CN111056193A - 一种引导搬运运输车车箱的垃圾收集方法及其控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明一种引导搬运运输车车箱的垃圾收集方法及其控制系统，属于引导搬运运输车车箱的垃圾收集控制技术领域；所要解决的技术问题为：提供一种引导搬运运输车车箱的垃圾收集方法及其控制系统硬件结构的改进；解决该技术问题采用的技术方案为：包括设置在垃圾收集转运站内的空车箱卸车位、满车箱装车位，所述空车箱卸车位上停放有IGV引导运输车，所述空车箱卸车位、满车箱装车位通过车箱搬运道与垃圾收集站连通，所述车箱搬运道上还均匀设置有磁钉；所述垃圾收集转运站的管控室内设置有垃圾站控制台，所述垃圾站控制台通过工业以太网控制总线与垃圾收集站内液压器件的控制端相连；本发明应用于垃圾收集站。
Description
技术领域
本发明一种引导搬运运输车车箱的垃圾收集方法及其控制系统，属于引导搬运运输车车箱的垃圾收集控制技术领域。
背景技术
目前市场上售卖的垃圾站大多采用车箱可卸式垃圾车进行垃圾转运，站内车箱调度基本靠车箱可卸式垃圾车进行站内搬运，垃圾车卸完垃圾后拉空箱回到垃圾站，如果装料卸车箱位占满，需要将空箱卸在空地上，并拉起装满垃圾的车箱进行转运，空车箱只能等待下一辆垃圾车空车将其拉起并卸在装料卸车箱空位，进行车箱垃圾压装，整个垃圾转运过程不仅效率低，而且限制了垃圾站的运行，在卸垃圾高峰期还容易导致垃圾收集车拥堵，已不适应目前国内垃圾站的垃圾收集及转运需求。
发明内容
本发明为了克服现有技术中存在的不足，所要解决的技术问题为：提供一种引导搬运运输车车箱的垃圾收集方法及其控制系统硬件结构的改进。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种引导搬运运输车车箱的垃圾收集方法，包括如下步骤：
步骤一：司机驾驶可卸式垃圾车装载空车箱进入垃圾收集转运站，根据站内交通指挥系统引导驶入空车箱卸车位，将空车箱卸装到空的IGV引导运输车上；
步骤二：所述IGV引导运输车通过内置的无线通信模块向垃圾站控制台发送当前运输车的装载状态及读取到的空车箱RFID标签信息，垃圾站控制台收到相应信息后，在确认垃圾收集站与车箱对接口处没有对接的IGV引导运输车后，向IGV引导运输车反馈相应调度信号；
步骤三：IGV引导运输车收到调度信号后，将自行驱动行走轮向垃圾收集站的对接口位置行驶，行驶过程中由磁钉进行引导；
步骤四：IGV引导运输车将空车箱运送到垃圾收集站的对接口位置时，IGV引导运输车向垃圾站控制台反馈位置信息，垃圾站控制台在收到位置信息后确认IGV引导运输车进入卸车箱装料状态，所述垃圾站控制台向垃圾收集站发送卸车箱信号，垃圾收集站驱动相应液压器件将空车箱送入垃圾装料口进行装料；
步骤五：空车箱装满垃圾料后变为满车箱，垃圾收集站驱动相应液压器件再将满车箱装回对接口处的IGV引导运输车上，此时垃圾站控制台再向IGV引导运输车发送调度信号，控制IGV引导运输车向满车箱装车位位置移动；
步骤六：IGV引导运输车装载满车箱移动至满车箱装车位后，无负载的可卸式垃圾车将满车箱拉起并进行装载，可卸式垃圾车将满车箱转运到垃圾填埋厂或垃圾后处理厂进行下一步处理；
步骤七：卸载满车箱后的IGV引导运输车向垃圾站控制台发送任务结束信号，垃圾站控制台收到信号后向IGV引导运输车反馈返回信号，使IGV引导运输车自动返回空车箱卸车位，等待下一轮装载空车箱的可卸式垃圾车驶入。
一种引导搬运运输车车箱的垃圾收集控制系统，包括设置在垃圾收集转运站内的空车箱卸车位、满车箱装车位，所述空车箱卸车位上停放有IGV引导运输车，所述空车箱卸车位、满车箱装车位通过车箱搬运道与垃圾收集站连通，所述车箱搬运道上还均匀设置有磁钉；
所述垃圾收集转运站的管控室内设置有垃圾站控制台，所述垃圾站控制台通过工业以太网控制总线与垃圾收集站内液压器件的控制端相连；
所述垃圾站控制台内还设置有RFID无线通信模块，所述RFID无线通信模块与IGV引导运输车内设置的射频标签阅读器无线连接。
所述垃圾收集转运站的入口由装载有空车箱的可卸式垃圾车驶入；
所述垃圾收集转运站的出口由装载有满车箱的可卸式垃圾车驶出。
所述IGV引导运输车上还设置有磁感应传感器和超声波传感器，所述磁感应传感器用于扫描感应设置在车箱搬运道上的磁钉。
所述IGV引导运输车上设置有与垃圾收集站液压器件对接的连接槽。
所述IGV引导运输车内部使用的控制芯片型号为Virtex-7；
所述垃圾站控制台内设置的RFID无线通信模块型号为RF2000。
本发明相对于现有技术具备的有益效果为：本发明采用IGV引导运输车代替车箱可卸式的垃圾车在垃圾收集转运站进行车箱搬运，同时IGV引导运输车通过RFID通信模块与垃圾站控制台进行数据交换，控制台根据站内垃圾收集情况和站内各车箱装料情况，通过RFID通信模块向引导运输车反馈搬运信号，调度引导运输车将空车箱转运放置到空装箱位，将空车箱与垃圾收集站卸料口进行对接，等待车箱装满垃圾料后，运输车再将满车箱转运到满箱放置位，等待卸完料的垃圾车将空车箱放置到空车箱放置位后，垃圾车再将该满车箱拉走进行垃圾转运；整个过程不仅提高了站内垃圾转运的效率，同时减少了车箱可卸式垃圾车在站内停留的时间，有效提高车辆的使用率。
附图说明
下面结合附图对本发明做进一步说明：
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明垃圾收集方法的步骤流程图；
图中：1为可卸式垃圾车、2为空车箱、3为空车箱卸车位、4为IGV引导运输车、5为垃圾站控制台、6为垃圾收集站、7为磁钉、8为满车箱、9为满车箱装车位。
具体实施方式
如图1和图2所示，本发明一种引导搬运运输车车箱的垃圾收集方法，包括如下步骤：
步骤一：司机驾驶可卸式垃圾车（1）装载空车箱（2）进入垃圾收集转运站，根据站内交通指挥系统引导驶入空车箱卸车位（3），将空车箱（2）卸装到空的IGV引导运输车（4）上；
步骤二：所述IGV引导运输车（4）通过内置的无线通信模块向垃圾站控制台（5）发送当前运输车的装载状态及读取到的空车箱RFID标签信息，垃圾站控制台（5）收到相应信息后，在确认垃圾收集站（6）与车箱对接口处没有对接的IGV引导运输车（4）后，向IGV引导运输车（4）反馈相应调度信号；
步骤三：IGV引导运输车（4）收到调度信号后，将自行驱动行走轮向垃圾收集站（6）的对接口位置行驶，行驶过程中由磁钉（7）进行引导；
步骤四：IGV引导运输车（4）将空车箱（2）运送到垃圾收集站（6）的对接口位置时，IGV引导运输车（4）向垃圾站控制台（5）反馈位置信息，垃圾站控制台（5）在收到位置信息后确认IGV引导运输车（4）进入卸车箱装料状态，所述垃圾站控制台（5）向垃圾收集站（6）发送卸车箱信号，垃圾收集站（6）驱动相应液压器件将空车箱（2）送入垃圾装料口进行装料；
步骤五：空车箱（2）装满垃圾料后变为满车箱（8），垃圾收集站（6）驱动相应液压器件再将满车箱（8）装回对接口处的IGV引导运输车（4）上，此时垃圾站控制台（5）再向IGV引导运输车（4）发送调度信号，控制IGV引导运输车（4）向满车箱装车位（9）位置移动；
步骤六：IGV引导运输车（4）装载满车箱（8）移动至满车箱装车位（9）后，无负载的可卸式垃圾车（1）将满车箱（8）拉起并进行装载，可卸式垃圾车（1）将满车箱（8）转运到垃圾填埋厂或垃圾后处理厂进行下一步处理；
步骤七：卸载满车箱（8）后的IGV引导运输车（4）向垃圾站控制台（5）发送任务结束信号，垃圾站控制台（5）收到信号后向IGV引导运输车（4）反馈返回信号，使IGV引导运输车（4）自动返回空车箱卸车位（3），等待下一轮装载空车箱（2）的可卸式垃圾车（1）驶入。
一种引导搬运运输车车箱的垃圾收集控制系统，包括设置在垃圾收集转运站内的空车箱卸车位（3）、满车箱装车位（9），所述空车箱卸车位（3）上停放有IGV引导运输车（4），所述空车箱卸车位（3）、满车箱装车位（9）通过车箱搬运道与垃圾收集站（6）连通，所述车箱搬运道上还均匀设置有磁钉（7）；
所述垃圾收集转运站的管控室内设置有垃圾站控制台（5），所述垃圾站控制台（5）通过工业以太网控制总线与垃圾收集站（6）内液压器件的控制端相连；
所述垃圾站控制台（5）内还设置有RFID无线通信模块，所述RFID无线通信模块与IGV引导运输车（4）内设置的射频标签阅读器无线连接。
所述垃圾收集转运站的入口由装载有空车箱（2）的可卸式垃圾车（1）驶入；
所述垃圾收集转运站的出口由装载有满车箱（8）的可卸式垃圾车（1）驶出。
所述IGV引导运输车（4）上还设置有磁感应传感器和超声波传感器，所述磁感应传感器用于扫描感应设置在车箱搬运道上的磁钉（7）。
所述IGV引导运输车（4）上设置有与垃圾收集站（6）液压器件对接的连接槽。
所述IGV引导运输车（4）内部使用的控制芯片型号为Virtex-7；
所述垃圾站控制台（5）内设置的RFID无线通信模块型号为RF2000。
本发明主要采用站内设备控制主机与IGV引导运输车通过RFID射频识别网络进行数据交换，从而指挥调度IGV引导运输车在垃圾收集转运站内进行车箱搬运，通过IGV引导运输车控制系统射频标签阅读器读取安装在场地内特定位置射频标签信息，每个射频标签都含有特定的位置信息，通过该信息完成IGV引导运输车可以完成自动行进、停车等自行引导指挥等控制，替代垃圾车进行垃圾车箱搬运和调度的工作，有效提高垃圾站的运行能力和垃圾车的工作效率。
本发明提供的IGV引导运输车具体由车架、加速度传感器、超声波传感器、称重传感器、编码器、轮驱动电机、射频标签阅读器、RFID天线、陀螺仪、控制柜、车箱导向块、车箱定位块等模块装置组成，所有模块安装在行走车架上，行走及定位导引控制器通过RFID无线通讯模块与垃圾站控制台进行信息交换，发送工作状态，反馈接收调度信号、轨迹及定位数据，当引导运输车接收到调度命令后，通过自身设置的射频标签阅读器读取射频标签位置信息，确定所在停车位和行走过程中路径信息；另外IGV引导运输车还设置有超声波传感器，可以发出微波探测信号，检测行车路径上是否有障碍，确保行车安全，控制轮驱动电机，带动运输车行走，并可以通过对左右车轮电机进行差速控制，实现车架转弯，同时通过编码器计算行走距离，通过陀螺仪检测车架转弯角度，通过磁感应传感器检测行走路径上预埋的磁钉完成行走距离误差校准；另外安装有加速度传感器用于检测行走过程中的加减速度情况，称重传感器可以检测引导运输车是否拉有车箱，判断当前装载的车箱是空箱还是满箱，运输车通过上述传感器采集数据后经过自身控制器的分析处理，再通过RFID无线通讯模块发送到垃圾站控制台，为控制台控制管理垃圾收集站运行和调度运输车提供信息。
所述IGV引导运输车的行走及定位导引控制器采用ARM+FPGA组合控制器，其中ARM处理器负责控制整个系统工作时序，并将控制调度信息和结果数据通过RFID无线通讯模块上传到垃圾站控制台，FPGA处理器用于数据采集及处理，对运输车实时采集的多路传感数据进行信息融合，融合后的信息经预置系统完成信息更新，输出控制信息，控制行走电机运转，引导带动运输车按控制台发送调度信号的轨迹行走；所述ARM处理器和FPGA处理器之间的数据交换采用双口RAM芯片来实现FIFO功能，实现通用性强、配置灵活的特点。
所述IGV引导运输车的控制器主要由信号处理电模块、AD模数转换器、FPGA处理器、ARM处理器、双口RAM及外围电路组成，输入信号经过信号处理电路后，进入A/D转换器进行数据转换，将模拟信号转换成23位尾数和一符号位的数据，FPGA配置A/D转换器并将转换的数据按照顺序存储到双口RAM中，当转换数据存储满后中断ARM处理器，ARM处理器将数据从双口RAM读出进行运算，并通过无线通讯模块将采集数据上传至控制台服务器。
本发明在垃圾收集转运站中设置的垃圾收集站由垃圾站收集设备、垃圾站控制系统、垃圾站液压系统组成，其相应的控制系统通过工业以太网与垃圾站控制台进行数据交换，配合IGV引导运输车将垃圾车车箱送入送出的操作，实现对空车箱的自动填料操作；垃圾站收集设备、垃圾站控制系统、垃圾站液压系统负责垃圾站的运行控制、垃圾转运，垃圾站控制系统通过工业以太网进行垃圾站之间以及站与控制台之间的信息交换，控制台通过调度系统集合各个垃圾站设备的运行情况，调度相应的IGV小车将空车箱送到垃圾站设备对接口，车箱与垃圾站对接进行装料，装料完成后，垃圾站向控制台发送转运指令，控制台根据站内运行情况，指挥IGV小车将满箱转运到指定的满箱位等待垃圾车将满箱拉走；满箱被拉走后，安装在IGV小车称重传感器可以检测IGV引导运输车是否拉有车箱，是否满箱，并将该信息通过RFID无线通讯模块发送到控制台，为控制台调度管理垃圾站运行和IGV引导运输车调度提供信息，控制台根据反馈信息指挥IGV引导运输车移动至空箱位等待下一辆垃圾车卸下空箱。
进一步的，本发明在使用时，首先垃圾车拉空车箱从入口进入垃圾站，在空箱位卸下空箱到空的IGV引导运输车，然后卸下车箱的垃圾车自动前往满箱位，拉起装满料的车箱，从出口离开垃圾站；拉有空箱的IGV引导运输车检测到有空箱后，将该信息发送到垃圾站控制台，等有垃圾站设备需要车箱对接进行卸料时，垃圾站设备控制系统通过工业以太网将空箱对接请求发送到控制台，控制台根据现场信息，调度相应的拉有空箱的IGV引导运输车搬运空车箱与相应的垃圾站设备对接，并将运行路线通过RFID通讯同时发送到IGV引导运输车的控制系统，在车箱搬运道路边安装有带位置信息的射频标签，当小车行驶至相应标签的位置时，通过IGV引导运输车上设置的射频标签阅读器读取射频标签信息，即可判断当前行进路线，系统在每个路口、对接位置、空车位、满车位都安装有射频标签，每个标签信息即为该位置的信息，可以确保IGV引导运输车抵达位置正确，同时每个路口和对接位置、空车位置、慢车位置都安装有磁钉，IGV引导运输车安装有磁感应传感器，通过检测地面磁钉，可以进行位置进度校正和定位，并将所有信息经过IGV引导运输车控制器处理后，通过RFID通讯模块发送到控制台，便于控制台对整个站内设备进行调度管理。
进一步的，本发明使用的IGV引导运输车，包括装卸底板，所述装卸底板的底部连接有运输车底盘，所述运输车底盘的前后均设置有一对行走轮，所述行走轮由驱动电机驱动行走；
所述装卸底板的四周设置有车箱围栏，所述装卸底板的底部设置有承重网，所述承重网中设置有称重传感器和陀螺仪，所述装卸底板的两侧还设置有车箱导向对接槽；
所述装卸底板的前端还设置有加速度传感器、磁感应传感器、超声波传感器；
所述装卸底板的侧面还设置有电气控制柜，所述电气控制柜的顶部延伸设置有RFID天线，所述电气控制柜的外侧设置有射频标签阅读器、控制面板、显示屏，所述电气控制柜的内部设置有控制电路板，所述控制电路板上集成有微控制器；
所述微控制器通过导线分别与称重传感器、陀螺仪、加速度传感器、磁感应传感器、超声波传感器、射频标签阅读器、控制面板、显示屏相连；
所述微控制器的信号输出端通过串口通信模块与伺服电机驱动器相连，所述伺服电机驱动器的信号输出端与驱动电机相连；
所述微控制器还通过导线连接有无线通信模块，所述无线通信模块的信号收发端口与RFID天线相连。
所述称重传感器的型号为CS-2；
所述陀螺仪的型号为IIC I2C SPI MPU6500；
所述加速度传感器的型号为ADXL345、磁感应传感器的型号为AH0010、超声波传感器的型号为KS103；
所述射频标签阅读器的型号为DestraM16、微控制器的型号为Kintex-7、伺服电机驱动器的型号为MLDS4830、无线通信模块的型号为RF2000。
关于本发明具体结构需要说明的是，本发明采用的各部件模块相互之间的连接关系是确定的、可实现的，除实施例中特殊说明的以外，其特定的连接关系可以带来相应的技术效果，并基于不依赖相应软件程序执行的前提下，解决本发明提出的技术问题，本发明中出现的部件、模块、具体元器件的型号、连接方式除具体说明的以外，均属于本领域技术人员在申请日前可以获取到的已公开专利、已公开的期刊论文、或公知常识等现有技术，无需赘述，使得本案提供的技术方案是清楚、完整、可实现的，并能根据该技术手段重现或获得相应的实体产品。
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各实施例技术方案的范围。
Claims (6)
1.一种引导搬运运输车车箱的垃圾收集方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤一：司机驾驶可卸式垃圾车（1）装载空车箱（2）进入垃圾收集转运站，根据站内交通指挥系统引导驶入空车箱卸车位（3），将空车箱（2）卸装到空的IGV引导运输车（4）上；
步骤二：所述IGV引导运输车（4）通过内置的无线通信模块向垃圾站控制台（5）发送当前运输车的装载状态及读取到的空车箱RFID标签信息，垃圾站控制台（5）收到相应信息后，在确认垃圾收集站（6）与车箱对接口处没有对接的IGV引导运输车（4）后，向IGV引导运输车（4）反馈相应调度信号；
步骤三：IGV引导运输车（4）收到调度信号后，将自行驱动行走轮向垃圾收集站（6）的对接口位置行驶，行驶过程中由磁钉（7）进行引导；
步骤四：IGV引导运输车（4）将空车箱（2）运送到垃圾收集站（6）的对接口位置时，IGV引导运输车（4）向垃圾站控制台（5）反馈位置信息，垃圾站控制台（5）在收到位置信息后确认IGV引导运输车（4）进入卸车箱装料状态，所述垃圾站控制台（5）向垃圾收集站（6）发送卸车箱信号，垃圾收集站（6）驱动相应液压器件将空车箱（2）送入垃圾装料口进行装料；
步骤五：空车箱（2）装满垃圾料后变为满车箱（8），垃圾收集站（6）驱动相应液压器件再将满车箱（8）装回对接口处的IGV引导运输车（4）上，此时垃圾站控制台（5）再向IGV引导运输车（4）发送调度信号，控制IGV引导运输车（4）向满车箱装车位（9）位置移动；
步骤六：IGV引导运输车（4）装载满车箱（8）移动至满车箱装车位（9）后，无负载的可卸式垃圾车（1）将满车箱（8）拉起并进行装载，可卸式垃圾车（1）将满车箱（8）转运到垃圾填埋厂或垃圾后处理厂进行下一步处理；
步骤七：卸载满车箱（8）后的IGV引导运输车（4）向垃圾站控制台（5）发送任务结束信号，垃圾站控制台（5）收到信号后向IGV引导运输车（4）反馈返回信号，使IGV引导运输车（4）自动返回空车箱卸车位（3），等待下一轮装载空车箱（2）的可卸式垃圾车（1）驶入。
2.一种引导搬运运输车车箱的垃圾收集控制系统，其特征在于：包括设置在垃圾收集转运站内的空车箱卸车位（3）、满车箱装车位（9），所述空车箱卸车位（3）上停放有IGV引导运输车（4），所述空车箱卸车位（3）、满车箱装车位（9）通过车箱搬运道与垃圾收集站（6）连通，所述车箱搬运道上还均匀设置有磁钉（7）；
所述垃圾收集转运站的管控室内设置有垃圾站控制台（5），所述垃圾站控制台（5）通过工业以太网控制总线与垃圾收集站（6）内液压器件的控制端相连；
所述垃圾站控制台（5）内还设置有RFID无线通信模块，所述RFID无线通信模块与IGV引导运输车（4）内设置的射频标签阅读器无线连接。
3.根据权利要求2所述的一种引导搬运运输车车箱的垃圾收集控制系统，其特征在于：
所述垃圾收集转运站的入口由装载有空车箱（2）的可卸式垃圾车（1）驶入；
所述垃圾收集转运站的出口由装载有满车箱（8）的可卸式垃圾车（1）驶出。
4.根据权利要求3所述的一种引导搬运运输车车箱的垃圾收集控制系统，其特征在于：所述IGV引导运输车（4）上还设置有磁感应传感器和超声波传感器，所述磁感应传感器用于扫描感应设置在车箱搬运道上的磁钉（7）。
5.根据权利要求4所述的一种引导搬运运输车车箱的垃圾收集控制系统，其特征在于：所述IGV引导运输车（4）上设置有与垃圾收集站（6）液压器件对接的连接槽。
6.根据权利要求5所述的一种引导搬运运输车车箱的垃圾收集控制系统，其特征在于：所述IGV引导运输车（4）内部使用的控制芯片型号为Virtex-7；
所述垃圾站控制台（5）内设置的RFID无线通信模块型号为RF2000。
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