一种凿岩台车的远程操控系统及操控方法与流程

1.本发明涉及一种凿岩台车的远程操控系统及操控方法，属于凿岩台车技术领域。


背景技术：

2.凿岩台车是隧道及地下工程采用钻爆法施工的一种凿岩设备，现广泛应用在隧道、矿山的施工过程中。由于隧道施工环境存在高海拔、岩爆、高温、高粉尘、高湿涌水等不良地质状况，这样不仅严重威胁到施工人员和设备安全，对施工技术和施工装备也提出了严峻挑战。针对隧道环境和极端工况，远程遥操作技术应运而生。远程遥操作技术通过有线或无线传输设备，将施工现场的采集到的图像或视频传输到远端，从而实现操作者的远端控制。远程遥操作技术不仅可以保障隧道高海拔、岩爆、高温等恶劣环境下，操作者的人身安全，提高操作者作业舒适度，同时还可以提高产品技术水平，增强产品竞争力。
3.一般的凿岩台车控制系统中的视频成像技术，对施工环境、作业面情况及钻臂工作姿态的判断会产生一定的偏差，影响工作质量，且存在对钻臂的工作操控不够完善的缺陷，在复杂的环境下，信号传输容易出现卡顿、延时等现象。
4.公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域普通技术人员所公知的现有技术。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种凿岩台车的远程操控系统及操控方法，能够提高凿岩台车远程控制的精度及时效性，提高施工效率。
6.为达到上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：第一方面，本发明提供一种凿岩台车的远程操控系统，包括驾驶室端和远程操控端，所述驾驶室端通过自组网络通讯系统与所述远程操控端远程通信连接；所述驾驶室端包括：多组摄像头：用于实时采集凿岩台车的现场施工视频；视频主机：用于对多组摄像头采集的现场施工视频进行编解码处理，并将处理后的信号转换成网络信号，经自组网络通讯系统传送至远程操控端；控制器：用于向远程操控端发送整车参数信息，并根据所接收的控制指令控制凿岩台车动作；所述远程操控端：用于根据接收并输出显示现场施工视频，并根据现场施工视频及整车参数信息向驾驶室端发送相应的控制指令。
7.结合第一方面，进一步的，所述自组网络通讯系统包括分布于驾驶室端的第一mesh自组网络基站和第一网关，以及分布于远程操控端的第二mesh自组网络基站和第二网关；所述第一网关连接于控制器与第一mesh自组网络基站之间，所述第二网关连接于远程操控端与第二mesh自组网络基站之间，所述第一mesh自组网络基站与第二mesh自组网
络基站相适配，用于实现驾驶室端与远程操控端的远程通信。
8.结合第一方面，进一步的，所述远程操控端包括：远端操控盒：与第二网关连接，用于发送控制指令；工控机：与第二mesh自组网络基站连接，用于接收凿岩台车的现场施工视频信号，将其处理成hdmi信号，并转发至显示器；显示器：用于输出显示工控机转发的现场施工视频。
9.结合第一方面，进一步的，所述远端操控盒配置有两个，两远端操控盒的can口分别与第二网关的两不同can口对应连接。
10.结合第一方面，进一步的，所述驾驶室端还配置有近端操控盒；第一网关与控制器之间连接有远近端切换开关，所述控制器能够根据远近端切换开关选择接收近端操控盒发送的控制指令或远端操控盒发送的控制指令。
11.结合第一方面，进一步的，所述摄像头至少配置有三个，分布于凿岩台车的驾驶室顶部，能够全面覆盖凿岩台车的施工环境范围。
12.结合第一方面，进一步的，所述控制器包括：初始化模块：用于初始化凿岩台车的整车状态，检查凿岩台车的操控手柄及功能开关是否处于初始位置；通讯监测模块：用于监测凿岩台车中各硬件设备的通讯状态是否正常，若通讯状态异常，则向远程操控端发送通讯异常提示信息；激活权选择模块：用于激活操作人员预选择的钻臂；钻臂控制模块：用于控制钻臂执行施工动作；丢帧处理模块：用于对钻臂所接收的通讯信号进行丢帧判断，当通讯信号出现丢帧超时时，停止对钻臂的所有输出控制。
13.第二方面，本发明提供一种凿岩台车的远程操控方法，由设置于驾驶室端的控制器执行，所述方法包括：通过自组网络通讯系统向远程操控端发送整车参数信息；接收控制指令并根据控制指令控制凿岩台车动作；其中，所述控制指令包括远程操控端根据凿岩台车的现场施工视频及整车参数信息发送的控制指令；所述现场施工视频由多个布置于驾驶室端的摄像头采集获取。
14.结合第二方面，进一步的，所述方法还包括：对凿岩台车中各硬件设备的通讯状态进行监测，若通讯状态异常，则向远程操控端发送通讯异常提示信息。
15.结合第二方面，进一步的，所述方法还包括：对凿岩台车的钻臂所接收的通讯信号进行丢帧判断，当通讯信号出现丢帧超时时，停止对钻臂的所有输出控制。
16.与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：本发明提供的凿岩台车的远程操控系统，配置有多个摄像头，多个摄像头不仅能够扩大视频信号的采集视野，且能够从多角度采集施工现场视频，从而更加准确地还原施工现场工况，有助于提高操作人员的判断精度，从而提高控制信号的精准度；采用自组网络通信系统实现远程操控端与驾驶室端的双向通信，信号传输更加稳定，克服了视频/控制指
令传输过程中的卡顿现象，保证了信号传递的实时性，从而进一步提高了凿岩台车的远程控制精度及效率。
附图说明
17.图1是本发明实施例提供的凿岩台车的远程操控系统的系统组成图；图2是本发明实施例提供的凿岩台车的远程操控系统的控制器的软件组成图；图3是本发明实施例提供的凿岩台车的远程操控系统的摄像头安装位置图；图4是本发明实施例提供的凿岩台车的远程操控系统的控制流程图。
18.图中：1、摄像头组；2、控制器；3、视频主机；4、第一网关；5、切换开关；6、第一mesh自组网基站；7、第二mesh自组网基站；8、工控机；9、第二网关；10、远程操控盒；11、显示器。
具体实施方式
19.下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
20.实施例1本实施例提供了一种凿岩台车的远程操控系统，包括驾驶室端和远程操控端，所述驾驶室端通过自组网络通讯系统与所述远程操控端远程通信连接；所述自组网络通讯系统包括分布于驾驶室端的第一mesh自组网络基站和第一网关，以及分布于远程操控端的第二mesh自组网络基站和第二网关；所述第一网关连接于控制器与第一mesh自组网络基站之间，所述第二网关连接于远程操控端与第二mesh自组网络基站之间，所述第一mesh自组网络基站与第二mesh自组网络基站相适配，用于实现驾驶室端与远程操控端的远程通信。
21.所述驾驶室端包括：多组摄像头：用于实时采集凿岩台车的现场施工视频；所述摄像头至少配置有三个，分布于凿岩台车的驾驶室顶部，三组摄像头相互配合能够全面覆盖凿岩台车的施工环境范围；视频主机：用于对多组摄像头采集的现场施工视频进行编解码处理，并将处理后的信号转换成网络信号，经自组网络通讯系统传送至远程操控端；控制器：用于向远程操控端发送整车参数信息，并根据所接收的控制指令控制凿岩台车动作；所述控制器包括：初始化模块：用于初始化凿岩台车的整车状态，检查凿岩台车的操控手柄及功能开关是否处于初始位置；通讯监测模块：用于监测凿岩台车中各硬件设备的通讯状态是否正常，若通讯状态异常，则向远程操控端发送通讯异常提示信息；激活权选择模块：用于激活操作人员预选择的钻臂；钻臂控制模块：用于控制钻臂执行施工动作；丢帧处理模块：用于对钻臂所接收的通讯信号进行丢帧判断，当通讯信号出现丢帧超时时，停止对钻臂的所有输出控制；所述远程操控端：用于根据接收并输出显示现场施工视频，并根据现场施工视频及整车参数信息向驾驶室端发送相应的控制指令。
22.所述远程操控端包括：远端操控盒：与第二网关连接，用于发送控制指令；工控机：与第二mesh自组网络基站连接，用于接收凿岩台车的现场施工视频信号，
将其处理成hdmi信号，并转发至显示器；显示器：用于输出显示工控机转发的现场施工视频。
23.所述远端操控盒配置有两个，两远端操控盒的can口分别与第二网关的两不同can口对应连接，两远端操控盒的功能可根据实际需要进行配置。
24.所述驾驶室端还配置有近端操控盒；第一网关与控制器之间连接有远近端切换开关，所述控制器能够根据远近端切换开关选择接收近端操控盒发送的控制指令或远端操控盒发送的控制指令。
25.实施例2本实施例提供一种凿岩台车的远程操控方法，由设置于驾驶室端的控制器执行，所述方法包括：通过自组网络通讯系统向远程操控端发送整车参数信息；接收控制指令并根据控制指令控制凿岩台车动作；其中，所述控制指令包括远程操控端根据凿岩台车的现场施工视频及整车参数信息发送的控制指令；所述现场施工视频由多个布置于驾驶室端的摄像头采集获取。
26.优选的，所述方法还包括：对凿岩台车中各硬件设备的通讯状态进行监测，若通讯状态异常，则向远程操控端发送通讯异常提示信息。
27.优选的，所述方法还包括：对凿岩台车的钻臂所接收的通讯信号进行丢帧判断，当通讯信号出现丢帧超时时，停止对钻臂的所有输出控制。
28.下面结合一个优选实施例，对上述实施例中设计到的内容进行说明。
29.如图1所示，一种凿岩台车的远程操控系统，本系统包括摄像头、摄像头、摄像头、视频主机、控制器、第一网关、远近端切换开关、第一mesh自组网基站、第二mesh自组网络基站、工控机、第二网关、远程左操控盒、远程右操控盒、显示器。
30.摄像头、摄像头、摄像头分别安装在凿岩台车驾驶室顶部的右、中、左三个位置，如图3所示，使其全面覆盖凿岩台车施工范围。摄像头、摄像头、摄像头分别与视屏主机的视频输入口相连，视频主机与第一mesh自组网基站相连，摄像头组用于实时监测凿岩台车的施工环境，并将监测到的视频信号通过第一mesh自组网基站传输到远程操控端，并通过远程端显示器实时显示，使操作者可以在远端清晰看到凿岩台车的施工作业环境。
31.远程左操控盒的can口和远程右操控盒的can口分别与第二网关的can1口和can2口相连，第二网关与第二mesh自组网络基站，第二网关用于将控制信号转换成网络信号，并通过第二mesh自组网络基站将控制信号传输到驾驶室端，实现远端控制信号的稳定传输。第一mesh自组网基站与第一网关相连，第一网关的can口与控制器的can口相连，用于将远端传输过来的控制信号发送给控制器，同时将整车的参数通过第一mesh自组网基站传输到远程操控端，实现台车的远程控制。
32.远近端切换开关安装在驾驶室内，默认为近端控制，此时驾驶室的操控盒的can口和控制器can口相连，当开关切换到远端时，控制信号由驾驶室端的操控盒切换到远程端的左右两个操控盒，此时远程端的左右两个操控盒的can口与控制器can口相连，这样可以在
不用改变原有程序的基础上，方便快捷的实现远近端控制信号的切换。
33.如图2所示系统由初始化模块、通讯监测模块、激活权选择模块、钻臂控制模块、丢帧处理模块组成。具体控制流程如图4所示，当驾驶室远近端切换开关处于on时，此时系统处于远端控制状态，首先系统进行初始化处理，检查手柄及开关的位置；然后判断整个系统通讯是否正常，如有异常则及时通过显示器提示操作人员，如果系统通讯正常，则进入激活权选择模块；判断操作手激活几号钻臂进行施工作业，确定工作钻臂后系统进入钻臂控制模块，控制所选钻臂进行俯仰、摆动、旋转等动作。以1号钻臂为例，操作手选择1号钻臂进行施工作业，则进入1号钻臂控制模块，控制1号钻臂进行俯仰、摆动、旋转等动作，如操作手释放1号钻臂的激活权，则1号钻臂停止动作。在整个过程中，系统实时在判断是否存在因干扰信号而出现丢帧的情况，如果系统丢帧超过设定的时间，则停止所有输出，防止钻臂失控现象发生。
34.本发明技术方案带来的有益效果：针对现有凿岩台车的控制系统，本发明通过合理布局多组摄像头，可以实时监测凿岩台车施工环境，还原现场施工工况，并通过mesh无线自组基站将多组在视频流实时、无卡顿的传输到远程端。驾驶室端安装远近端切换开关，可以方便快捷的改变远近端控制信号的切换，在不改变原有程序的基础上实现凿岩台车的远程控制。同时该系统能将远程控制信号快速准确地传输到车辆端，从而实现远端对凿岩台车施工作业的功能控制。这样不仅可以操作者的人身安全，提高操作者作业舒适度，同时还可以提高产品的技术水平，增强产品的竞争力。
35.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。