CN106353717A - 矿用铲运机定位智能终端 - Google Patents

Abstract

本发明提供矿用铲运机定位智能终端，包括：包括定位模块、车载计量模块、MCU嵌入式模块、SOC交换机处理模块和WIFI无线模块的主机和图像采集器(采集矿井下图像发给SOC交换机处理模块)；矿井下每隔预设距离设置装有存储有位置信息并有RFID通信功能的标识卡的定位桩，定位模块接收多个标识卡存储的位置信息发给MCU嵌入式模块，使其根据该多个位置信息采用TOA/TDOA定位算法获得矿用铲运机位置信息，车载计量模块测得矿用铲运机载重并发给MCU嵌入式模块，矿用铲运机位置信息、载重及此时图像采集器采集的图像经SOC交换机处理模块通过WIFI无线模块发给综合通信基站。能对矿用铲运机实时跟踪定位，准确及时掌握铲运机的出矿量、出矿地点及卸矿地点。

Description

矿用铲运机定位智能终端

技术领域

本发明涉及矿山井下信息化技术、自动化技术及物联网定位技术领域，尤其涉及一种矿用铲运机定位智能终端。

背景技术

矿井下除矿石运输以外的人员，材料，设备和矸石等各种运输系统统称为辅助运输，而看下辅助运输可分为有轨运输和无轨运输二种。有轨运输以铺设双轨或悬吊单轨主要特征；无轨运输则以胶轮或履带为行走机构，采用防爆采油机，蓄电池为牵引动力。而无轨运输比前者有着装运效率高，设备事故率低，总体成本低的特点而逐渐成为国内的主要运输方式。而随着地下无轨设备的发展，矿用铲运机得到了日益广泛的应用，矿用铲运机是矿用采掘作业的主体设备，它具有高效，灵活，机动等突出优点而广泛应用于矿体内工程实施与矿石开采，运输等范畴。

而随着铲运车的日益普及，铲运车计量问题日益突出。国内大多矿采用人力计数的方法去对运输的矿石进行累计计算。此种方法会导致运矿量存在错误，直接导致矿堆体积无法控制，导致决策错误，轻者经济损失，重则生产安全事故。

鉴于此，如何提供一种矿用铲运机定位智能终端，以对矿用铲运机进行实时跟踪定位，准确、及时掌握铲运机的出矿量、出矿地点及卸矿地点成为当前需要解决的技术问题。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种矿用铲运机定位智能终端，能够对矿用铲运机进行实时跟踪定位，准确、及时掌握铲运机的出矿量、出矿地点及卸矿地点。

第一方面，本发明提供一种矿用铲运机定位智能终端，安装在矿用铲运机中，包括：主机和图像采集器；

所述主机安装在矿用铲运机的驾驶室内部；所述图像采集器安装在矿用铲运机的驾驶室外部，采集矿井下的图像并发送至主机的SOC交换机处理模块；

所述主机，包括：定位模块、车载计量模块、MCU嵌入式模块、SOC交换机处理模块、WIFI无线模块；

矿井下每隔预设距离预先设置有一个定位桩，所述定位桩上安装有存储位置信息并具有RFID通信功能的标识卡，所述定位模块接收多个标识卡存储的位置信息并发送至所述MCU嵌入式模块，所述MCU嵌入式模块根据所述定位模块发送的多个标识卡存储的位置信息采用TOA/TDOA定位算法获得矿用铲运机位置信息，所述车载计量模块测得矿用铲运机装载矿石的载重并发送至所述MCU嵌入式模块，所述矿用铲运机位置信息、装载矿石的载重以及此时所述图像采集器采集的图像经由所述SOC交换机处理模块通过所述WIFI无线模块发送至综合通信基站。

可选地，所述MCU嵌入式模块还经由所述SOC交换机处理模块通过所述WIFI无线模块接收综合通信基站发送的信息。

可选地，所述主机，还包括：

人员识别模块，用于识别驾驶所述矿用铲运机的司机的身份并发送至所述MCU嵌入式模块。

可选地，所述主机，还包括：

显示模块，用于将所述MCU嵌入式模块中的矿用铲运机位置信息和矿用铲运机装载矿石的载重进行显示。

可选地，所述主机，还包括：

蓝牙模块，用于接收来自于所述MCU嵌入式模块发送的矿用铲运机位置信息和矿用铲运机装载矿石的载重并将其发送至手持移动终端。

可选地，所述主机，还包括：

广播模块，用于经由所述SOC交换机处理模块将所述MCU嵌入式模块发送的矿用铲运机位置信息和矿用铲运机装载矿石的载重进行广播。

可选地，所述主机，还包括：车载信息接口；所述车载信息接口包括：RS485接口和CAN总线接口。

可选地，所述定位模块包括：RFID读取模块和同轴接口；

所述RFID读取模块接收多个标识卡存储的位置信息并通过同轴接口发送至所述MCU嵌入式模块。

可选地，所述图像采集器采用附带的防爆外壳通过支架安装在矿用铲运机的驾驶室外部；

和/或，

所述主机采用螺钉方式通过支架安装于矿用铲运机的驾驶室的驾驶台上，或者所述主机采用悬吊的方式通过支架安装于从矿用铲运机的驾驶室顶部焊接固定住的金属柱上。

可选地，所述图像采集器为专用的车载防震自动聚焦IP摄像头模块。

由上述技术方案可知，本发明的矿用铲运机定位智能终端，能够对矿用铲运机进行实时跟踪定位，准确、及时掌握铲运机的出矿量、出矿地点及卸矿地点。

附图说明

图1为本发明一实施例提供的一种矿用铲运机定位智能终端的模块组成及逻辑连接图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他的实施例，都属于本发明保护的范围。

图1示出了本发明一实施例提供的一种矿用铲运机定位智能终端的模块组成及逻辑连接图，如图1所示，本实施例的矿用铲运机定位智能终端，可作为矿用金属矿山放矿过冲综合监控系统的一个主要组成部分，包括：主机1和图像采集器2；

所述主机1安装在矿用铲运机的驾驶室内部；所述图像采集器2安装在矿用铲运机的驾驶室外部，采集矿井下的图像并发送至主机1的SOC交换机处理模块；

所述主机1，包括：定位模块3、车载计量模块4、微控制单元MCU嵌入式模块5、SOC交换机处理模块6、WIFI无线模块7；

矿井下每隔预设距离预先设置有一个定位桩，所述定位桩上安装有存储位置信息并具有射频识别RFID通信功能的标识卡，所述定位模块3接收多个标识卡存储的位置信息并发送至所述MCU嵌入式模块5，所述MCU嵌入式模块5根据所述定位模块3发送的多个标识卡存储的位置信息采用TOA/TDOA定位算法获得矿用铲运机位置信息，所述车载计量模块4测得矿用铲运机装载矿石的载重并发送至所述MCU嵌入式模块5，所述矿用铲运机位置信息、装载矿石的载重以及此时所述图像采集器采集的图像经由所述SOC交换机处理模块6通过所述WIFI无线模块7发送至综合通信基站。

在具体应用中，所述图像采集器2与所述主机1可通过网口相连。

在具体应用中，所述MCU嵌入式模块5还经由所述SOC交换机处理模块6通过所述WIFI无线模块7接收综合通信基站发送的信息。

在具体应用中，所述主机1，还可以包括：

人员识别模块8，用于识别驾驶所述矿用铲运机的司机的身份并发送至所述MCU嵌入式模块5。

具体地，所述人员识别模块8可包括韦根接口，所述韦根接口可采用2.54间距的螺钉式接线端子实现。

在具体应用中，所述主机1，还可以包括：

显示模块10，用于将所述MCU嵌入式模块5中的矿用铲运机位置信息和矿用铲运机装载矿石的载重进行显示。

具体地，所述显示模块10可采用LMT028DNHFWL-NBN液晶屏实现，所述显示模块10可包括薄膜晶体管TFT工业用屏模块及监控SP809复位系列模块。

在具体应用中，所述主机1，还可以包括：

蓝牙模块9，用于接收来自于所述MCU嵌入式模块5发送的矿用铲运机位置信息和矿用铲运机装载矿石的载重并将其发送至手持移动终端。

具体地，所述蓝牙模块9可采用BM-S02I模块实现，所述蓝牙模块9可包括处理核心CC2540模块和1Mbps GFSK收发器。

本实施例的矿用铲运机定位智能终端，定位精度高，同时具有WIFI和蓝牙两种无线通信功能，保证信息准确可靠的传输。

在具体应用中，所述主机1，还可以包括：

广播模块11，用于经由所述SOC交换机处理模块6将所述MCU嵌入式模块5发送的矿用铲运机位置信息和矿用铲运机装载矿石的载重进行广播。

具体地，所述广播模块11可以包括SV-2200嵌入式网络音频模块、喇叭、咪头、TPA2005功放芯片。

在具体应用中，所述主机1，还可以包括：车载信息接口12；所述车载信息接口12可以包括：RS485接口和CAN总线接口。

具体地，所述RS485接口可采用SP3485芯片实现，所述CAN总线接口可采用CTM8251AT隔离模块实现。

在具体应用中，所述车载信息接口12还可以包括：RJ45接口；所述RJ45接口可采用98TLED模块实现。

在具体应用中，所述定位模块3可以包括：RFID读取模块和同轴接口；

所述RFID读取模块接收多个标识卡存储的位置信息并通过同轴接口发送至所述MCU嵌入式模块5。

具体地，所述RFID读取模块可采用nRF24L01芯片实现。

在具体应用中，所述图像采集器2可采用附带的防爆外壳通过支架安装在矿用铲运机的驾驶室外部，安装需保证图像采集器2有较大的采景空间。

在具体应用中，所述图像采集器2可采用专用的车载防震自动聚焦网络协议IP摄像头模块。

在具体应用中，所述主机1可采用螺钉方式通过支架安装于矿用铲运机的驾驶室的驾驶台上，也可采用悬吊的方式通过支架安装于从矿用铲运机的驾驶室顶部焊接固定住的金属柱上。此两种安装方式优先第一种安装方式，实施简单，安装牢固，且在驾驶室内不会出现明显突起物，有助于安全生产。若驾驶室内驾驶台处已无合适位置安装所述主机则需采用第二种安装方式，此种安装方式下需保证主机1外壳无明显棱角及锐利的边缘，在不阻挡驾驶员主视线的前提下距离驾驶员保持一定空间距离，以保障驾驶员的操作安全。

具体地，IP摄像头模块可包括IPORT电口通讯模块和IP摄像头，IP摄像头采集的图像或视频通过IPORT电口通讯模块发送至所述SOC交换机处理模块6。

在具体应用中，所述WIFI无线模块7可采用RT3050模块实现，包括处理核心ARMcortexM3系列，无线功放模块。

在具体应用中，所述MCU嵌入式模块5可采用STM32F103ZET6芯片实现，所述MCU嵌入式模块5可包括STM32系列芯片、REF3030参考电压模块和SP809系列复位模块。

在具体应用中，所述SOC交换机处理模块6可采用88E6060芯片实现，所述SOC交换机处理模块6可包括网口隔离模块和88E6060核心芯片模块。

在具体应用中，所述车载计量模块4可以包括：应变片模块和隔离放大模块，通过应变片模块和隔离放大模块测得矿用铲运机装载矿石的载重，所述应变片模块可采用BFH1K-3EB全桥应变片实现。

应说明的是，本实施例所述主机1，还包括图中未示出的：电源模块，用于为所述矿用铲运机定位智能终端中的所有模块供电。

具体地，所述电源模块可以包括：DC-DC模块、DC-DC芯片和LDO芯片；所述DC-DC模块可采用WRD24S12实现，所述DC-DC芯片可采用TPS5430实现，所述LDO芯片可采用SPX1117芯片实现。

本实施例的矿用铲运机定位智能终端，实现铲运机定位智能终端对定位桩的信息获取，进而完成铲运机的位置运算；实现了铲运机智能定位终端与图像采集器的实时通讯；实现了铲运机智能定位终端获取铲运机状态报警信息，并最终完成位置数据，视频数据及状态信息及时上发发送，与指挥中心调度，报警信息的下发接收，并将放矿计划，已出矿量，定位信息在本机进行显示。能够对矿用铲运机进行实时跟踪定位，准确、及时掌握铲运机的出矿量、出矿地点及卸矿地点，确保了铲运机正常采掘，运输的安全协同作业，降低了事故的发生概率，保障了生命及财产安全。也同时为数字化矿山建设做出了贡献。

本实施例的矿用铲运机定位智能终端的设计可完全满足矿用定位精度需求。智能终端的定位信息来自对标识卡的读卡结果，所以在调节智能定位桩的发射功率后可以做到减少信号带的重叠，在逻辑约束下，可以求得满足约束的唯一路径解；所以可以满足矿用定位的精度要求。

本实施例的矿用铲运机定位智能终端的设计已满足矿用防水，防尘要求，可满足矿山恶劣的生产环境的要求。各接口和外部装置的选材和设计满足IP65要求；其电路板设计采用模块化分离的思想，降低维修难度，同时降低了维护成本。

本实施例的矿用铲运机定位智能终端具有机载终端功能。智能终端通过CAN接口获取铲运机信息并实时显示于显示屏上，司机可根据实时状态进行上发报警，同时也可接受来自指挥中心的下发报警信息；同时，此智能终端可随时和指挥中心进行通话，以保障生产的顺利和安全进行。并且可以将安装于铲运机上的摄像头拍摄到的信息进行上传，此视频信息不仅可以协助现场故障检修，也可作为安全监管的有效手段，可以有效加强铲运车计量的有效性，并可作为后期取证之用。

本实施例的矿用铲运机定位智能终端作为矿用铲运机定位及视频监控系统的定位终端，填补了国内自然崩落法生产放矿过冲中和监控系统的空白。能够实时确定铲运车的行进轨迹和载重，准确记录出矿位置，卸矿位置及出矿量，同时对转运机的运行状态进行实时监控，既满足了对采用自然崩落法生产矿山对放矿的严格管理的需求，又确保了生产过程的安全顺利进行；也解放了由于人工计数导致附加的人力资源，可以优化资源配置，提高生产效率。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明权利要求所限定的范围。

Claims (10)

1.一种矿用铲运机定位智能终端，安装在矿用铲运机中，其特征在于，包括：主机和图像采集器；

所述主机安装在矿用铲运机的驾驶室内部；所述图像采集器安装在矿用铲运机的驾驶室外部，采集矿井下的图像并发送至主机的SOC交换机处理模块；

所述主机，包括：定位模块、车载计量模块、MCU嵌入式模块、SOC交换机处理模块、WIFI无线模块；

矿井下每隔预设距离预先设置有一个定位桩，所述定位桩上安装有存储位置信息并具有RFID通信功能的标识卡，所述定位模块接收多个标识卡存储的位置信息并发送至所述MCU嵌入式模块，所述MCU嵌入式模块根据所述定位模块发送的多个标识卡存储的位置信息采用TOA/TDOA定位算法获得矿用铲运机位置信息，所述车载计量模块测得矿用铲运机装载矿石的载重并发送至所述MCU嵌入式模块，所述矿用铲运机位置信息、装载矿石的载重以及此时所述图像采集器采集的图像经由所述SOC交换机处理模块通过所述WIFI无线模块发送至综合通信基站。

2.根据权利要求1所述的定位智能终端，其特征在于，所述MCU嵌入式模块还经由所述SOC交换机处理模块通过所述WIFI无线模块接收综合通信基站发送的信息。

3.根据权利要求1所述的定位智能终端，其特征在于，所述主机，还包括：

人员识别模块，用于识别驾驶所述矿用铲运机的司机的身份并发送至所述MCU嵌入式模块。

4.根据权利要求1所述的定位智能终端，其特征在于，所述主机，还包括：

显示模块，用于将所述MCU嵌入式模块中的矿用铲运机位置信息和矿用铲运机装载矿石的载重进行显示。

5.根据权利要求1所述的定位智能终端，其特征在于，所述主机，还包括：

蓝牙模块，用于接收来自于所述MCU嵌入式模块发送的矿用铲运机位置信息和矿用铲运机装载矿石的载重并将其发送至手持移动终端。

6.根据权利要求1所述的定位智能终端，其特征在于，所述主机，还包括：

广播模块，用于经由所述SOC交换机处理模块将所述MCU嵌入式模块发送的矿用铲运机位置信息和矿用铲运机装载矿石的载重进行广播。

7.根据权利要求1所述的定位智能终端，其特征在于，所述主机，还包括：车载信息接口；所述车载信息接口包括：RS485接口和CAN总线接口。

8.根据权利要求1所述的定位智能终端，其特征在于，所述定位模块包括：RFID读取模块和同轴接口；

所述RFID读取模块接收多个标识卡存储的位置信息并通过同轴接口发送至所述MCU嵌入式模块。

9.根据权利要求1所述的定位智能终端，其特征在于，所述图像采集器采用附带的防爆外壳通过支架安装在矿用铲运机的驾驶室外部；

和/或，

所述主机采用螺钉方式通过支架安装于矿用铲运机的驾驶室的驾驶台上，或者所述主机采用悬吊的方式通过支架安装于从矿用铲运机的驾驶室顶部焊接固定住的金属柱上。

10.根据权利要求1所述的定位智能终端，其特征在于，所述图像采集器为专用的车载防震自动聚焦IP摄像头模块。