CN111596258B - 一种矿井胶轮车位置检测及调度系统、方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种矿井胶轮车位置检测及调度系统、方法及装置。所述矿井胶轮车位置检测及调度系统包括定位卡、基站、调度管理计算机以及车载设备。所述定位卡安装于胶轮车上，所述基站用于实时进行距离测算，以获取其与所述定位卡之间的距离信息，所述调度管理计算机用于获取来自所述基站的基站与所述定位卡之间的距离信息，以作为计算所述胶轮车位于巷道位置的基础数据，所述车载设备与所述基站之间通信连接。本发明大大提高了定位精度，安全可靠性较好。

Description

一种矿井胶轮车位置检测及调度系统、方法及装置

技术领域

本发明涉及矿井井下安全技术领域，特别是涉及一种矿井胶轮车位置检测及调度系统、方法及装置。

背景技术

目前，矿井井下辅助巷道运输中，广泛使用胶轮车作为运送材料、工具、工程设备以及人员等的重要交通工具。

矿井胶轮车运输调度系统对井下胶轮车安全运行起到很重要的作用，但是作为当前现有的矿井胶轮车调度技术，存在调度方式不灵活需要人工干预，而定位技术通常采用传统的ZigBee技术，从而导致定位精度不高，不够安全，可靠较差的问题，因此迫切需要改进。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种矿井胶轮车位置检测及调度系统、方法及装置，用于解决现有技术中的定位精度不高，不够安全，可靠较差的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种矿井胶轮车位置检测及调度系统，所述矿井胶轮车位置检测及调度系统包括：

定位卡，其安装于胶轮车上；

多个基站，用于实时进行距离测算，以获取其与所述定位卡之间的距离信息；

调度管理计算机，用于获取来自所述基站的基站与所述定位卡之间的距离信息，以作为计算所述胶轮车位于巷道位置的基础数据；

车载设备，其与所述基站之间通信连接。

在本发明的一实施例中，所述矿井胶轮车位置检测及调度系统还包括：

激光测距仪，用于测量所述基站与避车区域之间的距离、相邻的避车区域之间的区段距离，以及相邻的基站之间的距离，并将所述基站与避车区域之间的距离、相邻的避车区域之间的区段距离，以及相邻的基站之间的距离发送至所述调度管理计算机。

在本发明的一实施例中，所述矿井胶轮车位置检测及调度系统还包括：

电源箱，其与所述基站相连接，以用于为所述基站提供多种电压等级供电。

在本发明的一实施例中，所述调度管理计算机，用于按照行车规则对安装在避车区域的虚拟信号灯下发控制模式指令，以及采集所述虚拟信号灯的显示状态。

在本发明的一实施例中，多个所述基站，用于接收来自所述调度管理计算机的虚拟信号灯的显示状态；

所述车载设备，用于对所述虚拟信号灯的显示状态进行显示。

在本发明的一实施例中，所述车载设备包括：

通信单元，其与所述基站之间通信连接；

通信接口，其与所述通信单元之间通信连接；

智能处理单元，其与所述通信接口之间通信连接；

显示终端，其分别与所述通信接口、智能处理单元之间通信连接。

本发明还提供一种矿井胶轮车位置检测及调度方法，所述矿井胶轮车位置检测及调度方法包括上述的矿井胶轮车位置检测及调度系统，所述矿井胶轮车位置检测及调度方法包括：

通过激光测距仪测量所述基站与避车区域之间的距离、相邻的避车区域之间的区段距离，以及相邻的基站之间的距离，并将所述基站与避车区域之间的距离、相邻的避车区域之间的区段距离，以及相邻的基站之间的距离发送至所述调度管理计算机；

通过所述基站实时进行距离测算，以获取其与所述定位卡之间的距离信息；

将所述基站与所述定位卡之间的距离信息，结合相邻的基站之间的距离，以得出所述定位卡相对于其中一个所述基站的位置信息；

根据所述基站与避车区域之间的距离，以及相邻的避车区域之间的区段距离，以得出所述基站相对于所述避车区域的位置信息；

根据所述基站相对于所述避车区域的位置信息，以得到定位卡相对所述避车区域的位置信息，从而得到所述胶轮车位于巷道的位置信息。

在本发明的一实施例中，所述矿井胶轮车位置检测及调度方法还包括：

当所述定位卡被一个所述基站进行测距时，通过所述胶轮车距离避车区域的当前位置信息相对于距离所述避车区域的上一次位置信息，结合所述胶轮车的行车方向，以计算出所述胶轮车位于巷道的位置信息。

在本发明的一实施例中，所述矿井胶轮车位置检测及调度方法还包括：

将所述胶轮车位于巷道的位置信息显示到地理信息系统地图上。

本发明还提供一种矿井胶轮车位置检测及调度装置，所述矿井胶轮车位置检测及调度装置包括：

矿井胶轮车位置检测及调度系统，所述矿井胶轮车位置检测及调度系统包括：

定位卡，其安装于胶轮车上；

多个基站，用于实时进行距离测算，以获取其与所述定位卡之间的距离信息；

调度管理计算机，用于获取来自所述基站的基站与所述定位卡之间的距离信息，以作为计算所述胶轮车位于巷道位置的基础数据；

车载设备，其与所述基站之间通信连接；

多个胶轮车，其行驶于巷道中；

多个避车区域，其位于所述巷道的一侧；

虚拟信号灯，其安装于所述巷道中，所述虚拟信号灯与所述调度管理计算机之间双向通信连接。

如上所述，本发明的一种矿井胶轮车位置检测及调度系统、方法及装置，具有以下有益效果：

本发明的矿井胶轮车位置检测及调度系统包括定位卡、基站、调度管理计算机以及车载设备，本发明将所述定位卡、车载设备安装于胶轮车上。本发明大大提高了定位精度，安全可靠性较好，而且本发明克服了传统的射频技术只能区域定位，导致胶轮车定位不准确以及闯红灯数据不准确的问题，本发明大大提高了胶轮车的定位精度。

本发明的矿井胶轮车位置检测及调度系统增加了信号灯指示设备，以虚拟信号灯形式在胶轮车的车载设备上进行显示，所述虚拟信号灯在实际巷道中设计布置更具备灵活性和精准性，不再受空间因素的制约，大大节省了本发明的建设成本。

本发明的矿井胶轮车位置检测及调度方法不需要对整体巷道运输线路进行建模，从而大大减少了系统建设的工作量以及复杂度，本发明采用了简单可靠的胶轮车定位算法，以计算胶轮车所在巷道中的具体位置。

本发明的矿井胶轮车位置检测及调度方法采用了成熟可靠的调度算法，大大提高了胶轮车调度的自动化程度。

附图说明

图1为本申请实施例提供的一种矿井胶轮车位置检测及调度系统的结构原理框图。

图2为本申请实施例提供的一种矿井胶轮车位置检测及调度装置的结构示意图。

图3为本申请实施例提供的一种矿井胶轮车位置检测及调度系统的车载设备的结构原理框图。

图4为本申请一个实施例提供的一种矿井胶轮车位置检测及调度方法的工作流程图。

图5为本申请又一个实施例提供的一种矿井胶轮车位置检测及调度方法的工作流程图。

图6为本申请再一个实施例提供的一种矿井胶轮车位置检测及调度方法的工作流程图。

图7为本申请实施例提供的一种矿井胶轮车位置检测及调度方法的显示虚拟信号灯的显示状态的工作流程图。

元件标号说明

1 调度管理计算机

2 基站

3 电源箱

4 定位卡

5 车载设备

6 胶轮车

7 虚拟信号灯

8 避车区域

9 激光测距仪

51 通信接口

52 通信单元

53 智能处理单元

54 显示终端

55 5G通信天线

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

请参阅图1、图2，图1为本申请实施例提供的一种矿井胶轮车位置检测及调度系统的结构原理框图。图2为本申请实施例提供的一种矿井胶轮车位置检测及调度装置的结构示意图。本发明提供一种矿井胶轮车位置检测及调度系统，所述矿井胶轮车位置检测及调度系统可以应用于矿井中，所述矿井胶轮车位置检测及调度系统包括但不限于定位卡4、多个基站2、调度管理计算机1、电源箱3以及车载设备5。具体的，所述调度管理计算机1与多个所述基站2之间可以通过工业以太网通信相连，所述电源箱3可以通过供电电缆为所述基站2进行供电，所述基站2在矿井下逐段安装，建立矿井下运输巷道UWB(Ultra Wideband)无线信号以及5G无线通信网络全覆盖。具体的，两个相邻的基站2的安装位置需要具备可视性，可以设置在避车区域8的附近，所述避车区域8需要在基站2的信号覆盖范围内。

请参阅图1、图2，所述调度管理计算机1与基站2可以通过调度管理软件进行数据交互，所述电源箱3用于实现多种电压等级供电。所述定位卡4可以为UWB定位卡，所述UWB定位卡可以安装到胶轮车6的驾驶室的顶部，所述胶轮车6在巷道中行驶过程中，所述基站2实时与定位卡4进行距离测算，以获取其与所述定位卡4之间的距离信息，所述调度管理计算机1用于获取来自所述基站2的基站2与所述定位卡4之间的距离信息，以作为计算所述胶轮车位于巷道位置的基础数据，所述车载设备5与所述基站2之间通信连接。

请参阅图1、图2，所述矿井胶轮车位置检测及调度系统还包括激光测距仪9，所述激光测距仪9是利用调制激光的某个参数实现对目标的距离测量的仪器，所述激光测距仪9与所述调度管理计算机1之间双向通信连接。所述激光测距仪9用于测量所述基站2与避车区域8之间的距离、相邻的避车区域8之间的区段距离，以及相邻的基站2之间的距离，并将所述基站2与避车区域8之间的距离、相邻的避车区域8之间的区段距离，以及相邻的基站2之间的距离发送至所述调度管理计算机1。具体的，所述调度管理计算机1用于按照行车规则对安装在避车区域8的虚拟信号灯7下发控制模式指令，以及采集所述虚拟信号灯7的显示状态。多个所述基站2用于接收来自所述调度管理计算机1的虚拟信号灯7的显示状态。所述车载设备5用于对所述虚拟信号灯7的显示状态进行显示。

请参阅图3，图3为本申请实施例提供的一种矿井胶轮车位置检测及调度系统的车载设备的结构原理框图。所述车载设备5包括但不限于通信接口51、通信单元52、智能处理单元53以及显示终端54。所述通信接口51可以但不限于为RS232接口或网络接口，所述通信单元52可以但不限于为5G通信单元，所述智能处理单元53可以但不限于为CPU(中央处理器)，所述显示终端54可以为显示屏或显示器。所述通信单元52与所述基站2之间通信连接，所述通信接口51与所述通信单元52之间通信连接，所述智能处理单元53与所述通信接口51之间通信连接，所述显示终端54分别与所述通信接口51、智能处理单元53之间通信连接。所述通信接口51、通信单元52与5G通信天线55之间通信连接，所述通信接口51、通信单元52通过5G通信天线55与所述基站2之间通信连接。

请参阅图4、图5、图6，图4为本申请一个实施例提供的一种矿井胶轮车位置检测及调度方法的工作流程图。图5为本申请又一个实施例提供的一种矿井胶轮车位置检测及调度方法的工作流程图。图6为本申请再一个实施例提供的一种矿井胶轮车位置检测及调度方法的工作流程图。与本发明的一种矿井胶轮车位置检测及调度系统的原理相似的是，本发明还提供一种矿井胶轮车位置检测及调度方法，所述矿井胶轮车位置检测及调度方法可以应用于矿井中，所述矿井胶轮车位置检测及调度方法包括：

如图4所示，步骤S1、通过激光测距仪测量所述基站2与避车区域8之间的距离、相邻的避车区域8之间的区段距离，以及相邻的基站2之间的距离，并将所述基站2与避车区域8之间的距离、相邻的避车区域8之间的区段距离，以及相邻的基站2之间的距离发送至所述调度管理计算机1。具体的，可以以所述基站2作为位置参照点，通过所述激光测距仪来逐段测量基站2到避车区域8之间的距离、相邻的避车区域8之间的区段距离，以及相邻的基站2之间的距离，并将上述距离信息录入所述调度管理计算机1，以作为计算胶轮车6位置的依据。

如图4所示，步骤S2、通过所述基站2实时进行距离测算，以获取其与所述定位卡4之间的距离信息。具体的，所述基站2与所述定位卡4之间的距离信息相当于所述胶轮车6与所述基站2之间的距离信息。

如图4所示，步骤S3、将所述基站2与所述定位卡4之间的距离信息，结合相邻的基站2之间的距离，以得出所述定位卡4相对于其中一个所述基站2的位置信息。具体的，步骤S3可以采用一维定位方式，当设置于所述胶轮车6上的定位卡4同一时刻被任意两个所述基站2同时检测到，根据定位卡4分别与两个基站2之间的测距信息，并结合两个所述基站2之间距离信息，以得出所述定位卡4相对于其中一个所述基站2的位置信息。具体的，连续相邻的所述基站2之间的距离是通过所述激光测距仪测量得到，不连续的基站2之间的距离，是根据已经测量的相邻的两个所述基站2之间距离信息，间接计算得到的。所述定位卡4相对于其中一个所述基站2的位置信息并不是直线距离，而是所述胶轮车6相对于其中一个所述基站2，且平行于巷道的水平距离。

如图4所示，步骤S4、根据所述基站2与避车区域8之间的距离，以及相邻的避车区域8之间的区段距离，以得出所述基站相对于所述避车区域8的位置信息。

如图4所示，步骤S5、根据所述基站相对于所述避车区域8的位置信息，以得到定位卡4相对所述避车区域8的位置信息，从而得到所述胶轮车6位于巷道的位置信息。具体的，所述定位卡4相对所述避车区域8的位置信息并不是直线距离，而是所述定位卡4相对于避车区域8，且平行于巷道的水平距离。

如图5所示，步骤S6、当所述定位卡4被一个所述基站2进行测距时，通过所述胶轮车6距离避车区域8的当前位置信息相对于距离所述避车区域8的上一次位置信息，结合所述胶轮车6的行车方向，以计算出所述胶轮车6位于巷道的位置信息。具体的，步骤S6是在一维定位的基础上，且步骤S6中的定位卡4只能够被一个所述基站2进行测距时，可以采用零维定位方式计算，以得出胶轮车6位于巷道的位置信息。所述胶轮车6的行车方向是根据胶轮车6的当前位置信息和上次位置信息来进行确定。

如图6所示，步骤S7、将所述胶轮车6位于巷道的位置信息显示到地理信息系统地图上。具体的，可以将所述胶轮车6位于巷道的位置信息通过一定的比例转换显示到地理信息系统地图上，以供查看。

请参阅图7，所述矿井胶轮车位置检测及调度方法还包括：显示虚拟信号灯7的显示状态。在所述调度管理计算机1得到所述胶轮车6位于巷道的位置信息之后，可以进行显示虚拟信号灯7的显示状态的操作，所述显示虚拟信号灯7的显示状态具体步骤包括：

如图7所示，步骤S8、所述调度管理计算机1按照行车规则对相应的避车区域8的虚拟信号灯7下发控制模式指令。具体的，如图2所示，所述行车规则包括：相邻的避车区域8包括第一避车区域和第二避车区域，所述第一避车区域和第二避车区域之间的区域为单行道，检测到一个胶轮车先到第一避车区域，按照先到车优先级高，将第二避车区域的虚拟信号灯7置为红灯，将第一避车区域的虚拟信号灯7置为绿灯，并让一个胶轮车先通行到第二避车区域，另一个胶轮车在第二避车区域等待，直到一个胶轮车到达第二避车区域后再允许另一个胶轮车驶向第一避车区域。如果在一个胶轮车未到第二避车区域时，另一个胶轮车强行从第二避车区域进入两避车区域之间区段，则另一个胶轮车闯红灯。

如图7所示，步骤S9、所述调度管理计算机1采集所述虚拟信号灯7的显示状态，并将所述虚拟信号灯7的显示状态发送至所述基站2。具体的，所述调度管理计算机1将虚拟信号灯7的显示状态通过工业以太网传输至基站2。

如图7所示，步骤S10、所述基站2将所述虚拟信号灯7的显示状态发送至所述车载设备5，通过所述车载设备5显示所述虚拟信号灯7的显示状态。所述基站2将虚拟信号灯7的显示状态通过5G无线通信网络发送并复显到所述车载设备5，由所述车载设备5的5G通信单元负责接收并解析5G信号，并在所述显示终端54中显示虚拟信号灯7的显示状态，从而指挥胶轮车司机在避车硐室进行安全避让，达到自动调度胶轮车行车的目的。

请参阅图2，图2为本申请实施例提供的一种矿井胶轮车位置检测及调度装置的结构示意图。本发明还提供一种矿井胶轮车位置检测及调度装置，所述矿井胶轮车位置检测及调度装置可以应用于矿井中，所述矿井胶轮车位置检测及调度装置包括：上述的矿井胶轮车位置检测及调度系统，所述矿井胶轮车位置检测及调度装置还包括多个胶轮车6、多个避车区域8以及虚拟信号灯7。多个所述胶轮车6行驶于巷道中，多个所述避车区域8位于所述巷道的一侧，所述虚拟信号灯7安装于所述巷道中，所述虚拟信号灯7与所述调度管理计算机1之间双向通信连接。

综上所述，本发明的矿井胶轮车位置检测及调度系统包括定位卡4、基站2、调度管理计算机1以及车载设备5，本发明将所述定位卡4、车载设备5安装于胶轮车6上。本发明大大提高了定位精度，安全可靠性较好，而且本发明克服了传统的射频技术只能区域定位，导致胶轮车定位不准确以及闯红灯数据不准确的问题，本发明大大提高了胶轮车6的定位精度。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (9)

1.一种矿井胶轮车位置检测及调度系统，其特征在于，所述矿井胶轮车位置检测及调度系统包括：

定位卡，其安装于胶轮车上；

多个基站，用于实时进行距离测算，以获取其与所述定位卡之间的距离信息；

激光测距仪，用于测量所述基站与避车区域之间的距离、相邻的所述避车区域之间的区段距离，以及相邻的所述基站之间的距离，并将所述基站与所述避车区域之间的距离、相邻的所述避车区域之间的区段距离，以及相邻的所述基站之间的距离发送至调度管理计算机；

调度管理计算机，用于获取来自所述基站的基站与所述定位卡之间的距离信息，以作为计算所述胶轮车位于巷道位置的基础数据；

具体包括：

将所述基站与所述定位卡之间的距离信息，结合相邻的所述基站之间的距离，以得出所述定位卡相对于其中一个所述基站的位置信息；

根据所述基站与所述避车区域之间的距离，以及相邻的所述避车区域之间的区段距离，以得出所述基站相对于所述避车区域的位置信息；

根据所述基站相对于所述避车区域的位置信息，以得到所述定位卡相对所述避车区域的位置信息，从而得到所述胶轮车位于巷道的位置信息；

车载设备，其与所述基站之间通信连接。

2.根据权利要求1所述的一种矿井胶轮车位置检测及调度系统，其特征在于，所述矿井胶轮车位置检测及调度系统还包括：

电源箱，其与所述基站相连接，以用于为所述基站提供多种电压等级供电。

3.根据权利要求1所述的一种矿井胶轮车位置检测及调度系统，其特征在于：

所述调度管理计算机，用于按照行车规则对安装在避车区域的虚拟信号灯下发控制模式指令，以及采集所述虚拟信号灯的显示状态。

4.根据权利要求3所述的一种矿井胶轮车位置检测及调度系统，其特征在于：

多个所述基站，用于接收来自所述调度管理计算机的虚拟信号灯的显示状态；

所述车载设备，用于对所述虚拟信号灯的显示状态进行显示。

5.根据权利要求4所述的一种矿井胶轮车位置检测及调度系统，其特征在于，所述车载设备包括：

通信单元，其与所述基站之间通信连接；

通信接口，其与所述通信单元之间通信连接；

智能处理单元，其与所述通信接口之间通信连接；

显示终端，其分别与所述通信接口、智能处理单元之间通信连接。

6.一种矿井胶轮车位置检测及调度方法，其特征在于，所述矿井胶轮车位置检测及调度方法包括如权利要求1至权利要求5任一项所述的矿井胶轮车位置检测及调度系统，所述矿井胶轮车位置检测及调度方法包括：

通过激光测距仪测量所述基站与避车区域之间的距离、相邻的避车区域之间的区段距离，以及相邻的基站之间的距离，并将所述基站与避车区域之间的距离、相邻的避车区域之间的区段距离，以及相邻的基站之间的距离发送至所述调度管理计算机；

通过所述基站实时进行距离测算，以获取其与所述定位卡之间的距离信息；

将所述基站与所述定位卡之间的距离信息，结合相邻的基站之间的距离，以得出所述定位卡相对于其中一个所述基站的位置信息；

根据所述基站与避车区域之间的距离，以及相邻的避车区域之间的区段距离，以得出所述基站相对于所述避车区域的位置信息；

根据所述基站相对于所述避车区域的位置信息，以得到定位卡相对所述避车区域的位置信息，从而得到所述胶轮车位于巷道的位置信息。

7.根据权利要求6所述的一种矿井胶轮车位置检测及调度方法，其特征在于，所述矿井胶轮车位置检测及调度方法还包括：

当所述定位卡被一个所述基站进行测距时，通过所述胶轮车距离避车区域的当前位置信息相对于距离所述避车区域的上一次位置信息，结合所述胶轮车的行车方向，以计算出所述胶轮车位于巷道的位置信息。

8.根据权利要求7所述的一种矿井胶轮车位置检测及调度方法，其特征在于，所述矿井胶轮车位置检测及调度方法还包括：

将所述胶轮车位于巷道的位置信息显示到地理信息系统地图上。

9.一种矿井胶轮车位置检测及调度装置，其特征在于，所述矿井胶轮车位置检测及调度装置包括：

矿井胶轮车位置检测及调度系统，所述矿井胶轮车位置检测及调度系统包括：

定位卡，其安装于胶轮车上；

多个基站，用于实时进行距离测算，以获取其与所述定位卡之间的距离信息；

激光测距仪，用于测量所述基站与避车区域之间的距离、相邻的所述避车区域之间的区段距离，以及相邻的所述基站之间的距离，并将所述基站与所述避车区域之间的距离、相邻的所述避车区域之间的区段距离，以及相邻的所述基站之间的距离发送至调度管理计算机；

调度管理计算机，用于获取来自所述基站的基站与所述定位卡之间的距离信息，以作为计算所述胶轮车位于巷道位置的基础数据；

具体包括：

将所述基站与所述定位卡之间的距离信息，结合相邻的所述基站之间的距离，以得出所述定位卡相对于其中一个所述基站的位置信息；

根据所述基站与所述避车区域之间的距离，以及相邻的所述避车区域之间的区段距离，以得出所述基站相对于所述避车区域的位置信息；

根据所述基站相对于所述避车区域的位置信息，以得到所述定位卡相对所述避车区域的位置信息，从而得到所述胶轮车位于巷道的位置信息；

车载设备，其与所述基站之间通信连接；

多个胶轮车，其行驶于巷道中；

多个避车区域，其位于所述巷道的一侧；

虚拟信号灯，其安装于所述巷道中，所述虚拟信号灯与所述调度管理计算机之间双向通信连接。

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