CN108989990A - 矿用车导航系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供的一种矿用车导航系统，包括调度中心以及车载调度单元，调度中心与车载调度单元以及车载调度单元之间通讯连接，车载调度单元包括控制主机、监控单元、无线网关、定位单元、红外测距单元、显示终端、语音单元、信号转换器以及电源，无线网关分别与显示终端和控制主机通信连接,信号转换器的信号输入端分别与红外测距单元的信号输出端、语音单元的信号输出端、定位单元的信号输出端和监控单元的信号输出端连接，信号转换器的信号输出端与控制主机的信号输入端和显示终端的信号输入端连接，根据以上结构的矿用车导航系统，调度中心可以对井下机车进行精确定位，并实现井下机车与调度中心或井下各个机车之间实时通讯。

Description

矿用车导航系统

技术领域

本发明涉及一种矿用车导航系统，尤其涉及一种车俩导航系统。

背景技术

煤矿业在我国当今重工业发展中仍然占有重要地位，提高工业产值是我国煤矿业发展的必经之路。井下机车作为井下煤矿运输最重要的交通工具，如何能提高井下机车的运输效率和提高机车的运输安全是矿山安全生产最重要部分之一。由于井下巷道窄，弯道多，机车的运输效率大打折扣，同时机车具有噪音大、运动速度快、电磁屏蔽等特点，极大的影响机车的运输安全。目前井下机车多采用机车保护装置(用于对机车的运行参数进行跟踪监测和报警)、机车泊车显示终端(用于泊车时的显示)，此类系统均为安装在机车内，独立运行，机车与机车之间无相互联系，无网络传输，机车与调度中心无关联。因此，井下机车处于失联状态，大大影响了井下机车的运输效率，同时井下机车工作人员与调度中心之间或井下机车工作人员相互之间缺乏沟通，在遇到问题时不能及时获取帮助。

因此，煤炭行业急需一种矿用车导航系统，使调度中心对井下机车实行在线监测，及时掌握井下小车的实时动态，并能加强调度中心与井下机车或井下机车之间的沟通与互动，使煤矿行业的生产效率快速提高，为井下机车的运输安全提供有力支持。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种矿用车导航系统，能够将井下机车精确定位，并能 使各个车辆与调度中心相互通讯，随时了解各个车辆的位置及机车状态，为井下机车调度 提供依据，减少机车安全事故的发生，提高机车的运输效率。

本发明提供的一种矿用车导航系统，包括调度中心以及车载调度单元，所述 调度中心与所述车载调度单元通讯连接，所述车载调度单元与车载调度单元之间相互通讯 连接，所述车载调度单元与车辆一一对应；

所述车载调度单元包括控制主机、监控单元、无线网关、定位单元、红外测距单元、 显示终端、语音单元、信号转换器以及电源；

所述电源向控制主机、监控单元、无线网关、定位单元、红外测距单元、语音单元、 显示终端以及信号转换器供电；

所述显示终端与无线网关通信连接，所述无线网关与控制主机通信连接,所述信 号转换器的信号输入端分别与红外测距单元的信号输出端、语音单元的信号输出端、定位 单元的信号输出端和监控单元的信号输出端连接，所述信号转换器的信号输出端与控制主 机的信号输入端和显示终端的信号输入端连接；

所述无线网关通过无线中继器与调度中心通讯连接。

进一步，所述定位单元包括定位识别卡和读卡模块，所述读卡模块安装于机车上并与信号转换器连接，所述定位识别卡设置于矿井巷道并与调度中心连接。

进一步，所述显示终端包括安装箱、中央处理单元、数据存储单元、显示屏和面板按键，所述显示屏设置在安装箱箱盖的外侧壁，并与中处理单元的信号输出口连接，所述面板按键和显示屏设置在安装箱的同一表面，并与中处理单元的信号输入口连接，所述数据存储单元与中处理单元连接，所述中央处理单元的电源接口与电源连接。

进一步，所述矿用车导航系统还包括用于对机车车身周边情况进行监控的监控摄像头，所述监控摄像头的信号输出端与信号转换器信号输入端连接的，用于对机车车身周边情况进行监控，所述监控摄像头的电源接口与电源连接。

进一步，所述矿用车导航系统还包括用于机车驾驶员身份验证的身份识别单元；

所述身份识别单元包括人脸识别摄像头和RFID读卡器，所述人脸识别摄像头的信 号输出端与信号转换器信号输入端连接，所述人脸识别摄像头的电源接口与电源连接，所 述RFID读卡器与中央处理单元通信连接。

进一步，所述监控单元包括：监控主机、温度传感器、转速传感器、液位传感器、压力传感器和甲烷传感器；

所述监控主机的电源接口与电源连接，所述温度传感器与监控主机连接并向监控 主机输出发动机温度信号，所述转速传感器与监控主机连接并向监控主机输出机车发动机的转速信号，所述液位传感器与监控主机连接并向监控主机输出机车油箱液位信号，所述压力传感器与监控主机连接并向监控主机输出机车燃油压力信号，所述甲烷传感器与监控主机连接并向监控主机输出机车周围环境的甲烷信号，所述监控主机与信号转换器连接。

进一步，所述显示终端还包括三维图像处理单元、人像识别单元和语音处理单元；

所述三维图像处理单元的信号输入端、人像识别单元的信号输入端和语音处理单 元的信号输入端分别与信号转换器的信号输入端连接，所述三维图像处理单元的信号输出端和人像识别单元的信号输出端分别与显示屏的信号输入端连接。

进一步，所述语音单元包括手持式送话器、受话器和拨号器，所述手持式送话器的信号输出端与信号转换器的信号输入端连接，所述受话器的信号输入端与语音处理单元的语音信号输出连接，所述拨号器与中央处理单元连接。

进一步，所述显示终端还包括功放单元和扬声器，所述功放单元的信号输入端与语音处理单元的语音信号输出端连接，所述功放单元的信号输出端与扬声器连接。

本发明的有益效果：本发明提供的矿用车导航系统能够使调度中心对井 下各机车进行实时定位并随时与井下机车进行视频通讯，调度中心根据掌握的机车运输动 态随时调整运输任务，极大的提高运输效率。同时井下各机车之间也能实时通话和视频，增 大了井下机车人员之间的交流与互动，提高了井下工作人员的工作热情。同时，机车本身自带红外测距可以使机车在昏暗的环境里行车或倒车时辅助机车驾驶人员进行安全行车，机车安装的监控摄像头能随时监测机车周边的环境，进一步增加了机车驾驶的安全性。机车还自带驾驶人员身份识别装置，避免因非机车驾驶人员误操作而引发交通事故。本实用新型提供的矿用车导航系统彻底解决了井下机车与机车之间，机车与调度中心之间无相互联系，无网络传输的弊端。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：

图1为本发明的结构图；

图2为本发明的车载调度单元结构图；

图3为本发明的显示终端的结构示意图。

具体实施方式

图1为本发明的结构图，图2为本发明的车载调度单元结构图，图3为本实 用新型的显示终端的结构示意图。如图1所示，本实施例中的矿用车导航系统，包括调度中 心以及车载调度单元，调度中心与车载调度单元通讯连接，车载调度单元与车载调度单元 之间相互通讯连接，车载调度单元与车辆一一对应。其中调度中心可选用4G无线网关或无 线路由器。

如图2所示，车载调度单元包括控制主机、监控单元、无线网关、定位单元、红外测距单元、显示终端、语音单元、信号转换器以及电源；

电源向控制主机、监控单元、无线网关、定位单元、红外测距单元、语音单元、显示 终端以及信号转换器供电；

显示终端与无线网关通信连接，无线网关与控制主机通信连接,信号转换器的信 号输入端分别与红外测距单元的信号输出端、语音单元的信号输出端、定位单元的信号输 出端和监控单元的信号输出端连接，信号转换器的信号输出端与控制主机的信号输入端和 显示终端的信号输入端连接；

无线网关通过无线中继器与调度中心通讯连接。

机车定位单元读出所在位置信息并通过控制主机报告给调度中心，调度中心可根据得到的机车位置判断井下交通是否畅通，合理安排各个机车的运输次序。机车在行驶途中或倒车过程中由于井下昏暗的环境可能会影响机车驾驶员的视觉判断而使机车驾驶员处于危险之中，而车载调度单元中包含的红外测距单元可以监测机车与其他阻挡物之间的距离，机车驾驶员可根据红外测距单元测得的距离来调整机车行驶方向。机车语音单元支持机车驾驶人员之间或机车驾驶人员与调度中心之间通话，方便机车驾驶人员与外界之间联系。机车监控单元主要是对机车发动机温度、发动机转速、油箱液位、机车燃油压力和机车周围环境的甲烷含量进行监测，并通过控制主机传输给机车显示终端，让机车驾驶员及时掌握机车状态，可根据监测数据提前预防机车故障。信号转换器可将定位单元、红外测距单元、语音单元和监控单元输出的模拟信号转换为数字信号，方便控制主机和显示终端读取数据。其中，无线网关为4G无线网关，电源为12V蓄电池。

控制主机内部芯片可选用DSP芯片如TMS320系列并搭载现有的处理程序可实现本发明的目的，在此不加以赘述。

定位单元包括定位识别卡和读卡模块，所述读卡模块安装于机车上并与信号转换器连接，所述定位识别卡设置于矿井巷道并与调度中心连接。把井下各巷道位置数字化，同时在井下建立基站，按照精度要求布放定位识别卡，定位识别卡和读卡模块之间采用射频技术完成位置信息的采集与识别，当机车从安装有定位识别卡的矿井巷道通过时，机车上的读卡模块接收到来自定位识别卡信号，并通过信号转换器将脉冲信号转换成数字信号，并通过无线的方式将位置信息传输给调度中心。无线网络可采用zigbee或uwb无线通讯协议。Zigbee可采用芯片MC13192，uwb可采用芯片DW1000。

显示终端如图3所示，包括括安装箱、中央处理单元、数据存储单元、显示屏和面板按键，所述显示屏设置在安装箱箱盖的外侧壁，并与中处理单元的信号输出口连接，所述面板按键和显示屏设置在安装箱的同一表面，并与中处理单元的信号输入口连接，所述数据存储单元与中处理单元连接，所述中央处理单元的电源接口与电源连接。显示终端相当于一台车载电脑，可以将采集到的信号通过中央处理器单元进行各种运算比较，并把运算结果输出给显示屏。显示终端还可以通过无线网关与控制主机和调度中心通信。中央处理单元至少包括CPU处理器和存储器。CPU处理器可采用现有的EP9315处理器，并搭载现有的处理程序可实现本发明的目的，在此不加以赘述。

矿用车导航系统还包括用于对机车车身周边情况进行监控的监控摄像头，所述监控摄像头的信号输出端与信号转换器信号输入端连接的，用于对机车车身周边情况进行监控，所述监控摄像头的电源接口与电源连接。监控摄像头把拍摄到的机车周边的视频传输到信号转换器，信号转换器将接收到的视频信号(模拟信号)转换成数字信号并传输给显示终端，显示终端进行处理后由显示屏显示出来。

矿用车导航系统还包括用于机车驾驶员身份验证的身份识别单元。身份识别单元包括人脸识别摄像头和RFID读卡器，所述人脸识别摄像头的信号输出端与信号转换器信号输入端连接，所述人脸识别摄像头的电源接口与电源连接，所述RFID读卡器与信号转换器连接。机车驾驶员工作证上带有RFID卡，RFID读卡器读取机车驾驶员工作证的RFID卡的信息并发送给显示终端的中央处理器单元进行比对，核实机车驾驶员的身份信息。人脸识别摄像头将拍摄到的机车驾驶员的脸部图像传输给信号转换器，信号转换器将接收到的人脸图像信号(模拟信号)转换成数字信号，并发送给中央处理单元进行比对，进一步核实机车驾驶员的身份信息。人脸识别摄像头还具有机车驾驶员与外界视频通话的功能。

监控单元包括：监控主机、温度传感器、转速传感器、液位传感器、压力传感器和甲烷传感器。监控主机的电源接口与电源连接，温度传感器与监控主机连接并向监控主机输出发动机温度信号，转速传感器与监控主机连接并向监控主机输出机车发动机的转速信号，液位传感器与监控主机连接并向监控主机输出机车油箱液位信号，压力传感器与监控主机连接并向监控主机输出机车燃油压力信号，甲烷传感器与监控主机连接并向监控主机输出机车周围环境的甲烷信号，监控主机与信号转换器连接。监控主机将采集到的发动机温度信号、发动机转速信号、油箱液位信号、燃油压力信号和机车周围环境甲烷信号传输给信号转换器，信号转换器将接收的模拟信号转换为数字信号，并将数字信号发送给控制主机，控制主机再将信号传输给显示终端最终在显示屏显示出来，机车驾驶员通过检测到的机车数据对机车状态进行判断，可预防机车故障。

显示终端还包括三维图像处理单元、人像识别单元和语音处理单元。所述三维图像处理单元的信号输入端、人像识别单元的信号输入端和语音处理单元的信号输入端分别与信号转换器的信号输入端连接，所述三维图像处理单元的信号输出端和人像识别单元的信号输出端分别与显示屏的信号输入端连接。机车定位单元将机车位置信息报告给调度中心，调度中心将位置信息植入三位地图中找到机车所在位置的三维图像信息，并将三位图像信息发给显示终端的中央处理器，中央处理器输出三维图像信息给信号转换器，信号转换器将图像模拟信号转换成数字信号并将信号传输给三维图像处理单元，三维图像处理单元将得到的信号进行三维图像处理技术后将信号传输给显示屏，显示屏显示出三维图片。所用到的三维图像技术包括：图像变换、图像编码压缩图像、图像增强和复原图像、图像分割和图像描述等。三维图像处理单元含有图像处理芯片如MDIN241，并搭载现有的处理程序可实现本发明的目的，在此不加以赘述。人脸识别摄像头将拍摄到的人脸特征图像输出给信号转换器人脸特征图像信息(模拟信号)，信号转换器将得到的模拟信号转换成数字信号并传输给人像识别单元，人像识别单元将得到的数字信息经过人像识别技术处理后传输给显示屏，显示屏显示出人脸图像。人像识别技术包括光线补偿、灰度变换、直方图均衡化、归一化、几何校正、滤波以及锐化等。人像识别单元包含人脸图像处理芯片，并搭载现有的处理程序可实现本发明的目的，在此不加以赘述。语音单元将语音信号传输给信号转换器，信号转换器将声音信号(模拟信号)转换成数字信号并传输给语音处理单元，语音处理单元经过语音压缩、填充组帧以及调制发射等。语音处理单元包含单片机如MSP430F149，并搭载现有的处理程序可实现本发明的目的，在此不加以赘述。

语音单元包括手持式送话器、受话器和拨号器，所述手持式送话器的信号输出端与信号转换器的信号输入端连接，所述受话器的信号输入端与语音处理单元的语音信号输出连接，所述拨号器与中央处理单元连接。手持送话器相当于话筒，送话器将机车驾驶员的声音信号传输给信号转换器，信号转换器将接收到的声音信号(模拟信号)转换成数字信号，并传输给中央处理单元传输出去。中央处理单元接收到声音数字信号，并将声音数字信号传输给信号转换器，信号转换器将声音数字信号转换成模拟信号，并传输给语音处理单元对声音进行还原、去噪后传输给受话器，受话器将声音释放出来。受话器相当于听筒。机车驾驶员利用拨号器拨取电话号码，与外界通讯后进行语音通话。

显示终端还包括功放单元和扬声器，显示终端还包括功放单元和扬声器，功放单元的信号输入端与语音处理单元的语音信号输出端连接，功放单元的信号输出端与扬声器连接。语音处理单元将音频电信号传输给功放单元放大后，功放单元将放大的音频信号传输给扬声器播放出来。扬声器可用喇叭代替。

为规范矿用车载导航通信终端系统内部接线，该系统内部接线全部采用航插接头连接。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参 照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本 发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范 围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种矿用车导航系统，其特征在于，包括调度中心以及车载调度单元，所述调度中心与所述车载调度单元通讯连接，所述车载调度单元与车载调度单元之间相互通讯连接，所述车载调度单元与车辆一一对应；

所述车载调度单元包括控制主机、监控单元、无线网关、定位单元、红外测距单元、显示终端、语音单元、信号转换器以及电源；

所述电源向控制主机、监控单元、无线网关、定位单元、红外测距单元、语音单元、显示终端以及信号转换器供电；

所述显示终端与无线网关通信连接，所述无线网关与控制主机通信连接,所述信号转换器的信号输入端分别与红外测距单元的信号输出端、语音单元的信号输出端、定位单元的信号输出端和监控单元的信号输出端连接，所述信号转换器的信号输出端与控制主机的信号输入端和显示终端的信号输入端连接；

所述无线网关通过无线中继器与调度中心通讯连接。

2.根据权利要求1所述的矿用车导航系统，其特征在于：所述定位单元包括定位识别卡和读卡模块，所述读卡模块安装于机车上并与信号转换器连接，所述定位识别卡设置于矿井巷道并与调度中心连接。

3.根据权利要求1所述的矿用车导航系统，其特征在于：所述显示终端包括安装箱、中央处理单元、数据存储单元、显示屏和面板按键，所述显示屏设置在安装箱箱盖的外侧壁，并与中央处理单元的信号输出口连接，所述面板按键和显示屏设置在安装箱的同一表面，并与中央处理单元的信号输入口连接，所述数据存储单元与中央处理单元连接，所述中央处理单元的电源接口与电源连接。

4.根据权利要求3所述的矿用车导航系统，其特征在于：所述矿用车导航系统还包括用于对机车车身周边情况进行监控的监控摄像头，所述监控摄像头的信号输出端与信号转换器信号输入端连接的，用于对机车车身周边情况进行监控，所述监控摄像头的电源接口与电源连接。

5.根据权利要求3所述的矿用车导航系统，其特征在于：所述矿用车导航系统还包括用于机车驾驶员身份验证的身份识别单元；

所述身份识别单元包括人脸识别摄像头和RFID读卡器，所述人脸识别摄像头的信号输出端与信号转换器信号输入端连接，所述人脸识别摄像头的电源接口与电源连接，所述RFID读卡器与中央处理单元通信连接。

6.根据权利要求1所述的矿用车导航系统，其特征在于：所述监控单元包括：监控主机、温度传感器、转速传感器、液位传感器、压力传感器和甲烷传感器；

所述监控主机的电源接口与电源连接，所述温度传感器与监控主机连接并向监控主机输出发动机温度信号，所述转速传感器与监控主机连接并向监控主机输出机车发动机的转速信号，所述液位传感器与监控主机连接并向监控主机输出机车油箱液位信号，所述压力传感器与监控主机连接并向监控主机输出机车燃油压力信号，所述甲烷传感器与监控主机连接并向监控主机输出机车周围环境的甲烷信号，所述监控主机与信号转换器连接。

7.根据权利要求5所述的矿用车导航系统，其特征在于：所述显示终端还包括三维图像处理单元、人像识别单元和语音处理单元；

所述三维图像处理单元的信号输入端、人像识别单元的信号输入端和语音处理单元的信号输入端分别与信号转换器的信号输入端连接，所述三维图像处理单元的信号输出端和人像识别单元的信号输出端分别与显示屏的信号输入端连接。

8.根据权利要求3所述的矿用车导航系统，其特征在于：所述语音单元包括手持式送话器、受话器和拨号器，所述手持式送话器的信号输出端与信号转换器的信号输入端连接，所述受话器的信号输入端与语音处理单元的语音信号输出端连接，所述拨号器与中央处理单元连接。

9.根据权利要求7所述的矿用车导航系统，其特征在于：所述显示终端还包括功放单元和扬声器，所述功放单元的信号输入端与语音处理单元的语音信号输出端连接，所述功放单元的信号输出端与扬声器连接。