自动放矿控制系统与方法与相关技术

图片简介:
本公开提供一种自动放矿控制系统及方法，属于放矿技术领域，自动放矿控制系统包括：矿车；电机车；电机车配置有车载控制系统，车载控制系统包括控制器；放矿装置配置有现场控制系统和就地执行系统；信息采集系统包括监测系统和视频监控系统，监测系统实时采集电机车和矿车的位置信息和状态信息，以及矿车的装矿状态信息并传送至现场控制系统，视频监控系统实时采集放矿装置的图像信息并传送至现场控制系统，现场控制系统根据监测系统和视频监控系统的反馈信息控制放矿装置；远端操控装置实时接收现场控制系统传送的信息，并通过控制器控制电机车，通过就地执行系统控制放矿装置。

本公开有利于提高矿车定位的准确度和装矿效率。

技术要求
1.一种自动放矿控制系统，其特征在于，包括：
矿车，用于承载矿石；
电机车，所述电机车用于向所述矿车提供牵引力和制动功能，所述电机车配置有车载控制系统，所述车载控制系统包括控制器；
放矿装置，所述放矿装置配置有现场控制系统和就地执行系统；
信息采集系统，所述信息采集系统安装于装载站巷道顶部，所述信息采集系统与所述现场控制系统通讯连接，所述信息采集系统包括监测系统和视频监控系统，所述监测系统用于实时采集所述电机车和所述矿车的位置信息和状态信息，以及所述矿车的装矿状态信息并传送至所述现场控制系统；所述视频监控系统用于实时采集所述放矿装置的图像信息并传送至所述现场控制系统；所述现场控制系统根据所述监测系统和所述视频监控系统的反馈信息控制所述放矿装置；
远端操控装置，所述远端操控装置分别与所述电机车和所述放矿装置无线通讯连接，所述远端操控装置实时接收所述现场控制系统传送的信息，并通过所述控制器控制所述电机车，通过所述就地执行系统控制所述放矿装置。

2.根据权利要求1所述的自动放矿控制系统，其特征在于，所述车载控制系统还包括安全监测系统，所述安全监测系统用于实时采集轨道状态信息、巷道状态信息以及所述电机车的自身状态信息并传送至所述控制器，所述控制器根据所述安全监测系统传送的信息控制所述电机车。

3.根据权利要求2所述的自动放矿控制系统，其特征在于，所述安全监测系统包括激光雷达导航避障传感器，所述激光雷达导航避障传感器设置于所述电机车前进方向的头部。

4.根据权利要求1所述的自动放矿控制系统，其特征在于，所述监测系统包括激光雷达装置和激光雷达控制器，所述激光雷达装置设置于装载站的巷道顶部，所述激光雷达装置实时监测所述矿车的装矿状态信息并传送至所述激光雷达控制器；所述激光雷达控制器与所述激光雷达装置通讯连接，所述激光雷达控制器用于接收所述激光雷达装置传送的信息并进一步传送至所述现场控制系统；所述现场控制系统根据所述激光雷达控制器反馈的装矿状态信息控制所述放矿装置的启动或停止。

5.根据权利要求4所述的自动放矿控制系统，其特征在于，所述现场控制系统包括雷达处理单元和控制单元，所述雷达处理单元处理所述所述激光雷达控制器反馈的装矿状态信息并输出处理结果，所述控制单元依据所述处理结果控制所述放矿装置的启动或停止，或所述控制单元依据所述处理结果向所述远端操控装置发出控制所述电机车的指令，所述远端操控装置根据所述指令控制所述电机车。

6.根据权利要求5所述的自动放矿控制系统，其特征在于，所述所述雷达处理单元根据所述激光雷达控制器反馈的装矿状态信息获取所述矿车内矿石的料位信息并传送至所述控制单元，所述控制单元依据所述雷达处理单元传送的矿石的料位信息控制所述放矿装置的启动或停止。

7.根据权利要求5所述的自动放矿控制系统，其特征在于，所述雷达处理单元根据所述激光雷达控制器反馈的装矿状态信息获取所述矿车内矿石的分布信息并传送至所述控制单元，所述控制单元依据所述雷达处理单元传送的矿石的分布信息，向所述远端操控装置发出控制所述电机车的指令，所述远端操控装置根据所述指令控制所述电机车的移动方向。

8.根据权利要求5所述的自动放矿控制系统，其特征在于，所述视频监控系统包括设置于装载站巷道顶部的视频监控装置，所述视频监控装置用于实时采集所述放矿装置的矿石图像信息并传送至所述现场控制系统。

9.根据权利要求8所述的自动放矿控制系统，其特征在于，所述现场控制系统还包括图像处理单元和比较单元，所述图像处理单元根据所述视频监控装置传送的图像信息识别所述放矿装置的矿石的块度大小，当矿石的块度大小大于预设值时，所述图像处理单元将矿石的块度大小信息传送至所述比较单元，所述雷达处理单元根据所述激光雷达控制器反馈的装矿状态信息获取所述矿车内还可容纳的矿石信息并传送至所述比较单元，所述比较单元比较所述图像处理单元传送的所述放矿装置的矿石的块度大小信息和所述激光雷达处理单元传送的所述矿车内还可容纳的矿石信息并输出比较结果，所述控制单元依据所述比较结果控制所述放矿装置启动或停止。

10.根据权利要求4所述的自动放矿控制系统，其特征在于，所述激光雷达装置包括激光雷达和用于安装所述激光雷达的雷达支架，所述雷达支架可调节所述激光雷达扫描的角度和方向。

11.根据权利要求10所述的自动放矿控制系统，其特征在于，所述激光雷达装置还包括防水保护壳。

12.根据权利要求8所述的自动放矿控制系统，其特征在于，所述视频监控装置包括摄像机和用于安装所述摄像机的视频监控支架，所述视频监控支架可调节所述摄像机的可视角度和方向。

13.一种自动放矿控制方法，其特征在于，采用如权利要求1～12任一项所述的自动放矿控制系统，所述自动放矿控制方法包括：
所述监测系统实时采集所述电机车和所述矿车的位置信息和状态信息，以及所述矿车的装矿状态信息并传送至所述现场控制系统；
所述视频监控系统实时采集所述放矿装置的图像信息并传送至所述现场控制系统；
所述现场控制系统根据所述监测系统和所述视频监控系统的反馈信息控制所述放矿装置；
所述远端操控装置实时接收所述现场控制系统传送的信息，并通过所述控制器控制所述电机车，通过所述就地执行系统控制所述放矿装置。

技术说明书
一种自动放矿控制系统与方法
技术领域
本公开属于放矿技术领域，具体涉及一种自动放矿控制系统与方法。

背景技术
随着金属非金属地下矿山资源开采难度加大，深部开采将成为矿山的主要发展趋势。

科技的发展推动传统行业升级转型，智能化和无人化已成为深部资源开发过程中的技术发展趋势。

目前，矿山有轨运输无人驾驶系统成为当前智能矿山建设的关键技术。

在整个有轨运输系统的远程驾驶或者无人化过程中，实现振动放矿机自动放矿成为矿山有轨运输无人驾驶系统智能化程度提高的关键。

振动放矿机装矿一般都通过现场工作人员控制或者远程控制，其主要的难点在于溜井中矿山块度不均匀，出现大块会导致放矿和装车过程不受控，另外，矿车与振动放矿机的对齐的问题，也是自动化放矿实现的主要难题，远程遥控放矿或者就地人工控制放矿，经常会导致装矿效率或者出现撒矿、漏矿，造成放矿效率降低，更无法实现有轨运输无人驾驶系统全流程的自动化和无人干预运行。

中国专利CN208345352U公开一种遥控自动放矿系统，通过摄像头和红外传感器等现场就地控制放矿作业，该专利中放矿作业可由运输车辆司机独立完成，并未考虑通过激光雷达进行自动化放矿和装矿系统，也未与无人驾驶电机的列控系统集成。

中国专利CN105383952B公开一种基于工业在线监测的矿车自动装矿方法及系统，通过激光雷达对矿车装矿状态进行扫描监测并与无人驾驶电机车实现联动，现场无需人员看管即可完成放矿作业，并未考虑电机车和矿车特征识别、矿石块度识别及通信网络的延迟造成撒矿、漏矿的问题。

上述技术中，对放矿状态监测不够全面，会出现放矿效率不高，造成撒矿或者漏矿等现象。

所述背景技术部分公开的上述信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

技术内容
本公开的目的在于提供一种自动放矿控制系统及方法，使得整个装矿过程都处在实时监控状态下，有利于提高装矿的准确度和效率，实现有轨运输无人驾驶系统全流程的自动化和无人干预运行。

为实现上述技术目的，本公开采用如下技术方案：
根据本公开的第一个方面，提供一种自动放矿控制系统，包括：
矿车，用于承载矿石；
电机车，所述电机车用于向所述矿车提供牵引力和制动功能，所述电机车配置有车载控制系统，所述车载控制系统包括控制器；
放矿装置，所述放矿装置配置有现场控制系统和就地执行系统；
信息采集系统，所述信息采集系统安装于装载站的巷道顶部，所述信息采集系统与所述现场控制系统通讯连接，所述信息采集系统包括监测系统和视频监控系统，所述监测系统用于实时采集所述电机车和所述矿车的位置信息和状态信息，以及所述矿车的装矿状态信息并传送至所述现场控制系统；所述视频监控系统用于实时采集所述放矿装置的图像信息并传送至所述现场控制系统；所述现场控制系统根据所述监测系统和所述视频监控系统的反馈信息控制所述放矿装置；
远端操控装置，所述远端操控装置分别与所述电机车和所述放矿装置无线通讯连接，所述远端操控装置实时接收所述现场控制系统传送的信息，并通过所述控制器控制所述电机车，通过所述就地执行系统控制所述放矿装置。

在本公开的一种示例性实施例中，所述车载控制系统还包括安全监测系统，所述安全监测系统用于实时采集轨道状态信息、巷道状态信息以及所述电机车的自身状态信息并传送至所述控制器，所述控制器根据所述安全监测系统传送的信息控制所述电机车。

在本公开的一种示例性实施例中，所述安全监测系统包括激光雷达导航避障传感器，所述激光雷达导航避障传感器设置于所述电机车前进方向的头部。

在本公开的一种示例性实施例中，所述监测系统包括激光雷达装置和激光雷达控制器，所述激光雷达装置设置于装载站的巷道顶部，所述激光雷达装置实时监测所述矿车的装矿状态信息并传送至所述激光雷达控制器；所述激光雷达控制器与所述激光雷达装置通讯连接，所述激光雷达控制器用于接收所述激光雷达装置传送的信息并进一步传送至所述现场控制系统；所述现场控制系统根据所述激光雷达控制器反馈的装矿状态信息控制所述放矿装置的启动或停止。

在本公开的一种示例性实施例中，所述现场控制系统包括雷达处理单元和控制单元，所述雷达处理单元处理所述激光雷达控制器反馈的装矿状态信息并输出处理结果，所述控制单元依据所述处理结果控制所述放矿装置的启动或停止，或所述控制单元依据所述处理结果向所述远端操控装置发出控制所述电机车的指令，所述远端操控装置根据所述指令控制所述电机车。

在本公开的一种示例性实施例中，所述雷达处理单元根据所述激光雷达控制器反馈的装矿状态信息获取所述矿车内矿石的料位信息并传送至所述控制单元，所述控制单元依据所述雷达处理单元传送的矿石的料位信息控制所述放矿装置的启动或停止。

在本公开的一种示例性实施例中，所述雷达处理单元根据所述激光雷达控制器反馈的装矿状态信息获取所述矿车内矿石的分布信息并传送至所述控制单元，所述控制单元依据所述雷达处理单元传送的矿石的分布信息，向所述远端操控装置发出控制所述电机车的指令，所述远端操控装置根据所述指令控制所述电机车的移动方向。

在本公开的一种示例性实施例中，所述视频监控系统包括设置于装载站的巷道顶部的视频监控装置，所述视频监控装置用于实时采集所述放矿装置的矿石图像信息并传送至所述现场控制系统。

在本公开的一种示例性实施例中，所述现场控制系统还包括图像处理单元和比较单元，所述图像处理单元根据所述视频监控装置传送的图像信息识别所述放矿装置的矿石的块度大小，当矿石的块度大小大于预设值时，所述图像处理单元将矿石的块度大小信息传送至所述比较单元，所述雷达处理单元根据所述激光雷达控制器反馈的装矿状态信息获取所述矿车内还可容纳的矿石信息并传送至所述比较单元，所述比较单元比较所述图像处理单元传送的所述放矿装置的矿石的块度大小信息和所述激光雷达处理单元传送的所述矿车内还可容纳的矿石信息并输出比较结果，所述控制单元依据所述比较结果控制所述放矿装置启动或停止。

在本公开的一种示例性实施例中，所述激光雷达装置包括激光雷达和用于安装所述激光雷达的雷达支架，所述雷达支架可调节所述激光雷达扫描的角度和方向。

在本公开的一种示例性实施例中，所述激光雷达装置还包括防水保护壳。

在本公开的一种示例性实施例中，所述视频监控装置包括摄像机和用于安装所述摄像机的视频监控支架，所述视频监控支架可调节所述摄像机的可视角度和方向。

根据本公开的第二个方面，提供一种自动放矿控制方法，采用上述所述的自动放矿控制系统，所述自动放矿控制方法包括：
所述监测系统实时采集所述电机车和所述矿车的位置信息和状态信息，以及所述矿车的装矿状态信息并传送至所述现场控制系统；
所述视频监控系统实时采集所述放矿装置的图像信息并传送至所述现场控制系统；
所述现场控制系统根据所述监测系统和所述视频监控系统的反馈信息控制所述放矿装置；
所述远端操控装置实时接收所述现场控制系统传送的信息，并通过所述控制器控制所述电机车，通过所述就地执行系统控制所述放矿装置。

本公开提供的自动放矿控制系统，包括矿车、电机车、放矿装置、信息采集系统和远端操控装置，其中，电机车配置有车载控制系统，远端操控装置可通过车载控制系统中的控制器控制电机车，实现装矿过程中的无人驾驶。

放矿装置配置有就地执行系统和现场控制系统，远端操控装置可通过就地执行系统远程控制放矿装置，现场控制系统可接收信息采集系统传送的信息，并根据所传送的信息控制放矿装置。

现场控制系统可以直接控制放矿装置，实现放矿装置的自动装矿控制，达到在非特殊情况下不利用远端操控装置进行远程人工干预的目的。

信息采集系统包括监测系统和视频监控系统，监测系统采集电机车、矿车的位置信息，以及矿车内矿石的装矿状态信息，视频监控系统采集放矿装置的图像信息，将电机车、矿车、放矿装置的信息结合，使得整个装矿过程都处在实时监控状态下，有利于提高装矿的准确度和效率，实现有轨运输无人驾驶系统全流程的自动化和无人干预运行。

附图说明
通过参照附图详细描述其示例实施例，本公开的上述和其它特征及优点将变得更加明显。

图1示出本公开示例性实施例中自动放矿作业状态图；
图2示出本公开示例性实施例中自动放矿作业另一角度状态图；
图3示出本公开示例性实施例中自动放矿控制系统结构示意图；
图4示出本公开示例性实施例中车载控制系统结构示意图；
图5示出示出本公开示例性实施例中现场控制系统结构示意图。

符号说明
矿车100、电机车200、车载控制系统300、控制器310、安全监测系统320、激光雷达导航避障传感器321、放矿装置300、现场控制系统400、雷达处理单元410、图像处理单元420、控制单元430、比较单元440、就地执行系统500、信息采集系统600、监测系统610、激光雷达装置611、视频监控系统620、视频监控装置621、远端操控装置700。

具体实施方式
现在将参考附图更全面地描述示例实施例。

然而，示例实施例能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施例使得本公开将更加全面和完整，并将示例实施例的构思全面地传达给本领域的技术人员。

所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。

在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施例的充分理解。

所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。

在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施例的充分理解。

然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而没有所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、材料等。

在其它情况下，不详细示出或描述公知结构、材料或者操作以避免模糊本公开的主要技术创意。

用语“一个”、“一”、“所述”用以表示存在一个或多个要素/组成部分/等；用语“包括”和“具有”用以表示开放式的包括在内的意思并且是指除了列出的要素/组成部分/等之外还可存在另外的要素/组成部分/等。

用语“第一”和“第二”等仅作为标记使用，不是对其对象的数量限制。

此外，附图仅为本公开的示意性图解，并非一定是按比例绘制，图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。

附图中所示的一些方框图是功能实体，不一定必须与物理或逻辑上独立的实体相对应。

如图1、图2及图3所示，本公开提供一种自动放矿控制系统，包括矿车100、电机车200、放矿装置300、信息采集系统600和远端操控装置700。

矿车100用于承载矿石；电机车200用于向矿车100提供牵引力和制动功能，电机车200配置有车载控制系统300，车载控制系统300包括控制器310；放矿装置300配置有现场控制系统400和就地执行系统500；信息采集系统600安装于巷道，信息采集系统600与现场控制系统400通讯连接，信息采集系统600包括监测系统610和视频监控系统620，监测系统610用于实时采集电机车200和矿车100的位置信息和状态信息，以及矿车100的装矿状态信息并传送至现场控制系统400；视频监控系统620用于实时采集放矿装置300的图像信息并传送至现场控制系统400；现场控制系统400根据监测系统610和视频监控系统620的反馈信息控制放矿装置300；远端操控装置700分别与电机车200和放矿装置300无线通讯连接，远端操控装置700实时接收现场控制系统400传送的信息，并通过控制器310控制电机车200，通过就地执行系统500控制放矿装置300。

本公开提供的自动放矿控制系统，包括矿车100、电机车200、放矿装置300、信息采集系统600和远端操控装置700，其中，电机车200配置有车载控制系统300，远端操控装置700可通过车载控制系统300中的控制器310控制电机车200，实现装矿过程中的无人驾驶。

放矿装置300配置有就地执行系统500和现场控制系统400，远端操控装置700可通过就地执行系统500远程控制放矿装置300，现场控制系统400可接收信息采集系统600传送的信息，并根据所传送的信息控制放矿装置300。

现场控制系统400可以直接控制放矿装置300，实现放矿装置300的自动装矿控制，达到在非特殊情况下不利用远端操控装置700进行远程人工干预的目的。

本公开中信息采集系统600采集的信息传送至现场控制系统400，由现场控制系统400控制放矿装置300，相比相关技术中将信息无线通讯传递到远程终端设备而言，本公开的此种传送方式，可以避免由于数据通过网络传输的延迟而造成撒矿、漏矿现象。

信息采集系统600包括监测系统610和视频监控系统620，监测系统610采集电机车200、矿车100的位置信息和状态信息，以及矿车100内矿石的装矿状态信息，视频监控系统620采集放矿装置300的图像信息，将电机车200、矿车100、放矿装置300的信息结合，使得整个装矿过程都处在实时监控状态下，有利于提高装矿的准确度和效率，实现有轨运输无人驾驶系统全流程的自动化和无人干预运行。

如图1至图3所示，在实际放矿作业中，电机车200牵引矿车100进入巷道，由信息采集系统600在巷道内完成信息采集，并由此前安装在巷道内的放矿装置300完成放矿作业。

电机车200为矿车100，如电机车。

矿车100可以为任何具有承载功能的设备，如矿车。

在本公开示例性实施例中，矿车100数量为多个。

电机车可牵引矿车进行移动，当一个矿车装满时，电机车牵引矿车移动，对下一个矿车进行装矿，直至全部矿车完成装矿。

放矿装置300为出矿设备，用于往矿车100内装矿，放矿装置300可以选用振动放矿机。

振动放矿机是以振动电机为动力源，利用安装在振动电机主轴两端的偏心块在旋转运动中所产生的离心力来得到激振力，驱使振动放矿机台面和物料做周期直线往复振动，当放矿机体振动的加速度垂直大于重力加速度时，机体中的物料被抛起,并按照抛物线的轨迹向前跳跃运动，抛起和下落在瞬间完成，由于振动电机的连续振动，放矿机体也连续振动，机体中的物料连续向前跳跃，这样就达到放矿和输送矿石的目的。

如图3所示，自动放矿控制系统包括矿车100，用于承载矿石，在本公开示例性实施例中，矿车100为矿车，矿车有多个车厢均可以承载矿石；电机车200用于向矿车100提供牵引力，电机车200配置有车载控制系统300，车载控制系统300包括控制器310；放矿装置300配置有现场控制系统400和就地执行系统500；信息采集系统600安装于装载站的巷道顶部，信息采集系统600与现场控制系统400通讯连接，信息采集系统600包括监测系统610和视频监控系统620，监测系统610用于实时采集电机车200和矿车100的位置信息和状态信息，以及矿车100的装矿状态信息并传送至现场控制系统400；视频监控系统620用于实时采集放矿装置300的图像信息并传送至现场控制系统400；现场控制系统400根据监测系统610和视频监控系统620的反馈信息控制放矿装置300；远端操控装置700分别与电机车200和放矿装置300无线通讯连接，远端操控装置700实时接收现场控制系统400传送的信息，并通过控制器310控制电机车200，通过就地执行系统500控制放矿装置300。