，分为加速和减速任务。
[0038]
所述磁钢起定位作用，将不同位置的磁钢定义为不同的指令点，当自卸汽车在感应到磁钢时，根据位置坐标信息以及赋予指令执行相应的任务。本发明将磁钢分为两种类型，即加速磁钢a、减速磁钢b。加速磁钢a位于agv汽车路径网络的出发拐点前进方向设定距离位置，减速磁钢b位于到达拐点的设定距离位置。车辆在起步或者慢速转弯过后，经过设定的距离会感应到加速磁钢a，从而进行加速任务；行驶到一定距离后，感应到减速磁钢b，降低车速后继续行驶。
[0039]
步骤五、改装自卸汽车，使其具有沿着电磁导轨1自动行驶功能，并且能够自动路径纠偏，同时具有感应rfid标签、感应加速、减速磁钢，能够满足混凝土的自动卸料功能。其自卸汽车结构示意图如图4、图5所示。
[0040]
自卸汽车包含动力控制系统12、信号接收发送器11、电磁信号检测器2、磁钢检测器13、rfid感应器、承重检测器3、移动端控制系统。
[0041]
动力控制系统12采用56点移动控制器esx
‑
3cm。该控制器是德国stw开发的一款移动控制器。该产品具备4路can总线，1路带唤醒功能，1路rs232串口通信，1路rs485串口通信，1路以太网通讯，56路io资源，具有高防护等级、高集成度、高响应速度等优点，通过codesys3.5编程可实现自卸汽车的动力控制。
[0042]
信号接收发送器11采用ab433e型信号无线点对点发送接收器，该接收器具有开关量无线传输功能，通过后期自主需求改进实现开关量的信号转换为数据集成管控平台的指令信息。
[0043]
电磁信号检测器2采用hs900l型电磁信号检测仪，实现电磁导轨1信号的检测。
[0044]
磁钢检测器13可采用中国专利（专利号：cn201621391044.2）所设计的智能磁钢检测仪，该检测仪通过自主设计能够实现磁钢信号的检测。
[0045]
rfid感应器采用hl7206b2型超高频rfid信息采集器，该采集器具有识别距离远、速度快、多标签识别能力超强、抗干扰能力强、防护性能高和安装使用方便等特点。能够实现自卸汽车对多rfid标签信息的采集。
[0046]
承重检测器3采用普司顿psd
‑
f2型吨级悬臂梁式承重感应器，该感应器采用优质合金钢材质制造，具有高精度、高稳定性、耐腐蚀的特点，能够实现自卸汽车长期的承重检测。
[0047]
移动端控制系统采用西门子simatic s7
‑
1200可编程控制器，将其安装在自卸汽车上，并通过后期自主编程实现各模块数据与指令的传达。
[0048]
所述动力控制系统12通过信号接收发送器11所接受到的数据集成管控平台指令信息，执行自卸汽车的启动与停止等行为。
[0049]
所述信号接收发送器11，用于接收数据集成管控平台远程发送的指令信息。
[0050]
所述承重检测器3，用于实现自卸汽车的承受重量实时检测，当检测到自卸汽车为空车时或者重量为满载标准时，赋予自卸汽车执行启动行驶的命令。空车启动行驶与满载启动行驶两者循环交替执行。
[0051]
所述电磁信号检测器2，用于实时感应agv汽车路径网络中的双线电磁导轨所释放的电磁信号，当车辆行驶路径发生偏移，能够根据接收到的电磁信号强度，由数据集成管控
平台发出指令，促使自卸汽车发生转弯等动作微调行驶方向，从而回到既定行驶路径网络中，沿着既定路径继续行驶。
[0052]
数据集成管控平台能够对车辆进行实时控制，并完成相应的任务，其中包括rfid信息标签数据管理、汽车行驶路径网络数据管理、车辆行驶参数、控制器参数的数据管理；包括车辆目标点规划、路径规划；包括缆机吊灌的运输参数管理以及吊灌与汽车之间的信息协同等所述rfid感应器，用于感应agv汽车路径网络中的rfid标签，以执行不同的命令。
[0053]
所述磁钢检测器13，用于感应agv汽车路径网络中的磁钢，以执行不同的命令。
[0054]
所述移动端控制系统，与数据集成管控平台交互连接，实现整个系统数据的实时更新、吊罐与自卸汽车的协同控制、各自卸汽车的实时控制等。
[0055]
步骤六、开发数据集成管控平台，实现运行数据的实时获取与管理，同时能够与其他设备，如吊罐、自卸汽车，之间的信息协同，实现自卸汽车与吊罐之间的自动匹配。系统含有数据获取与更新模块、指令动态规划模块两大主体模块。
[0056]
所述数据获取与更新模块主要实现整个运输系统下，自卸汽车运行数据、吊罐运行数据的自动采集与上传更新功能；所述指令动态规划模块，主要根据前述所获取的数据，识别吊罐的运行状态、点位等，以此动态规划双线电磁导轨中各rfid标签的指令，促使自卸汽车能够与吊罐之间进行合理、均衡的匹配，以此满足实际运行过程中的供需平衡。
[0057]
经过上述步骤一~步骤六，建立起基于双线电磁导轨的自卸汽车从拌和楼运输混凝土到供料平台的智能控制系统网络，其正常工作时，各设备间协同作业示意如图6所示。
[0058]
一种agv混凝土自卸汽车智能控制方法，首先，数据集成管控平台的指令动态规划模块发送指令给电磁信号发生器，促使电磁信号发生器产生正弦电磁信号，其次，指令动态规划模块会根据各rfid标签所在位置，赋予各rfid标签所需要驱动自卸汽车的指令；然后，数据集成管控平台的数据获取与更新模块会获取到吊罐与自卸汽车的运行数据，判断每个吊罐与自卸汽车所在点位，指令动态规划模块根据相关数据赋予自卸汽车卸料状态；最后，自卸汽车根据数据集成管控平台赋予的作业指令，执行相应的动作，具体体现在三方面，一是通过检测双线电磁导轨产生的正弦电磁信号，进行路径纠偏行驶，二是根据双线电磁导轨中的rfid标签指令，执行减速
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转向、停止
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卸料、停止
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等待指令，三生根据双线电磁导轨中的磁钢信号，执行加速、减速指令。