一种斗轮机堆料避障系统的制作方法

1.本实用新型涉及斗轮机技术领域，尤其涉及一种斗轮机堆料避障系统。


背景技术：

2.对于料场库容紧张，料场不规格或是料场内部堆料受限区域较多的情况，在确保堆料作业安全的前提下如何提高堆场有效库容，显得尤为重要。料场内堆料受限的区域主要有固定装置，包括照明高杆灯、消防喷淋喷枪、斗轮机检修平台钢架、料场四周挡墙等，以及活动的机械设备等。通常情况下都需要有专门的现场作业观察员在作业料场观察料堆实际堆积情况，尤其是观察堆料实际情况，通过对讲机指挥斗轮机司机控制斗轮机堆料作业位置，以防止斗轮机与固定装置造成碰撞。但人工指挥作业对指挥人员劳动强度大，而且现场堆料时粉尘较大，容易引发职业病，现场指挥作业容易引发安全事故。


技术实现要素：

3.本实用新型主要解决了现有技术中通过人工指挥斗轮机作业位置，存在人员劳动强度大，容易引发职业病和安全事故的问题，提供了一种斗轮机堆料避障系统。
4.本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种斗轮机堆料避障系统，包括，
5.定位基站，用于接收卫星定位信号，与第一无线通讯装置相连，通过第一无线通讯装置广播发送定位基站的rtk差分信号，第一无线通讯装置通过局域网与上位机相连，第一无线通讯装置与第二无线通讯装置无线通讯；
6.定位移动接收机，设置在障碍物上，用于接收卫星定位信号，定位移动接收机与第二无线通讯装置相连，通过第二无线通讯装置接收定位基站的rtk差分信号，并将障碍物的位置信息发送给上位机；
7.斗轮机定位装置，安装于斗轮机上，与斗轮机plc相连，用于检测斗轮机大车位置、悬臂回转角度、悬臂俯仰角度，将检测数据传送至斗轮机plc；
8.斗轮机plc，通过局域网与上位机相连，获取斗轮机大车和斗轮位置，控制斗轮机运行；
9.上位机，接收斗轮机plc和定位移动接收机位置信息，进行距离判断，对斗轮机plc发送避障指令或恢复指令。
10.本实用新型能够在堆煤过程中对煤场中障碍物和活动机械设备进行位置检测，并对机械设备进行避障操作，免除了斗轮机堆料时地面指挥人员的配置，减少了人力，提高了效率。本实用新型相比人工指挥可使斗轮机自动作业更安全，消除人工指挥时认为失误造成斗轮机碰撞障碍物的安全事故。定位基站接收卫星定位信号，并通过第一无线通讯装置广播发送定位基站的rtk差分信号。定位移动接收机接收卫星定位信号，通过第二无线通信装置接收定位基站的rtk差分信号，根据卫星定位信号和定位基站的rtk差分信号，采用现有常用的rtk定位技术，可以计算出障碍物的精确位置信息，位置信息精度在厘米级。定位
移动接收机将精确的位置信息通过第二无线通信装置、第一无线通讯装置发送到上位机。斗轮机定位装置对斗轮机大车、悬臂回转角度、悬臂俯仰角度进行检测，将检测位置信息发送给斗轮机plc。定位基站、第一无线通讯装置、上位机、斗轮机定位装置之间都通过网线进行连接，第一无线通讯装置与第二无线通讯装置之间进行无线通讯，建立定位移动接收机与定位基站、上位机之间的通讯通道。上位机内设定有安全距离值，上位机计算障碍物位置与斗轮机大车、悬臂、斗轮之间的距离，与安全距离值进行比较，在小于安全距离值时发送避障指令，在大于安全距离值时发送恢复指令。上位机具有基础功能，保存有斗轮机的几何模型，包括大车、悬臂、斗轮的尺寸和连接关系信息，这些都是预设参数，根据实际使用场景进行设置和调节，根据位置信息通过简单的几何方法计算得出与障碍物距离，将计算的距离与安全距离进行大小判断，采用的是简单的阈值判断，属于常规技术手段，对本领域技术人员来说是这些都是容易想到的，或是采用现有公开的防碰撞方法，本领域技术人员无需进行方法上的改进。斗轮机plc在接收到避障指令后，控制斗轮机中断原有堆料流程，按照设定的避障策略进行避障操作，然后继续进行堆料流程。在接收到恢复指令后，控制斗轮机按照系统初始设定的堆料流程继续进行操作。其中避障策略预先设定好操作流程，可以为简单的移动避过障碍物后再按正常流程操作，或是采用现有已公开的避障方案。
11.作为上述方案的一种优选方案，所述斗轮机定位装置包括斗轮机大车位置检测装置、悬臂回转检测装置和悬臂俯仰角检测装置，斗轮机大车位置检测装置、悬臂回转检测装置、悬臂俯仰角检测装置分别与斗轮机plc相连接，斗轮机plc与上位机相连。
12.本方案中斗轮机大车位置检测装置检测斗轮机大车位置，悬臂回转检测装置检测斗轮机悬臂回转角度，悬臂俯仰角检测装置检测悬臂的俯仰角，这些装置将检测到的信息都传送给斗轮机plc，斗轮机plc根据这些检测信息以及已知悬臂长度可以计算出斗轮的位置，将斗轮机大车和斗轮的位置信息发送给上位机。
13.作为上述方案的一种优选方案，所述定位基站和第一无线通讯装置安装于房屋顶部，所述定位移动接收机安装于障碍物顶部。定位基站和第一无线通讯装置一般都安装在特定固定物如房屋的顶部，为了便于接收位置信息。定位移动接收机是用于定位障碍物位置信息，安装在障碍物的顶部。
14.作为上述方案的一种优选方案，所述第一无线通讯装置和第二无线通讯装置都采用st5801gb-g远距离无线组网系统。
15.作为上述方案的一种优选方案，所述定位移动接收机采用p3dt设备。本方案优选采用华测公司的p3dt设备。
16.作为上述方案的一种优选方案，还包括，
17.摄像头，用于采集煤场内斗轮机重点部位的监控视频；
18.远程监控端，包括监控主机、操作台和显示屏，操作台与上位机连接，显示屏分别与操作台、监控主机相连，监控主机通过网络与摄像头连接，接收摄像头采集视频并进行显示。本方案中通过摄像头采集斗轮机堆料作业视频，并发送给远程监控端进行显示，使得操作者能在远程监督斗轮机作业情况。操作台接受操作者控制输入，通过上位机发送操作指令给斗轮机plc，能远程对斗轮机工作进行控制。
19.作为上述方案的一种优选方案，所述远程监控端还包括报警器，报警器与上位机相连。远程监控端监控主机还能接收上位机的操作指令，在发出避障指令时，报警器进行提
醒报警，提醒操作者斗轮机正在进行避障操作，使得操作者能够及时监控斗轮机避障操作，若斗轮机避障操作中出现错误，操作者也可以远程进行紧急控制。
20.本实用新型的优点是：能够在堆煤过程中自动对煤场中障碍物和活动机械设备进行位置检测，并对机械设备进行避障操作，免除了斗轮机堆料时地面指挥人员的配置，减少了人力，提高了效率。
附图说明
21.图1是本实用新型的一种场景设置示意图；
22.图2是本实用新型的一种结构框示图。
23.1-定位基站
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2-上位机
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3-定位移动接收机
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4-第一无线通讯装置
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5-第二无线通讯装置
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6-斗轮机定位装置
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7-远程监控端
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8-摄像头
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9-斗轮机plc61-斗轮机大车位置检测装置
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62-悬臂回转检测装置
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63-悬臂俯仰角检测装置
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71-显示屏
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72-监控主机
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73-操作台
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74-报警器。
具体实施方式
24.下面通过实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步的说明。
25.实施例：
26.本实施例一种斗轮机堆料避障系统，如图1和图2所示，包括定位基站1、上位机2、定位移动接收机3、第一无线通讯装置4、第二无线通讯装置5、斗轮机定位装置6、斗轮机plc9、若干摄像头8和远程监控端7。
27.其中定位基站设置在堆料场房屋的顶部，用于接收卫星定位信号，定位基站通过网线与上位机相连接。
28.第一无线通讯装置同样设置在房屋的顶部，第一无线通讯装置通过网线与定位基站连接，定位基站通过第一无线通讯装置广播发送定位基站的rtk差分信号，并且与第二无线通讯装置进行通讯。
29.定位移动接收机和第二无线通讯装置都设置在障碍物顶上，定位移动接收机通过网线与第二无线通讯装置连接，多个障碍物设置有多对定位移动接收机和第二无线通讯装置。定位移动接收机用于接收卫星定位信号，通过第二无线通讯装置接收定位基站的rtk差分信号，并与第一无线通讯装置进行通讯。定位移动接收机根据卫星定位信号和定位基站的rtk差分信号，可以计算出障碍物的精确位置信息，位置信息精度在厘米级，定位移动接收机将精确的位置信息通过第二无线通信装置、第一无线通讯装置发送到上位机。本实施例中第一无线通讯装置和第二无线通讯装置都采用st5801gb-g远距离无线组网系统。定位移动接收机采用p3dt设备。
30.如图1所示，四边形表示煤场，轨道铺设在煤场之间，斗轮机运行在轨道上，斗轮机包括斗轮机大车，悬臂，悬臂前端的斗轮。斗轮机定位装置6安装在斗轮机上，斗轮机定位装置包括斗轮机大车位置检测装置61、悬臂回转检测装置62和悬臂俯仰角检测装置63。斗轮机大车位置检测装置为定位装置，设置在斗轮机大车上；悬臂回转检测装置、悬臂俯仰角检测装置为角度传感器，分别设置在悬臂上；斗轮机plc可以安装在斗轮机大车内部。斗轮机大车位置检测装置、悬臂回转检测装置、悬臂俯仰角检测装置分别与斗轮机plc相连接，斗
轮机plc与上位机2通过网线连接。斗轮机大车位置检测装置检测斗轮机大车位置，悬臂回转检测装置检测斗轮机悬臂回转角度，悬臂俯仰角检测装置检测悬臂的俯仰角，这些装置将检测到的信息都传送给斗轮机plc，根据这些检测信息以及已知悬臂长度可以计算出斗轮的位置，将斗轮机大车和斗轮的位置信息发送给上位机。
31.上位机接收斗轮机定位装置和定位移动接收机位置信息，进行距离判断，对斗轮机定位装置发送避障指令或恢复指令。其中上位机内设定有安全距离值，以及设定好避障策略，在接收到斗轮机定位装置和定位移动接收机位置信息后，计算障碍物位置与斗轮机斗轮、悬臂之间的距离，然后将计算的距离与安全距离值进行比较，在小于安全距离值时向斗轮机plc发送避障指令，在大于安全距离值时向斗轮机plc发送恢复指令。斗轮机plc在接收到避障指令后，控制斗轮机中断原有堆料流程，按照设定的避障策略进行避障操作，然后继续进行堆料流程。在接收到恢复指令后，控制斗轮机按照系统初始设定的堆料流程继续进行操作。
32.远程监控端7包括监控主机72、操作台73、显示屏71和报警器74，操作台与上位机连接，显示屏分别与操作台、监控主机相连，监控主机通过网络与摄像头连接，接收摄像头采集视频并进行显示，使得操作者能在远程监督斗轮车作业情况。操作台接受操作者控制输入，发送操作指令给斗轮机plc，能远程对斗轮机工作进行控制。另外系统还包括摄像头8，摄像头与监控主机通过网线连接，摄像头可以具有多个，安装在斗轮机重点部位上，采集斗轮机堆料作业视频，并发送给远程监控端。上位机在发出避障指令时还控制报警器进行提醒报警，提醒操作者斗轮机正在进行避障操作，使得操作者能够及时监控斗轮机避障操作，若斗轮机避障操作中出现错误，操作者也可以远程进行紧急控制。
33.本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
34.尽管本文较多地使用了定位基站、上位机、定位移动接收机、第一无线通讯装置、第二无线通讯装置等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。