CN104237872A - 一种基于分段混合测距的矿井机车防撞方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于分段混合测距的矿井机车防撞方法及装置，该方法以无线电信号作为整个测距过程中的同步通信信号，并利用无线电、声波和超声波的不同传播特性对矿井机车进行远中近不同距离上的测距，先利用无线电的无线应答检测进行远距离测距，待两机车能够完成无线通信应答后再启动并利用声波的能量强度检测进行中长距离粗略测距，最后再启动并利用超声波的传输时间进行近距离测距，并根据各段测距结果执行相应的动作；借助无线电传输和声波传输的性能几乎不受矿井下环境中光线、粉尘、烟雾和空气湿度的影响；声波检测存在误差时，还可利用超声波进行精确测量，使该方法的环境适应能力强，探测范围大，测距精确度高，可靠性强。

Description

一种基于分段混合测距的矿井机车防撞方法及装置
技术领域
本发明涉及一种矿井机车防撞方法及装置，具体一种基于分段混合测距的矿井机车防撞方法及装置，属于矿井机车防撞方法及装置技术领域。
背景技术
目前，大多数矿井机车并没有安装防撞装置，只是凭借司机肉眼的观察来判定前方是否有车，并根据肉眼观察的结果采取相应的措施。但当调度人员误操作或司机疲劳驾驶时，有可能因未及时发现前面的机车而发生相撞，从而引发安全事故。
随着科学技术的快速发展，出于减少矿井机车发生碰撞的目的，人们研发出多种用于防撞预警的方法及装置，常用的有基于计算机视觉或图像、激光或红外测距防撞方法及装置以及基于井下信集闭系统、RFID精确定位的防撞预警方法及装置；而这两种在实际使用过程中都存在一些问题，具体如下：
基于计算机视觉或图像、激光或红外测距的防撞预警方法及装置是利用激光或红外测距装置检测矿井机车周围的情况；虽然能够起到防撞预警的效果，但因矿井下的环境非常恶劣，高温、潮湿、粉尘多，采用光学原理的防撞装置易受井下照明条件、粉尘、空气湿度等因素的影响，如粉尘会吸附在光学镜头上，导致系统失灵或测量误差很大，最终会产生虚报或漏报的情况，检测精度低，可靠性不高；
基于井下信集闭系统、RFID精确定位的防撞预警方法虽然不会受井下照明条件、粉尘、空气湿度等因素的影响产生虚报或漏报的情况，检测精度高，但在实施时，其需要布设如信集闭系统中的计轴器和RFID定位系统中的读卡器等大量的线路传感器，成本高，还会造成系统安装和维护困难，影响了自身的实用性和应用效果，不利于推广使用。
此外，上述两种方法涉及的不同装置也存在与方法相同的问题。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种基于分段混合测距的矿井机车防撞方法及装置，该方法的环境适应能力强，探测范围大，可靠性高，成本低，易于大规模使用；同时，该方法涉及的装置的环境适应能力强，探测范围大，可靠性高，成本低，易于大规模使用。
为了实现上述目的，本基于分段混合测距的矿井机车防撞方法以无线电信号作为整个测距过程中的同步通信信号，并利用无线电、声波和超声波的不同传播特性对矿井机车进行远中近不同距离上的测距，先利用无线电的无线应答检测进行远距离测距，再利用声波的能量强度检测进行中长距离粗略测距，最后再利用超声波的传输时间进行近距离测距，并根据各段测距结果执行相应的动作。
优选地，一种基于分段混合测距的矿井机车防撞方法可采用如下步骤：
在每台矿井机车的车头和车尾处分别安装可用于发射无线电、声波和超声波的发射端，并在矿井机车的车头安装可用于接收无线电、声波和超声波信号的接收端；接收端与矿井机车的刹车系统配合使用，可根据接收到的不同信号执行不同的动作；
第一步，将矿井机车车头处接收端内的标志位flag置“0”；
第二步，每台矿井机车车头和车尾处的发射端都向外发出无线电通信信号，接收端接收无线电信号；
第三步，当一台矿井机车上的接收端未接收到其它矿井机车发射端发射的无线电信号，即该矿井机车与其它矿井机车间不能完成无线通信应答时，则在距该矿井机车的无线电通信传输范围内没有其它矿井机车，该矿井机车处于安全状态，并进入第二步；当该矿井机车上的接收端接收到其它矿井机车发射端发射的无线电信号，即该矿井机车与其它矿井机车间能够完成无线通信应答，则在距该矿井机车的无线电通信传输范围内有其它矿井机车；
第四步，当该矿井机车内部的标志位flag为“0”时，接收端向其它矿井机车做出应答信号，并启动接收端自身的声波接收及能量检测功能，其它矿井机车上的发射端在收到该矿井机车应答信号的同时启动声波发射功能；当该矿井机车内部的标志位flag不是“0”时，直接进入第七步；
第五步，该矿井机车接收端将接收到其它矿井机车发射的声波能量与其内部存储的参考数据库进行比对，当声波能量强度不大于给定阈值时，接收端告知司机该矿井机车附近有车，且与该矿井机车间的距离为安全距离，同时进入第二步；当声波能量强度大于给定阈值时，可利用该能量强度从参考数据库得到该矿井机车与其它矿井机车间的距离；
第六步，当该矿井机车与其它矿井机车间的距离不小于给定阈值时，则该矿井机车的附近有其它矿井机车，接收端显示距离，提醒司机，进入第二步；当该矿井机车与其它矿井机车间的距离小于给定阈值时，则该矿井机车的附近有其它矿井机车，接收端显示距离，提醒司机，同时将标志位flag置“1”，进入第二步；
第七步，该矿井机车上的接收端向其它矿井机车做出应答信号，同时启动内部定时器，开启本身的超声波接收功能，其它矿井机车上的发射端在收到该矿井机车应答信号的同时启动超声波发射功能；
第八步，该矿井机车上的接收端将接收到其它矿井机车发射的超声波信号，停止定时器，记录传输时间，并利用超声波的传输时间计算与其它矿井机车间的距离；
第九步，当该矿井机车与其它矿井机车间的距离不小于给定阈值时，则该矿井机车的附近有其它矿井机车，接收端显示距离，提醒司机，并进入第二步；当该矿井机车与其它矿井机车间的距离小于给定阈值时，则该矿井机车的接收端根据距离的大小控制矿井机车的刹车系统进行刹车。
一种基于分段混合测距的矿井机车防撞装置，包括发射主机和接收主机，所述发射主机至少两台，分别安装在矿井机车的车头和车尾；所述接收主机至少一台，并安装在矿井机车的车头；所述发射主机包括控制器I、无线通信模块I、声波驱动发射模块和超声波驱动发射模块，所述无线通信模块I与控制器I双向通信连接；所述控制器I的输出端与声波驱动发射模块、超声波驱动发射模块连接；所述接收主机包括控制器II、无线通信模块II、声波接收及能量检测模块、AD转化模块、超声波接收模块、显示模块和执行模块；所述无线通信模块II与控制器II双向通信连接；所述控制器II的输出端与显示模块、执行模块连接；所述声波接收及能量检测模块的输出端通过AD转化模块与控制器II连接；所述超声波接收模块的输出端与控制器II连接；所述发射主机发射无线电、声波和超声波，接收主机接收无线电、声波和超声波信号；所述接收模块中的执行模块与矿井机车的刹车系统连接。
进一步，还包括报警模块，所述报警模块与接收主机中的控制器II连接。
优选地，所述报警模块为声光报警器。
与现有技术相比，本发明采用了基于分段的混合测距的防撞方法，该方法以无线电信号作为整个测距过程中的同步通信信号，并利用无线电，声波和超声波的不同传播特性进行远中近不同距离上的测距，先利用无线电的无线应答检测进行远距离测距，待两机车间距离达到中长距离时，再利用声波能量强度检测进行粗略测距，最后待两机车间距离较近时，再利用超声波传输时间进行精确测量，并根据测距结果执行相应动作。一方面，无线电传输和声波传输的性能几乎不受矿井下环境中光线、粉尘、烟雾和空气湿度的影响，使得检测方法的环境适应能力强；另一方面，因超声波频率高，波长短，指向性强，即使中远距离的检测存在30％～40％的误差时，也可利用超声波再进行精确的测量，保证整个过程的测距精确度高；同时，当巷道出现弯道时，无线电会急剧衰减，而超声波的方向性又特别强，二者无法在巷道转弯是进行测距，但因声波的波长较长，可以在巷道转弯时使用声波进行测量两车之间的距离，保证测量精确性；最终使得该方法的环境适应能力强，探测范围大，测距精确度高，可靠性强。同时，与基于计算机图像处理的方法、基于有线路传感器信集闭系统以及RFID精确定位系统的防撞方法的实施相比，该方法实施时所需的无线电应答检测、声强检测及超声波传输时间检测等装备，其成本要低很多，有利于大规模使用和推广。同时，无线电、声波及超声波联合使用进行测距的方式并不是简单的结合，而是在充分利用各种测距方式的优缺点的同时，考虑了井下的特殊环境，提高了整个过程测距的精确度，带来了显著的效果。此外，该装置是为了实现上述方法而设计的，其能够满足方法的需求，整体的环境适应能力强，探测范围大，可靠性高；其中发射主机和接收主机所涉及的模块成本低，易于大规模使用。
附图说明
图1为本发明防撞装置的电原理框图；
图2为本发明发射主机的电原理框图；
图3为本发明接收主机的电原理框图；
图4为本发明防撞方法的工作流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图4所示，本发明一种基于分段混合测距的矿井机车防撞方法，该方法以无线电信号作为整个测距过程中的同步通信信号，并利用无线电、声波和超声波的不同传播特性对矿井机车进行远中近不同距离上的测距，先利用无线电的无线应答检测进行远距离测距，再利用声波的能量强度检测进行中长距离粗略测距，最后再利用超声波的传输时间进行近距离测距，并根据各段测距结果执行相应的动作。
优选地，一种基于分段混合测距的矿井机车防撞方法可采用如下步骤：
在每台矿井机车的车头和车尾处分别安装可用于发射无线电、声波和超声波的发射端，并在矿井机车的车头安装可用于接收无线电、声波和超声波信号的接收端；接收端与矿井机车的刹车系统配合使用，可根据接收到的不同信号执行不同的动作；
第一步，将矿井机车车头处接收端内的标志位flag置“0”；
第二步，每台矿井机车车头和车尾处的发射端都向外发出无线电通信信号，接收端接收无线电信号；
第三步，当一台矿井机车上的接收端未接收到其它矿井机车发射端发射的无线电信号，即该矿井机车与其它矿井机车间不能完成无线通信应答时，则在距该矿井机车的无线电通信传输范围内没有其它矿井机车，该矿井机车处于安全状态，并进入第二步；当该矿井机车上的接收端接收到其它矿井机车发射端发射的无线电信号，即该矿井机车与其它矿井机车间能够完成无线通信应答，则在距该矿井机车的无线电通信传输范围内有其它矿井机车；
第四步，当该矿井机车内部的标志位flag为“0”时，接收端向其它矿井机车做出应答信号，并启动接收端自身的声波接收及能量检测功能，其它矿井机车上的发射端在收到该矿井机车应答信号的同时启动声波发射功能；当该矿井机车内部的标志位flag不是“0”时，直接进入第七步；
第五步，该矿井机车接收端将接收到其它矿井机车发射的声波能量与其内部存储的参考数据库进行比对，当声波能量强度不大于给定阈值时，接收端告知司机该矿井机车附近有车，且与该矿井机车间的距离为安全距离，同时进入第二步；当声波能量强度大于给定阈值时，可利用该能量强度从参考数据库得到该矿井机车与其它矿井机车间的距离；
第六步，当该矿井机车与其它矿井机车间的距离不小于给定阈值时，则该矿井机车的附近有其它矿井机车，接收端显示距离，提醒司机，进入第二步；当该矿井机车与其它矿井机车间的距离小于给定阈值时，则该矿井机车的附近有其它矿井机车，接收端显示距离，提醒司机，同时将标志位flag置“1”，进入第二步；
第七步，该矿井机车上的接收端向其它矿井机车做出应答信号，同时启动内部定时器，开启本身的超声波接收功能，其它矿井机车上的发射端在收到该矿井机车应答信号的同时启动超声波发射功能；
第八步，该矿井机车上的接收端将接收到其它矿井机车发射的超声波信号，停止定时器，记录传输时间，并利用超声波的传输时间计算与其它矿井机车间的距离；
第九步，当该矿井机车与其它矿井机车间的距离不小于给定阈值时，则该矿井机车的附近有其它矿井机车，接收端显示距离，提醒司机，并进入第二步；当该矿井机车与其它矿井机车间的距离小于给定阈值时，则该矿井机车的接收端可以根据距离的大小控制矿井机车的刹车系统进行刹车。
因无线电信号传播速度和超声波在空气中的传播速度不在同一个数量级，对无线电信号而言，其传播速度为光速，从发射端到接收端的传播时间可以忽略不计，故可以将其作为整个测距过程中的同步通信信号；同时，由于无线电的有效通信距离较远，可以用于估算相邻矿井机车的距离，即矿井机车A中接收端与矿井机车B上的发射端之间若能完成无线电通信应答，则这两台矿井机车的距离小于无线电的有效通信距离；若不能完成通信应答，则这两台矿井机车的距离大于无线电的有效通信距离，从而可用于完成远距离的判断。
当矿井机车A上接收端通过无线电的通信应答已判断与矿井机车B的距离小于无线电传输的有效距离时，矿井机车A上接收端在做出应答信号的同时启动其内部的声波接收及能量检测功能，矿井机车B中发射端在收到应答信号的同时启动声波发射功能，并向外发射声波；当矿井机车A上的接收端可以接收到矿井机车B中发射端发来的声波时，将检测接收到声波的能量强度，并将其转化为能量强度数据后与其内部的参考数据库(参考数据库是通过实验获取的声波能量强度与传播距离的对照表)比对便可获得中长距离的测量结果。此时，由于声波的频率较低，波长较长，衍射能力强，并且根据声波在井下巷道中的衰减特性，故存在一定误差，但即使误差较大，约为30％～40％时，由于两车距离还是相对较远，故可以使用声波进行粗略测量，后续再利用超声波进行精确测距。
由声波测量结果判断当矿井机车A和矿井机车B进入超声波测距范围内时，关闭矿井机车B中发射端的声波发射功能，矿井机车A中接收端在向矿井机车B中发射端发送应答信号的同时启动内部定时器，并开启本身的超声波接收功能，矿井机车B中发射端在收到应答信号的同时启动超声波发射功能，而无线电信号从发射端到接收端的传播时间又可以忽略不计，故可以理解为通过无线电同步通信信号同时启动接收端内的定时器和超声波接收功能以及发射端的超声波发射功能；当接收端接收到发射端的超声波信号时，关闭接收端内的定时器，并记录时间间隔t，由s＝v*t，算出相邻矿井机车的距离，且矿井机车A中的接收端可以根据具体的距离控制矿井机车A的刹车系统进行刹车，其中s表示距离，v表示速度。
整个过程先利用无线电进行远距离测距，再利用声波进行中长距离粗略测距，最后在利用超声波进行精确测量，一方面无线电传输和声波传输的性能几乎不受矿井下环境中光线、粉尘、烟雾和空气湿度的影响；另一方面，在巷道出现弯道的时候，无线电急剧衰减，而超声波的方向性特别强，二者无法在巷道转弯是进行测距，而因为声波的波长较长，可以在巷道转弯时使用声波进行测量两车之间的距离；同时，因超声波传播速度近似声速，即使声波检测的误差达到30％～40％，检测的距离也在超声波检测的范围之内，可利用超声波再进行精确的测量；最终使得该方法的环境适应能力强，探测范围大，可靠性高，而其在实施时涉及的部件成本低，使得方法实施的成本低，易于大规模使用。同时，无线电、声波及超声波联合使用进行测距的方式并不是简单的结合，而是在充分利用各种测距方式的优缺点的同时，考虑了井下的特殊环境，提高了整个过程测距的精确度，带来了显著的效果。
此外，考虑到超声波的传播速度受温度的影响，而井下距地面距离不同，温度也不同，所以可在接收端处安装用于实时监测温度的温度传感器，通过温度传感器检测到温度相应的判断出对应的超声波传播速度，进一步提高其测距的精确度。
矿井机车在行驶过程中，两车可能是同向行驶，也可能相向行驶。当两车同向行驶时，前车车尾端发射信号，后车的接收端接收信号，通过上述方式工作能够防止两车追尾。当两车相向行驶时，两车的车头发射端发射信号，接收端接收信号，通过测距可以避免两车相撞。此外，可通过放置多个发射端和接收端来提高测量的精确度和系统的可靠性。
如图1至图3所示，一种基于分段混合测距的矿井机车防撞装置，包括发射主机和接收主机，所述发射主机至少两台，分别安装在矿井机车的车头和车尾；所述接收主机至少一台，并安装在矿井机车的车头；所述发射主机包括控制器I、无线通信模块I、声波驱动发射模块和超声波驱动发射模块，所述无线通信模块I与控制器I双向通信连接；所述控制器I的输出端与声波驱动发射模块、超声波驱动发射模块连接；所述接收主机包括控制器II、无线通信模块II、声波接收及能量检测模块、AD转化模块、超声波接收模块、显示模块和执行模块；所述无线通信模块II与控制器II双向通信连接；所述控制器II的输出端与显示模块、执行模块连接；所述声波接收及能量检测模块的输出端通过AD转化模块与控制器II连接；所述超声波接收模块的输出端与控制器II连接；所述发射主机发射无线电、声波和超声波，接收主机接收无线电、声波和超声波信号，发射主机和接收主机间通过无线电、声波和超声波信号连接；所述接收模块中的执行模块与矿井机车的刹车系统连接。可通过该装置实现上述方法，能够满足方法的需求，整体的环境适应能力强，探测范围大，可靠性高；其中发射主机和接收主机所涉及的模块成本低，易于大规模使用。
进一步，还包括报警模块，所述报警模块与接收主机中的控制器II连接。优选地，所述报警模块为声光报警器，可通过语音报警和闪光配合的方式告知司机或周围的行人矿井机车的附近有无其他矿机机车，以及与其它矿井机车之间的距离，进一步提醒了司机，便于其做好相应的准备，预警效果更好。
其中，发射主机就是上述方法中的发射端，接收主机就是上述方法中的接收端。将接收主机内的标志位flag置“0”，启动发射主机和接收主机，每个矿井机车上的发射主机都向外发出无线电通信信号，接收主机接收无线电信号。发射主机中的无线通信模块I与接收主机间的无线通信模块II通过无线电的方式进行通信，以机车A为例，当矿井机车A中的无线通信模块II未接收到其它机车上的无线通信模块I发射的无线电信号，即矿井机车A与其它矿井机车间不能完成无线通信应答时，则说明在距矿井机车A的无线电通信传输范围内没有其它矿井机车，矿井机车A处于安全状态；矿井机车A继续移动，直至台矿井机车A上的无线通信模块II接收到其它机车上的无线通信模块I发射的无线电信号，即矿井机车A与其它矿井机车间能够完成无线通信应答时，则在距矿井机车A的无线电通信传输范围内有其它矿井机车；若矿井机车A内部的标志位flag为“0”，则机车A中无线通信模块II向其它矿井机车做出应答信号，并启动机车A中声波接收及能量检测模块，其它矿井机车上的无线通信模块I在收到矿井机车A应答信号的同时启动其的声波驱动发射模块；矿井机车A中声波接收及能量检测模块接收端将接收到其它矿井机车上声波驱动发射模块发来的声波进行接收，并将声波能量与其内部存储的参考数据库进行比对，当声波能量强度不大于给定阈值时，矿井机车A中的显示模块或报警模块告知司机该矿井机车附近有车，且离矿井机车间的距离为安全距离；机车A继续向前移动，直至声波能量强度大于给定阈值时，可利用该能量强度从参考数据库得到矿井机车A与其它矿井机车间的距离；当矿井机车A与其它矿井机车间的距离不小于给定阈值时，则矿井机车A的附近有其它矿井机车，显示模块显示距离，提醒司机；当矿井机车A与其它矿井机车间的距离小于给定阈值时，则矿井机车A的附近有其它矿井机车，显示模块显示距离，并报警提醒司机，同时将标志位flag置“1”；接着，机车A上的无线通信模块II向其它矿井机车做出应答信号，同时启动内部定时器，启动超声波接收模块，其它矿井机车上的无线通信模块I在收到机车A应答信号的同时启动超声波驱动发射模块，向外发送超声波；最后，机车A上的超声波接收模块将接收到其它矿井机车发射的超声波信号，通过控制器II停止定时器，记录传输时间，并利用超声波的传输时间计算与其它矿井机车间的距离；当该机车A与其它矿井机车间的距离不小于给定阈值时，则机车A附近有其它矿井机车，显示模块显示距离，报警提醒司机；当机车A与其它矿井机车间的距离小于给定阈值时，则机车A的执行模块可以根据距离的大小控制矿井机车的刹车系统进行刹车。
综上所述，可见该装置是为了实现上述方法而设计的，其能够满足方法的需求，整体的环境适应能力强，探测范围大，可靠性高；其中发射主机和接收主机所涉及的模块成本低，易于大规模使用。此外，上述文字中多次提及的给定阈值可根据操作者的实际需要进行设置，即可设置具体距离作为采取不同措施的分界线。

Claims (5)

1.一种基于分段混合测距的矿井机车防撞方法，其特征在于，该方法以无线电信号作为整个测距过程中的同步通信信号，并利用无线电、声波和超声波的不同传播特性对矿井机车进行远中近不同距离上的测距，先利用无线电的无线应答检测进行远距离测距，再利用声波的能量强度检测进行中长距离粗略测距，最后再利用超声波的传输时间进行近距离测距，并根据各段测距结果执行相应的动作。
2.根据权利要求1所述的一种基于分段混合测距的矿井机车防撞方法，其特征在于，该方法的具体步骤是：
在每台矿井机车的车头和车尾处分别安装用于发射无线电、声波和超声波的发射端，并在矿井机车的车头安装用于接收无线电、声波和超声波信号的接收端；接收端与矿井机车的刹车系统配合使用，可根据接收到的不同信号执行不同的动作；
第一步，将矿井机车车头处接收端内的标志位flag置“0”；
第二步，每台矿井机车车头和车尾处的发射端都向外发出无线电通信信号，接收端接收无线电信号；
第三步，当一台矿井机车上的接收端未接收到其它矿井机车发射端发射的无线电信号，即该矿井机车与其它矿井机车之间不能完成无线通信应答时，则在距该矿井机车的无线电通信传输范围内没有其它矿井机车，该矿井机车处于安全状态，并进入第二步；当该矿井机车上的接收端接收到其它矿井机车发射端发射的无线电信号，即该矿井机车与其它矿井机车间能够完成无线通信应答时，则在距该矿井机车的无线电通信传输范围内有其它矿井机车；
第四步，当该矿井机车上接收端内部的标志位flag为“0”时，接收端向其它矿井机车做出应答信号，并启动接收端自身的声波接收及能量检测功能，其它矿井机车上的发射端在收到该矿井机车应答信号的同时启动声波发射功能；当该矿井机车内部的标志位flag不是“0”时，直接进入第七步；
第五步，该矿井机车接收端将接收到其它矿井机车发射的声波能量与其内部存储的参考数据库进行比对，当声波能量强度不大于给定阈值时，接收端告知司机该矿井机车附近有车，且与该矿井机车间的距离为安全距离，同时进入第二步；当声波能量强度大于给定阈值时，可利用该能量强度从参考数据库得到该矿井机车与其它矿井机车间的距离；
第六步，当该矿井机车与其它矿井机车间的距离不小于给定阈值时，则该矿井机车的附近有其它矿井机车，接收端显示距离，提醒司机，进入第二步；当该矿井机车与其它矿井机车间的距离小于给定阈值时，则该矿井机车的附近有其它矿井机车，接收端显示距离，提醒司机，同时将标志位flag置“1”，进入第二步；
第七步，该矿井机车上的接收端向其它矿井机车做出应答信号，同时启动内部定时器，开启本身的超声波接收功能，其它矿井机车上的发射端在收到该矿井机车应答信号的同时启动超声波发射功能；
第八步，该矿井机车上的接收端将接收到其它矿井机车发射的超声波信号，停止定时器，记录传输时间，并利用超声波的传输时间计算与其它矿井机车间的距离；
第九步，当该矿井机车与其它矿井机车间的距离不小于给定阈值时，则该矿井机车的附近有其它矿井机车，接收端显示距离，提醒司机，并进入第二步；当该矿井机车与其它矿井机车间的距离小于给定阈值时，则该矿井机车的接收端根据距离的大小控制矿井机车的刹车系统进行刹车。
3.一种基于分段混合测距的矿井机车防撞装置，其特征在于，包括发射主机和接收主机，所述发射主机至少两台，分别安装在矿井机车的车头和车尾；所述接收主机至少一台，并安装在矿井机车的车头；
所述发射主机包括控制器I、无线通信模块I、声波驱动发射模块和超声波驱动发射模块，所述无线通信模块I与控制器I双向通信连接；所述控制器I的输出端与声波驱动发射模块、超声波驱动发射模块连接；
所述接收主机包括控制器II、无线通信模块II、声波接收及能量检测模块、AD转化模块、超声波接收模块、显示模块和执行模块；所述无线通信模块II与控制器II双向通信连接；所述控制器II的输出端与显示模块、执行模块连接；所述声波接收及能量检测模块的输出端通过AD转化模块与控制器II连接；所述超声波接收模块的输出端与控制器II连接；
所述发射主机发射无线电、声波和超声波，接收主机接收无线电、声波和超声波信号；所述接收模块中的执行模块与矿井机车的刹车系统连接。
4.根据权利要求3所述的一种基于分段混合测距的矿井机车防撞装置，其特征在于，还包括报警模块，所述报警模块与接收主机中的控制器II连接。
5.根据权利要求4所述的一种基于分段混合测距的矿井机车防撞装置，其特征在于，所述报警模块为声光报警器。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105057301A (zh) * 2015-09-17 2015-11-18 中国船舶重工集团公司第七一三研究所 太阳能电池板清洗车行进中的自动纠偏方法及系统
CN107561552A (zh) * 2017-08-16 2018-01-09 北京矿冶研究总院 一种矿山井下无轨设备防碰撞方法与装置
CN107730636A (zh) * 2017-06-08 2018-02-23 西安艾润物联网技术服务有限责任公司 车场控制方法及装置
CN109307861A (zh) * 2017-07-28 2019-02-05 比亚迪股份有限公司 车辆、车辆定位方法及车载设备
CN110972063A (zh) * 2019-10-25 2020-04-07 珠海格力电器股份有限公司 一种测距方法、装置、系统及可读介质
CN112053523A (zh) * 2020-08-20 2020-12-08 北京宸控科技有限公司 一种井下防碰撞方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05119834A (ja) * 1991-10-24 1993-05-18 Fujita Corp 坑内監視システム
CN102638763A (zh) * 2012-05-03 2012-08-15 中国矿业大学(北京) 井下电磁波超声联合定位系统及方法
CN102756747A (zh) * 2012-07-31 2012-10-31 上海中科高等研究院 基于声波和电磁波的列车防撞系统及其防撞方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05119834A (ja) * 1991-10-24 1993-05-18 Fujita Corp 坑内監視システム
CN102638763A (zh) * 2012-05-03 2012-08-15 中国矿业大学(北京) 井下电磁波超声联合定位系统及方法
CN102756747A (zh) * 2012-07-31 2012-10-31 上海中科高等研究院 基于声波和电磁波的列车防撞系统及其防撞方法

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105057301A (zh) * 2015-09-17 2015-11-18 中国船舶重工集团公司第七一三研究所 太阳能电池板清洗车行进中的自动纠偏方法及系统
CN107730636A (zh) * 2017-06-08 2018-02-23 西安艾润物联网技术服务有限责任公司 车场控制方法及装置
CN109307861A (zh) * 2017-07-28 2019-02-05 比亚迪股份有限公司 车辆、车辆定位方法及车载设备
CN107561552A (zh) * 2017-08-16 2018-01-09 北京矿冶研究总院 一种矿山井下无轨设备防碰撞方法与装置
CN107561552B (zh) * 2017-08-16 2020-12-04 北京矿冶研究总院 一种矿山井下无轨设备防碰撞方法与装置
CN110972063A (zh) * 2019-10-25 2020-04-07 珠海格力电器股份有限公司 一种测距方法、装置、系统及可读介质
CN112053523A (zh) * 2020-08-20 2020-12-08 北京宸控科技有限公司 一种井下防碰撞方法

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