CN110834963A - 一种散料原料场中堆取料机的黑灯作业管理系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种散料原料场中堆取料机的黑灯作业管理方法及散料原料场中堆取料机的黑灯作业管理系统，涉及自动控制技术领域。该方法包括激光扫描仪对堆取料机对应的作业现场的作业区域进行实时扫描，得到图像信息；空间姿态检测设备收集所述堆取料机实时的空间定位信息；机上处理设备根据图像信息以及空间定位信息得到料堆定位数据；远程处理设备接收上级管理系统发送的作业计划信息，根据料堆定位数据以及所述作业计划信息生成作业指令信息；机上处理设备根据所述作业指令信息控制所述堆取料机进行黑灯作业。本发明能够使堆取料机按照作业计划自动地、精准地完成堆料作业和取料作业，保障散料原料场堆料/取料作业安全有序的进行。

Description

一种散料原料场中堆取料机的黑灯作业管理系统及方法

技术领域

本发明关于自动控制技术领域，特别是关于散料原料场中堆取料机的控制技术，具体的讲是一种散料原料场中堆取料机的黑灯作业管理方法以及散料原料场中堆取料机的黑灯作业管理系统。

背景技术

本部分旨在为权利要求书中陈述的本发明的实施方式提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。

目前，在钢铁、港口、矿山、电厂、建材等行业的散料原料场堆取料机的作业控制中，主要由司机在设备上操作。少量自动操作方法为：在堆取料机上安装位置检测和视频监视设备，通过跟踪堆取料机的空间位置信息，模拟换算料堆的堆形，用位置关系间接指导堆取料机运行和堆/取作业，达到机上无人远程操作的目的。

现有的上述通过安装位置检测和视频监视设备进行堆取料机上无人操作的方式受各种因素影响，堆取料机定位误差大，两料堆间定位需要较大的空地堆间距，且还需要借助视频摄像辅助远程操作人员监控作业现场，作业控制若没有视频信息参与，则故障无从判断，具有作业效率低、作业安全度不高的缺陷。

因此，如何提供一种新的散料原料场堆取料机的控制方案，以解决上述问题是本领域亟待解决的技术难题。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种散料原料场中堆取料机的黑灯作业管理方法以及散料原料场中堆取料机的黑灯作业管理系统，解决了现有技术中的散料原料场堆取料机自动控制和料堆管理问题，能够使堆取料机按照作业计划自动地、精准地完成堆料作业和取料作业，保障散料原料场堆取料作业安全有序的进行。

本发明的目的之一是，提供一种散料原料场中堆取料机的黑灯作业管理系统，包括：

设置于中控室内的远程处理设备；

设置于堆取料机上的激光扫描仪、空间姿态检测设备以及机上处理设备；

其中，所述激光扫描仪，用于对所述堆取料机对应的作业现场的作业区域进行实时扫描，得到图像信息；

所述空间姿态检测设备，用于收集所述堆取料机实时的空间定位信息；

所述机上处理设备，用于根据所述图像信息以及空间定位信息得到料堆定位数据，根据所述料堆定位数据绘制作业现场的仿真画面，并将所述料堆定位数据以及仿真画面发送至远程处理设备；

所述远程处理设备，用于接收上级管理系统发送的作业计划信息，根据所述料堆定位数据、仿真画面以及所述作业计划信息生成作业指令信息；

所述机上处理设备，还用于根据所述作业指令信息控制所述堆取料机进行黑灯作业。

本发明的目的之一是，提供一种散料原料场中堆取料机的黑灯作业管理方法，包括：

设置于堆取料机上的激光扫描仪对堆取料机对应的作业现场的作业区域进行实时扫描，得到图像信息；

设置于堆取料机上的空间姿态检测设备收集所述堆取料机实时的空间定位信息；

设置于堆取料机上的机上处理设备根据所述图像信息以及空间定位信息得到料堆定位数据，根据所述料堆定位数据绘制作业现场的仿真画面；

设置于中控室内的远程处理设备接收上级管理系统发送的作业计划信息，根据所述料堆定位数据、仿真画面以及所述作业计划信息生成作业指令信息；

所述机上处理设备根据所述作业指令信息控制所述堆取料机进行黑灯作业。

本发明的有益效果在于，提供了一种散料原料场中堆取料机的黑灯作业管理方法以及散料原料场中堆取料机的黑灯作业管理系统，解决了现有技术中的散料原料场堆取料机自动控制和料堆管理问题，能够使堆取料机按照作业计划自动地、精准地完成堆料作业和取料作业，保障散料原料场堆取料作业安全有序的进行。

为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种散料原料场中堆取料机的黑灯作业管理系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种散料原料场中堆取料机的黑灯作业管理系统中远程监控设备的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种散料原料场中堆取料机的黑灯作业管理系统中作业指令生成模块的实施方式一的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种散料原料场中堆取料机的黑灯作业管理系统中作业指令生成模块的实施方式二的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的一种散料原料场中堆取料机的黑灯作业管理系统中机上处理设备的实施方式一的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的一种散料原料场中堆取料机的黑灯作业管理系统中机上处理设备的实施方式二的结构示意图；

图7为本发明实施例提供的一种散料原料场中堆取料机的黑灯作业管理方法的流程图；

图8为图7中的步骤S104的实施方式一的具体流程图；

图9为图8中的步骤S104的实施方式二的具体流程图；

图10为图8中的步骤S105的实施方式一的具体流程图；

图11为图8中的步骤S105的实施方式二的具体流程图；

图12为本发明提供的具体实施例中堆取料机主要检测传感器的安装位置的示意图。

具体实施方式

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、完整地描述，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。基于本发明中的实施例，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实施例，都属于本发明保护的范围。

本领域技术人员知道，本发明的实施方式可以实现为一种系统、装置、方法或计算机程序产品。因此，本发明公开可以具体实现为以下形式，即：完全的硬件、完全的软件(包括固件、驻留软件、微代码等)，或者硬件和软件结合的形式。

下面参考本发明的若干代表性实施方式，详细阐释本发明的原理和精神。

图1为本发明实施例提供的一种散料原料场中堆取料机的黑灯作业管理系统的结构示意图，请参见图1，所述散料原料场中堆取料机的黑灯作业管理系统包括：

设置于中控室内的远程处理设备100；

设置于堆取料机200上的激光扫描仪500、空间姿态检测设备400以及机上处理设备600；

其中，所述激光扫描仪500，用于对所述堆取料机对应的作业现场的作业区域进行实时扫描，得到图像信息；

所述空间姿态检测设备400，用于收集所述堆取料机实时的空间定位信息；

所述机上处理设备600，用于根据所述图像信息以及空间定位信息得到料堆定位数据，根据所述料堆定位数据绘制作业现场的仿真画面，并将所述料堆定位数据以及仿真画面发送至远程处理设备；

所述远程处理设备100，用于接收上级管理系统发送的作业计划信息，根据所述料堆定位数据、仿真画面以及所述作业计划信息生成作业指令信息；

所述机上处理设备600，还用于根据所述作业指令信息控制所述堆取料机进行黑灯作业。

请参阅图1，在本发明的其他实施方式中，所述系统还包括设置于堆取料机上的防碰撞设备300，用于从多维度对所述堆取料机的悬臂以及斗轮与料堆的距离进行测量，得到距离信息。

如上即为本发明提供的一种散料原料场堆取料机黑灯作业管理系统，为实现散料原料场堆取料机黑灯作业的智能管理，在现有堆取料机上增加必要的智能管控检测设备，在具体的实施例可为3D激光扫描仪、空间姿态检测设备、雷达测距防碰撞设备，PLC和工控机，在中控室增加堆取料机远程处理设备，两者用多芯光缆联通。

在本发明的一种实施方式中，激光扫描仪可放置在堆取料机的顶端，实时扫描堆取料机的作业区域及料堆，用于获取作业现场料堆表面信息，与历史记录对比，闭环调整堆取料机作业进程，采用扫描图像和空间姿态、料堆边界复合数据处理技术实现堆取料机黑灯作业，连续将作业现场的料堆扫描图集信息发送至远程监控处理设备，提供料堆管理基础数据。

在本发明的一种实施方式中，空间姿态检测设备包括堆取料机走行位置检测、堆取料机悬臂回转位置检测、堆取料机悬臂俯仰位置检测，经过空间算法处理，保障堆取料机精准定位，收集堆取料机特定边界姿态信息，辅助激光扫描仪合成完整的料堆图像，将堆取料机位置和姿态信息发送至远程监控处理设备。

在本发明的一种实施方式中，雷达测距防碰撞设备从多维度监测堆取料机悬臂和斗轮与料堆的距离，复合保障堆取料机作业安全。在堆取料机上的物料转载位置放置高清数字摄像头，辅助监视堆取料机上物料转载状态。

在本发明的一种实施方式中，改造机上PLC、增加机上工控机组成机上处理设备，实现堆取料机机上自动控制，与中控室光缆连接。

在本发明的一种实施方式中，远程处理设备接收机上处理设备发送的信息，包括料堆扫描图集信息，堆取料机空间定位信息，经拟合处理生成数字化料堆管理图集，用多层级的两维和三维仿真画面，供监控人员使用，接收上级发送的作业计划，下发堆取料机作业指令。

在本发明的一种实施方式中，黑灯作业管理系统还包括：

远程显示设备，用于显示所述仿真画面；

远程监控设备，用于根据所述仿真画面远程监控所述堆取料机的黑灯作业。

在该实施方式中，远程处理设备用于根据料堆定位数据和仿真画面为上级管理系统提供料场现状的基础数据，为远程监控设备提供堆取料机工作状态和料堆仿真画面。远程监控设备主要监视堆取料机的实时作业状况、料堆的变化情况，同时可以在此输入堆取料机作业指令和调度指令，查阅修改料堆参数。在没有上级管理系统发送作业计划信息时，还可通过远程监控设备直接进行人机对话实现黑灯作业。

图2为本发明实施例提供的一种散料原料场中堆取料机的黑灯作业管理系统中远程监控设备100的结构示意图，请参阅图2，在本发明的该实施例中，所述远程监控设备100包括：

扫描图像接收模块110，用于接收所述机上处理设备发送的料堆定位数据以及仿真画面；

作业计划接收模块120，用于接收上级管理系统发送的作业计划信息，所述作业计划信息包括物料编码、作业时间以及计划作业量，所述计划作业量包括堆料作业量或取料作业量；

作业指令生成模块130，用于根据所述料堆定位数据、仿真画面以及所述作业计划信息确定作业指令信息；

指令信息发送模块140，用于将所述作业指令信息发送至所述机上处理设备。

图3为本发明实施例提供的一种散料原料场中堆取料机的黑灯作业管理系统中作业指令生成模块的实施方式一的结构示意图，请参见图3，所述作业指令生成模块130在该实施方式一中包括：

物料编码解析模块131，用于解析所述物料编码，得到所述作业计划信息对应的料种、产地以及堆密度；

容积量预测模块132，用于根据所述计划作业量以及所述堆密度预测所述料种对应的容积量；

堆料场地确定模块133，用于当所述计划作业量为堆料作业量时，根据所述料堆定位数据以及所述容积量确定出堆料场地编号；

堆料指令生成模块134，用于根据所述堆料场地编号、料种以及作业时间生成堆料作业指令。

图5为本发明实施例提供的一种散料原料场中堆取料机的黑灯作业管理系统中机上处理设备的实施方式一的结构示意图，请参阅图5，在该实施方式中，机上处理设备600包括：

堆料指令接收模块610，用于接收所述堆料作业指令；

堆料模式选取模块620，用于根据所述堆料作业指令选取堆料模式；

堆料起点确定模块630，用于根据所述堆料模式确定工作起点；

堆料作业执行模块640，用于调度所述堆取料机到达所述工作起点并按照所述堆料模式进行堆料作业，直到完成所述堆料作业量。

在本发明的其他实施方式中，机上处理设备600还包括：

实时堆料量获取模块，用于获取所述堆取料机的实时堆料作业量；

占地选址预测模块，用于根据所述堆料作业量以及所述实时堆料作业量预测剩余堆料量需要的占地容量。

也即，远程处理设备根据上级管理系统批量下达的作业时间、计划作业量和物料编码预测计算物料的实际堆料的容积量，选择堆料场地编号，机上处理设备根据实际作业时间和联锁要求调度堆取料机走行到相应空地，根据料堆的实际堆形到达工作起点，调整堆取料机姿态和运动参数，按照指定模型的堆料轨迹进行规范的堆料作业，直到完成规定的堆料作业量。

作业中根据计划作业量和当前作业量计算作业差量，预测剩余堆料量需要的占地容量，与输送系统联锁顺序停机，实时更新作业料堆图像数据，反映料堆堆形变化，随作业进程完成料堆储存量统计。

图4为本发明实施例提供的一种散料原料场中堆取料机的黑灯作业管理系统中作业指令生成模块的实施方式二的结构示意图，请参阅图4，该作业指令生成模块在实施方式二中还包括：

作业料堆确定模块135，用于当所述计划作业量为取料作业量时，根据所述料堆扫描图像以及所述容积量确定出作业料堆编号；

堆料指令生成模块136，用于根据所述作业料堆编号、料种以及作业时间生成取料作业指令。

图6为本发明实施例提供的一种散料原料场中堆取料机的黑灯作业管理系统中机上处理设备的实施方式二的结构示意图，请参阅图6，在该实施方式中，机上处理设备600包括：

取料指令接收模块650，用于接收所述取料作业指令；

取料模式选取模块660，用于根据所述取料作业指令选取取料模式；

取料起点确定模块670，用于根据所述取料模式确定工作起点；

取料作业执行模块680，用于调度所述堆取料机到达所述工作起点并按照所述取料模式进行取料作业，直到完成所述取料作业量。

在本发明的其他实施方式中，机上处理设备600还包括：

实时取料量获取模块，用于获取所述堆取料机的实时取料作业量；

停止时间预测模块，用于根据所述取料作业量以及所述实时取料作业量预测停止作业时间。

也即，远程处理设备根据上级管理系统批量下达的作业时间、计划作业量和物料编码，预测计算物料的实际取料的容积量，选择同物种料堆，根据实际作业时间和联锁要求调度堆取料机走行到相应料堆，根据料堆的实际堆形到达工作起点，调整堆取料机姿态和运动参数，按照指定模型的取料轨迹进行规范的取料作业，直到完成规定的取料作业量；作业中根据计划作业量和当前作业量计算作业差量，预测停止作业时间，与输送系统联锁顺序停机；实时更新作业料堆图像数据，反映料堆堆形变化，随作业进程完成料堆储存量统计。

在本发明的其他实施方式中，激光扫描仪实时监视堆料/取料作业现场，闭环调整堆取料机的工作速度和堆料/取料指定作业模型的往复循环轨迹，保障堆取料机安全作业并取得料堆指定堆形，采用扫描料堆图像点云数据和堆取料机空间姿态特征边界、料堆表面边界、厂房安全边界，经多维数据透视叠加及趋势拟合处理，智能决策控制，实现堆取料机黑灯作业，采用运动信息复合跟踪处理技术保障作业安全。

在本发明的其他实施方式中，激光扫描仪实时扫描堆取料机的作业料堆，跟踪料堆当前作业面变化，空间扫描图像数据经解析发送至远程监控处理设备，为精确测定料堆的体积和对应的储存量、料堆占地和堆位、料场空出的场地的综合管理提供基础数据。

进一步，通过累计堆料量及料堆扫描与剩余堆料场地空缺图像对比，若剩余场地空间的容积量与剩余堆料量误差大于预定阈值，则调整堆取料机堆料轨迹边界，避免堆料过程中发生物料放不下事故，反之，不调整。

在本发明的一种实施方式中，堆取料机空间姿态检测设备包括堆取料机走行位置检测、堆取料机悬臂回转位置检测、堆取料机悬臂俯仰位置检测，采用双冗余主从配置保障检测数据准确。进一步利用三组数据复合计算取得堆取料机当前特定姿态数据，设置堆取料机特定下方堆料/取料理论基准点，连续跟踪该基准点轨迹坐标点变化，描绘得到当前作业料堆的轮廓，与3D扫描仪的料堆图形做拟合处理，组成完整的料堆数据图，弥补3D扫描仪盲区缺失。

在本发明的其他实施方式中，雷达测距防碰撞设备包括堆取料机基准点与料堆间距离检测、堆取料机悬臂架外廓与料堆间距离检测、两台堆取料机外廓空间坐标跟踪及距离多级预警，厂房障碍预警，从多维度保障堆取料机作业安全。

在本发明的其他实施方式中，远程处理设备设置于中控室中，采用机上光缆和无线双渠道冗余传输，保障传输信息零丢包。

在本发明的其他实施方式中，激光扫描仪作业现场图像信息经解析处理发送至中控设备，空间姿态辅助图像发送至中控设备，建立统一的料堆图形数据库和空间数字标尺网，准确定位全部料堆的位置和标识空间坐标，按每次作业同步填充(堆料)/删除(取料)实体料堆的体积和储存量，更新料堆占地位置，绘制料场图实现料堆占位和料场空地管理。

进一步，根据料堆实时储存量变化和历史用料记录，预测料场各种物料的临界储存量，预测最优进料计划，实现整个料条的料堆布置和储存物种管理；

实时跟踪料堆体积和储存量变化，完成料堆在线盘库；堆取料机单独移动扫描料堆，实现料堆独立盘库；通过料场空地管理，实现新料堆的地址选择。

在本发明的其他实施方式中，远程处理设备用于批量接收上级作业计划，包括：作业物料编码、作业次数、作业时间、堆料作业量、取料作业量，根据作业时间、作业量和物料编码，确定堆取料机的开始作业时间、作业就位起点、作业时长，作业完成后返回设备状况和作业后的料堆实际储存量。

在本发明的其他实施方式中，远程处理设备接收堆取料机现场作业信息、位置和姿态信息，根据堆料作业量预测即将成形料堆的体积和占地空间，选择堆料场地，建立料场预测堆料模型选择堆料起点，根据当前实际堆料量等比例填充预测料堆生成实体模型，实时绘制仿真料场图显示料场的实体变化。

在本发明的其他实施方式中，远程处理设备接收堆取料机现场作业信息、位置和姿态信息，根据取料作业量选择拟定作业料堆，预测挖取的体积和作业起点，取料作业中根据当前实际取料量等比例删减实体料堆，随实际取料量变化实时绘制仿真料场图，显示料场的实体变化，实时跟踪取料过程预测剩余取料作业时间，直至完成本次作业。

如上即为本发明提供的一种散料原料场中堆取料机的黑灯作业管理系统，解决了现有技术中的散料原料场堆取料机自动控制和料堆管理问题，解决浪费人力、堆取料机作业率低、料堆定位误差大、料场利用率低等缺陷，能够使堆取料机按照作业计划自动地、精准地完成堆料作业和取料作业，保障散料原料场堆取料作业安全有序的进行。

此外，尽管在上文详细描述中提及了系统的若干单元模块，但是这种划分仅仅并非强制性的。实际上，根据本发明的实施方式，上文描述的两个或更多单元的特征和功能可以在一个单元中具体化。同样，上文描述的一个单元的特征和功能也可以进一步划分为由多个单元来具体化。以上所使用的术语“模块”和“单元”，可以是实现预定功能的软件和/或硬件。尽管以下实施例所描述的模块较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。

在介绍了本发明示例性实施方式的散料原料场中堆取料机的黑灯作业管理系统之后，接下来，参考附图对本发明示例性实施方式的方法进行介绍。该方法的实施可以参见上述整体的实施，重复之处不再赘述。

图7为本发明实施例提供的一种散料原料场中堆取料机的黑灯作业管理方法的流程示意图，请参见图7，所述散料原料场中堆取料机的黑灯作业管理方法包括：

S101：设置于堆取料机上的激光扫描仪对所述堆取料机对应的作业现场的作业区域进行实时扫描，得到图像信息；

S102：设置于堆取料机上的空间姿态检测设备收集所述堆取料机实时的空间而定位信息；

S103：设置于堆取料机上的机上处理设备根据所述图像信息以及空间定位信息得到料堆定位数据，根据所述料堆定位数据绘制作业现场的仿真画面；

S104：远程处理设备接收上级管理系统发送的作业计划信息，根据所述料堆定位数据、仿真画面以及所述作业计划信息生成作业指令信息；

S105：机上处理设备根据所述作业指令信息控制所述堆取料机进行黑灯作业。

在本发明的其他实施方式中，所述方法还包括设置于堆取料机上的防碰撞设备从多维度对所述堆取料机的悬臂以及斗轮与料堆的距离进行测量，得到距离信息。

如上即为本发明提供的一种散料原料场堆取料机黑灯作业管理方法，为实现散料原料场堆取料机黑灯作业的智能管理，在现有堆取料机上增加必要的智能管控检测设备，在具体的实施例可为3D激光扫描仪、空间姿态检测设备、雷达测距防碰撞设备，PLC和工控机，在中控室增加堆取料机远程处理设备，两者用多芯光缆联通。

图8为步骤S104的实施方式一的流程示意图，请参阅图8，在本发明的该实施例中，步骤S104包括：

S201：远程处理设备解析所述物料编码，得到所述作业计划信息对应的料种、产地以及堆密度；

S202：根据所述计划作业量以及所述堆密度预测所述料种对应的容积量；

S203：当所述计划作业量为堆料作业量时，根据所述料堆定位数据、仿真画面以及所述容积量确定出堆料场地编号；

S204：根据所述堆料场地编号、料种以及作业时间生成堆料作业指令。

图10为步骤S105的实施方式一的流程示意图，请参见图10，步骤S105在该实施方式一中包括：

S401：机上处理设备接收所述堆料作业指令；

S402：根据所述堆料作业指令选取堆料模式；

S403：根据所述堆料模式确定工作起点；

S404：调度所述堆取料机到达所述工作起点并按照所述堆料模式进行堆料作业，直到完成所述堆料作业量。

在本发明的其他实施方式中，步骤S105还包括：

获取所述堆取料机的实时堆料作业量；

根据所述堆料作业量以及所述实时堆料作业量预测预测剩余堆料量需要的占地容量。

也即，远程处理设备根据上级管理系统批量下达的作业时间、计划作业量和物料编码预测计算物料的实际堆料的容积量，选择堆料场地编号，机上处理设备根据实际作业时间和联锁要求调度堆取料机走行到相应空地，根据料堆的实际堆形到达工作起点，调整堆取料机姿态和运动参数，按照指定模型的堆料轨迹进行规范的堆料作业，直到完成规定的堆料作业量。

作业中根据计划作业量和当前作业量计算作业差量，预测剩余堆料量需要的占地容量，与输送系统联锁顺序停机，实时更新作业料堆图像数据，反映料堆堆形变化，随作业进程完成料堆储存量统计。

图9为步骤S104的实施方式二的流程示意图，请参阅图9，在本发明的该实施例中，步骤S104包括：

S301：远程处理设备解析所述物料编码，得到所述作业计划信息对应的料种、产地以及堆密度；

S302：根据所述计划作业量以及所述堆密度预测所述料种对应的容积量；

S303：当所述计划作业量为取料作业量时，根据所述料堆定位数据、仿真画面以及所述容积量确定出作业料堆编号；

S304：根据所述作业料堆编号、料种以及作业时间生成取料作业指令。

图11为步骤S105的实施方式二的流程示意图，请参见图11，步骤S105在该实施方式二中包括：

S501：机上处理设备接收所述取料作业指令；

S502：根据所述取料作业指令选取取料模式；

S503：根据所述取料模式确定工作起点；

S504：调度所述堆取料机到达所述工作起点并按照所述取料模式进行取料作业，直到完成所述取料作业量。

在本发明的其他实施方式中，步骤S105还包括：

获取所述堆取料机的实时取料作业量；

根据所述取料作业量以及所述实时取料作业量预测停止作业时间。如上即为本发明提供的一种散料原料场中堆取料机的黑灯作业管理方法，解决了现有技术中的散料原料场堆取料机自动控制和料堆管理问题，解决浪费人力、堆取料机作业率低、料堆定位误差大、料场利用率低等缺陷，能够使堆取料机按照作业计划自动地、精准地完成堆料作业和取料作业，保障散料原料场堆取料作业安全有序的进行。

下面结合具体的实施例，详细介绍本发明的技术方案。图12示出了本申请实施例堆取料机主要检测传感器的安装位置举例，请参阅图12，激光扫描仪500放置在堆取料机200的顶端，空间姿态检测设备400包括堆取料机走行位置检测、堆取料机悬臂回转位置检测、堆取料机悬臂俯仰位置检测，在该实施例中分别通过走形编码器10、回转编码器20以及俯仰编码器30来实现，安装位置如图12所示。防碰撞设备300设置于堆取料机200上。

本发明提供的散料原料场中堆取料机的黑灯作业管理系统，通过全景料场仿真画面及信息，全面反映原料场中堆取料机、料堆、厂房边界等实际位置，原料场实物数字化处理和边界预警体系保障作业安全，仿真画面直接提供实时原料场作业状态，供原料场监控人员查看。

本发明通过堆料预测仿真和轨迹规划，严谨控制料堆外形，保障料堆定位准确，放在预定位置，仿真画面随作业过程变化，直接提供实时堆料作业状态，供原料场监控人员查看。

本发明通过取料过程仿真和数据对比，实时调整工作速度和作业轨迹，保障取料量稳定高效作业，仿真画面随作业过程变化，直接提供实时取料作业状态，供原料场监控人员查看。

本发明提供散料原料场中堆取料机的黑灯作业管理系统，通过全景料堆仿真画面及料堆信息，全面反映原料场中料堆的布置和相对位置，各料堆的数字信息方便查阅料堆的体积和储存量，仿真画面直接提供实时原料堆布置状态，供原料场监控人员查看。

下面对本发明提供的散料原料场中堆取料机的黑灯作业管理系统应用在不同形式的散料原料场平剖面布置形式进行举例。

本发明适用于长方形露天散料原料场的堆料作业、取料作业和料堆管理，不限于某个行业，堆取料设备数量可以任意组合，按照本技术方案实施，在现有机上操作系统的基础上，增加智能监控系统，改善堆取料机安全作业条件和人员作业环境，提升信息化和可视化管理水平，为发展智慧物流提供基础保障。

本发明适用于长方形封闭散料原料场的堆料作业、取料作业和料堆管理，结合厂房封闭结构，可以单跨或多跨组合，按照本技术方案实施，严格控制堆取料机安全作业范围，保障设备不会与厂房建筑发生碰撞，保障生产安全，封闭散料原料场的管控方式与露天散料原料场相同，实现智能作业，环保封闭，为企业创造更好效益。

本发明适用于露天或封闭混匀料场的堆料作业、取料作业和料堆管理，混匀料场可以单跨或多跨组合，中间设置混匀堆料机，两侧料条一端设置混匀取料机。按照本技术方案实施，控制混匀堆料机规范堆料，控制混匀取料机规范取料，对混匀堆料作业和取料作业进行单元化跟踪，保障混匀效果，实现智能作业。

本发明适用于长方形封闭隔墙散料原料场的堆料作业、取料作业和料堆管理，结合厂房封闭结构，可以单跨或多跨组合，在料堆中间设置挡墙和隔墙把料堆分割，利用中间挡墙支撑厂房结构，减小厂房跨度，把卸料车移到屋顶上面高空堆料，可以增加料堆高度，利用挡墙和隔墙阻挡料堆，减少三角堆形节省占地。按照本技术方案实施，控制卸料车规范堆料，控制半门式刮板取料机规范取料，保障取料机不会与料堆中间的隔墙发生碰撞，保障生产安全，这种散料原料场的管控方式与露天散料原料场基本相同，需要增加的智能监控系统设备亦基本相同。

本发明适用于圆形封闭散料原料场的堆料作业、取料作业和料堆管理，结合厂房封闭结构，在料堆中间设置回转堆料机，物料从屋顶送到回转堆料机上，回转堆料机进行回转造堆，回转堆料机下面的刮板取料机回转取料，可以利用挡墙阻挡料堆，减少三角堆形节省占地。按照本技术方案实施，控制回转堆料机规范堆料，控制刮板取料机规范取料，这种散料原料场的管控方式与露天散料原料场基本相同，需要增加的智能监控系统设备亦基本相同。

本发明适用于钢铁、港口、矿山、电厂以及建材等行业的散料原料场露天作业场所和封闭作业场所，本发明对具体适用行业及散料原料场的作业场所不作限定。

本发明所述的堆取料机包括但不限于斗轮堆取料机、悬臂堆料机、斗轮取料机、混匀堆料机、混匀取料机、门架刮板取料机、回转刮板堆取料机等。

对于一个技术的改进可以很明显地区分是硬件上的改进(例如，对二极管、晶体管、开关等电路结构的改进)还是软件上的改进(对于方法流程的改进)。然而，随着技术的发展，当今的很多方法流程的改进已经可以视为硬件电路结构的直接改进。设计人员几乎都通过将改进的方法流程编程到硬件电路中来得到相应的硬件电路结构。因此，不能说一个方法流程的改进就不能用硬件实体模块来实现。例如，可编程逻辑器件(ProgrammableLogic Device,PLD)(例如现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，FPGA))就是这样一种集成电路，其逻辑功能由用户对器件编程来确定。由设计人员自行编程来把一个数字系统“集成”在一片PLD上，而不需要请芯片制造厂商来设计和制作专用的集成电路芯片。而且，如今，取代手工地制作集成电路芯片，这种编程也多半改用“逻辑编译器(logiccompiler)”软件来实现，它与程序开发撰写时所用的软件编译器相类似，而要编译之前的原始代码也得用特定的编程语言来撰写，此称之为硬件描述语言(Hardware DescriptionLanguage，HDL)，而HDL也并非仅有一种，而是有许多种，如ABEL(Advanced BooleanExpression Language)、AHDL(Altera Hardware Description Language)、Confluence、CUPL(Cornell University Programming Language)、HDCal、JHDL(Java HardwareDescription Language)、Lava、Lola、MyHDL、PALASM、RHDL(Ruby Hardware DescriptionLanguage)等，目前最普遍使用的是VHDL(Very-High-Speed Integrated CircuitHardware Description Language)与Verilog2。本领域技术人员也应该清楚，只需要将方法流程用上述几种硬件描述语言稍作逻辑编程并编程到集成电路中，就可以很容易得到实现该逻辑方法流程的硬件电路。

控制器可以按任何适当的方式实现，例如，控制器可以采取例如微处理器或处理器以及存储可由该(微)处理器执行的计算机可读程序代码(例如软件或固件)的计算机可读介质、逻辑门、开关、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、可编程逻辑控制器和嵌入微控制器的形式，控制器的例子包括但不限于以下微控制器：ARC625D、Atmel AT91SAM、Microchip PIC18F26K20以及Silicone Labs C8051F320，存储器控制器还可以被实现为存储器的控制逻辑的一部分。

本领域技术人员也知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现控制器以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得控制器以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器和嵌入微控制器等的形式来实现相同功能。因此这种控制器可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种功能的装置也可以视为硬件部件内的结构。或者甚至，可以将用于实现各种功能的装置视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。

上述实施例阐明的系统、装置、模块或单元，具体可以由计算机芯片或实体实现，或者由具有某种功能的产品来实现。

为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种单元分别描述。当然，在实施本申请时可以把各单元的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。

通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到本申请可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机系统(可以是个人计算机，服务器，或者网络系统等)执行本申请各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

本申请可用于众多通用或专用的计算机系统环境或配置中。例如：个人计算机、服务器计算机、手持系统或便携式系统、平板型系统、多处理器系统、基于微处理器的系统、置顶盒、可编程的消费电子系统、网络PC、小型计算机、大型计算机、包括以上任何系统或系统的分布式计算环境等等。

本申请可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等等。也可以在分布式计算环境中实践本申请，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理系统来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储系统在内的本地和远程计算机存储介质中。

虽然通过实施例描绘了本申请，本领域普通技术人员知道，本申请有许多变形和变化而不脱离本申请的精神，希望所附的权利要求包括这些变形和变化而不脱离本申请的精神。

Claims (21)

1.一种散料原料场中堆取料机的黑灯作业管理系统，其特征在于，所述系统包括：

设置于中控室内的远程处理设备；

设置于堆取料机上的激光扫描仪、空间姿态检测设备以及机上处理设备；

其中，所述激光扫描仪，用于对所述堆取料机对应的作业现场的作业区域进行实时扫描，得到图像信息；

所述空间姿态检测设备，用于收集所述堆取料机实时的空间定位信息；

所述机上处理设备，用于根据所述图像信息以及空间定位信息得到料堆定位数据，根据所述料堆定位数据绘制作业现场的仿真画面，并将所述料堆定位数据以及仿真画面发送至远程处理设备；

所述远程处理设备，用于接收上级管理系统发送的作业计划信息，根据所述料堆定位数据、仿真画面以及所述作业计划信息生成作业指令信息，

所述机上处理设备，还用于根据所述作业指令信息控制所述堆取料机进行黑灯作业。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述远程处理设备包括：

扫描图像接收模块，用于接收所述机上处理设备发送的料堆定位数据以及仿真画面；

作业计划接收模块，用于接收上级管理系统发送的作业计划信息，所述作业计划信息包括物料编码、作业时间以及计划作业量，所述计划作业量包括堆料作业量或取料作业量；

作业指令生成模块，用于根据所述料堆定位数据、仿真画面以及所述作业计划信息确定作业指令信息；

指令信息发送模块，用于将所述作业指令信息发送至所述机上处理设备。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：

远程显示设备，用于显示所述仿真画面；

远程监控设备，用于根据所述仿真画面远程监控所述堆取料机的黑灯作业。

4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述作业指令生成模块包括：

物料编码解析模块，用于解析所述物料编码，得到所述作业计划信息对应的料种、产地以及堆密度；

容积量预测模块，用于根据所述计划作业量以及所述堆密度预测所述料种对应的容积量。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述作业指令生成模块还包括：

堆料场地确定模块，用于当所述计划作业量为堆料作业量时，根据所述料堆定位数据、仿真画面以及所述容积量确定出堆料场地编号；

堆料指令生成模块，用于根据所述堆料场地编号、料种以及作业时间生成堆料作业指令。

6.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述作业指令生成模块还包括：

作业料堆确定模块，用于当所述计划作业量为取料作业量时，根据所述料堆定位数据、仿真画面以及所述容积量确定出作业料堆编号；

取料指令生成模块，用于根据所述作业料堆编号、料种以及作业时间生成取料作业指令。

7.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述机上处理设备包括：

堆料指令接收模块，用于接收所述堆料作业指令；

堆料模式选取模块，用于根据所述堆料作业指令选取堆料模式；

堆料起点确定模块，用于根据所述堆料模式确定工作起点；

堆料作业执行模块，用于调度所述堆取料机到达所述工作起点并按照所述堆料模式进行堆料作业，直到完成所述堆料作业量。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述机上处理设备还包括：

实时堆料量获取模块，用于获取所述堆取料机的实时堆料作业量；

占地选址预测模块，用于根据所述堆料作业量以及所述实时堆料作业量预测剩余堆料量需要的占地容量。

9.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述机上处理设备包括：

取料指令接收模块，用于接收所述取料作业指令；

取料模式选取模块，用于根据所述取料作业指令选取取料模式；

取料起点确定模块，用于根据所述取料模式确定工作起点；

取料作业执行模块，用于调度所述堆取料机到达所述工作起点并按照所述取料模式进行取料作业，直到完成所述取料作业量。

10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述机上处理设备还包括：

实时取料量获取模块，用于获取所述堆取料机的实时取料作业量；

停止时间预测模块，用于根据所述取料作业量以及所述实时取料作业量预测停止作业时间。

11.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括设置于堆取料机上的防碰撞设备，用于从多维度对所述堆取料机的悬臂以及斗轮与料堆的距离进行测量，得到距离信息。

12.一种散料原料场中堆取料机的黑灯作业管理方法，其特征在于，所述方法包括：

设置于堆取料机上的激光扫描仪对堆取料机对应的作业现场的作业区域进行实时扫描，得到图像信息；

设置于堆取料机上的空间姿态检测设备收集所述堆取料机实时的空间定位信息；

设置于堆取料机上的机上处理设备根据所述图像信息以及空间定位信息得到料堆定位数据，根据所述料堆定位数据绘制作业现场的仿真画面；

设置于中控室内的远程处理设备接收上级管理系统发送的作业计划信息，根据所述料堆定位数据、仿真画面以及所述作业计划信息生成作业指令信息；

所述机上处理设备根据所述作业指令信息控制所述堆取料机进行黑灯作业。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，远程处理设备根据所述料堆定位数据、仿真画面以及所述作业计划信息生成作业指令信息包括：

远程处理设备解析所述作业计划信息包括的物料编码，得到所述作业计划信息对应的料种、产地以及堆密度；

根据所述计划作业量以及所述堆密度预测所述料种对应的容积量。

14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，远程处理设备根据所述料堆定位数据、仿真画面以及作业计划信息生成作业指令信息还包括：

当所述计划作业量为堆料作业量时，根据所述料堆定位数据、仿真画面以及所述容积量确定出堆料场地编号；

根据所述堆料场地编号、料种以及作业时间生成堆料作业指令。

15.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，远程处理设备根据所述料堆定位数据、仿真画面以及所述作业计划信息生成作业指令信息还包括：

当所述计划作业量为取料作业量时，根据所述料堆定位数据、仿真画面以及所述容积量确定出作业料堆编号；

根据所述作业料堆编号、料种以及作业时间生成取料作业指令。

16.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

远程显示设备显示所述仿真画面；

远程监控设备根据所述仿真画面远程监控所述堆取料机的黑灯作业。

17.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述机上处理设备根据所述作业指令信息控制所述堆取料机进行黑灯作业包括：

机上处理设备接收所述堆料作业指令；

根据所述堆料作业指令选取堆料模式；

根据所述堆料模式确定工作起点；

调度所述堆取料机到达所述工作起点并按照所述堆料模式进行堆料作业，直到完成所述堆料作业量。

18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

机上处理设备获取所述堆取料机的实时堆料作业量；

根据所述堆料作业量以及所述实时堆料作业量预测剩余堆料量需要的占地容量。

19.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述机上处理设备根据所述作业指令信息控制所述堆取料机进行黑灯作业包括：

机上处理设备接收所述取料作业指令；

根据所述取料作业指令选取取料模式；

根据所述取料模式确定工作起点；

调度所述堆取料机到达所述工作起点并按照所述取料模式进行取料作业，直到完成所述取料作业量。

20.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，所述机上处理设备根据所述作业指令信息控制所述堆取料机进行黑灯作业包括：

获取所述堆取料机的实时取料作业量；

根据所述取料作业量以及所述实时取料作业量预测停止作业时间。

21.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述方法还包括设置于堆取料机上的防碰撞设备从多维度对所述堆取料机的悬臂以及斗轮与料堆的距离进行测量，得到距离信息。

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