CN114772325B - 一种港口冬季除尘自动上水对接装置的控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种港口冬季除尘自动上水对接装置的控制系统及方法，所述控制系统包括：堆料机控制器、对接装置控制器、视频监控、防撞报警控制器、水缆卷盘控制器以及自动上水对接装置控制器，自动上水对接装置控制器分别与堆料机控制器、水缆卷盘控制器、对接装置控制器、视频监控以及防撞报警控制相连接。所述控制方法包括堆料机停驻位移点判定、自动上水移动端与固定端的自补偿对接、自动上水对接机构自动对接以及自动上水对接机构自动驳离的方法。本发明实现了对港口喷淋除尘移动设备的自动化控制，减小了人工操作，节省了人力成本，提高了冬季除尘效率。

Description

一种港口冬季除尘自动上水对接装置的控制系统及方法

技术领域

本发明属于港口设备自动化控制技术领域，特别是一种港口冬季除尘自动上水对接装置的控制系统及方法。

背景技术

港口专业煤炭码头的露天储煤场造成扬尘污染成为工业生产、交通运输、储存过程中无组织排放的主要污染源。扬尘污染所造成的主要危害：1煤资源的大量流失，给企业带来巨大的经济损失；2给驻地居民的生活环境和厂内生产环境带来影响。

面对此种露天危害，需要使用洒水的方式控制扬尘。除了常规的使用堆场的喷枪站进行定时定量洒水外，在煤炭堆垛作业时，为了抑制煤炭粉尘，堆料机需在臂架及堆料口进行洒水喷淋。北方冬季天气寒冷，温度较低，堆料机使用传统水槽上水方式容易受到天气因素的制约，使得冬季降尘成为难题。

为了更好地实现堆料机冬季抑尘，采用由地面喷枪站进行供水，通过水缆卷盘的方式向堆料机的水箱进行供水，不使用可以随时中断上水，做到随用随洒。在使用水缆卷盘的过程中，通常是采用人工接驳的方式进行。虽能够解决堆料机的上水问题，但是每次换垛移位，必须采取人工的方式先把上水结构接驳/脱离现有的喷枪站点，不但浪费堆料机移位上水的时间，且每次都需要人员在下方等待脱接上水口，在冬季寒冷季节操作劳动强度大、对接过程繁琐，耗时且可靠性差，严重时易造成工伤事故，也不利于设备的全天满负荷运行。

发明内容

本发明的目的在于提供一种港口冬季除尘自动上水对接装置的控制系统及方法，目的是实现对港口喷淋除尘移动设备的自动化控制，减小人工操作，节省人力成本，提高冬季除尘效率。

本发明解决其技术问题是通过以下技术方案实现的：

一种港口冬季除尘自动上水对接装置的控制系统，包括堆料机控制器、对接装置控制器、视频监控器、水缆卷盘控制器以及自动上水对接装置控制器，所述自动上水对接装置控制器的输出端分别与堆料机控制器、对接装置控制器、视频监控器以及水缆卷盘控制器的输入端连接；

所述堆料机控制器安装于堆料机车体侧板上，用于控制堆料机的启停位移点，以及接收来自所述自动上水对接装置控制器的数据传输与处理；

所述对接装置控制器安装于堆料机车体侧板上，用于控制自动上水对接机构的执行器运行；

所述视频监控安装于堆料机车体侧板侧面，紧靠对接装置控制器，用于监控自动上水对接机构运行的状态；

所述水缆卷盘控制器安装于水缆卷盘的驱动电机旁，用于控制水缆卷盘上的水缆管道收放，使水缆管道的收放与自动上水对接装置的运行轨迹长度一致，够保证水缆不被拉伸或拉筋；

所述自动上水对接装置控制器安装于堆料机车体侧板上的侧面，靠近所述堆料机控制器，用于对对接装置控制器以及视频监控器进行控制，并对所述堆料机控制器和所述水缆卷盘控制器进行数据传输。

优选的，还包括防撞报警控制器，该防撞报警控制器与自动上水对接装置控制器连接，所述防撞报警控制器用于提醒操作人员整机所处的运行状态，起到急停作用。

优选的，所述堆料机控制器设置于堆料机车体左侧板上的侧面，车体中间位置处；所述对接装置控制器设置于自动上水对接装置控制器旁；所述视频监控器设置于堆料机车体左侧板的侧面，靠近堆料机控制器的位置；所述防撞报警控制器设置于堆料机车体侧板的侧面；所述水缆卷盘控制器设置于水缆卷盘的驱动电机旁，位于堆料机车体左侧板上端面；述自动上水对接装置控制器安装于堆料机车体侧板上的侧面，紧靠近所述堆料机控制器旁，便于相互之间的数据线连接。

优选的，所述的自动上水对接装置包括堆料机、钢轨、水缆卷盘、视频监控器、自动上水对接机构、防撞报警装置、喷枪站点及电控箱，在所述的钢轨上设置有堆料机，堆料机在动力装置的牵引作用下沿着钢轨做直线往复运动，在堆料机侧板的上端面上设置有水缆卷盘，水缆卷盘上的水缆管道随堆料机的往复运动而进行收放；在堆料机侧板的上端面上还间隔设置有视频监控器，在堆料机的侧板侧面设置有自动上水对接机构，在自动上水对接机构上设置有防撞报警装置；所述的喷枪站点间隔均布在钢轨的一侧，用于自动上水对接机构在不同的位置点进行接口的对接与驳离，在堆料机的侧板上还安装有电控箱。

优选的，所述自动上水对接机构包括底端平台、竖直偏差补偿机构、水平偏差补偿机构、伸缩对接机构、夹取机构及拨叉机构，所述的底端平台焊接固定于堆料机侧板上，竖直偏差补偿机构固定于底端平台上，在竖直偏差补偿机构上安装有在其上升降的水平偏差补偿机构，在水平偏差补偿机构的端部铰装有在其上水平伸缩的伸缩对接机构，在水平偏差补偿机构与伸缩对接机构之间铰接回转推杆，在伸缩对接机构的末端上下相对焊接有夹取机构，在两个夹取机构上夹装有移动端，移动端的一端连接水缆卷盘上的水缆，移动端的另一端用于对接或驳离喷枪站点，在位于下端的夹取机构上设置有拨叉机构，该拨叉机构用于对移动端进行固定。

优选的，所述竖直偏差补偿机构、水平偏差补偿机构以及伸缩对接机构的伸缩均由电动推杆实现，夹取机构由电动推杆驱动的两个相铰装的夹手实现，拨叉机构由安装在步进电机上的拨叉杆以及驱动步进电机进行伸缩的电动推杆构成，在电动推杆及步进电机的作用下，使拨叉杆插装在移动端的插孔内。

一种港口冬季除尘自动上水对接装置的控制方法，包括：

第一步：堆料机行进过程中选取合适的喷枪站点；

第二步：选取好喷枪站点后，自动上水对接机构夹取移动端与喷枪站点的固定端对接；

第三步，移动端与喷枪站点的固定端对接后，自动上水对接机构恢复到初始状态，堆料机前行，水缆卷盘开始放卷动作，对煤堆进行喷洒；

第四步：喷洒完成后，堆料机再次退回到喷枪站点，自动上水对接机构夹取移动端与喷枪站点的固定端进行驳离，运行到最初状态，堆料机进行下一个工作循环。

优选的，所述堆料机行进过程中选取合适的喷枪站点的方法为：

设堆料机距离A喷枪站点的距离为a米，距离B喷枪站点的距离为b米，A喷枪站点到B喷枪站点的距离为100米，通过水平方向的激光测距传感器测距；

当堆料机停驻在A喷枪站点与B喷枪站点之间，激光测距a<50，则堆料机行走到B喷枪站点；

当堆料机停驻在A喷枪站点与B喷枪站点之间，激光测距a>50，则堆料机行走到A喷枪站点；

当堆料机停驻在A喷枪站点与B喷枪站点之间，激光测距a＝50，选喷枪站点A、B编码大值为喷枪站点，依据不同喷枪站点的编码，选择编码大的数值点作为堆料机的喷枪站点。

优选的，所述自动上水对接机构夹取移动端与喷枪站点的固定端对接的方法为：

当堆料机停驻时，自动上水对接装置控制器接收到输入信号，控制回转推杆动作，使水平偏差补偿机构与伸缩对接机构呈90度；如果水平偏差补偿机构与伸缩对接机构呈90度，则通过竖直方向的激光测距传感器测量距离喷枪站点上固定端的竖直偏差补偿值，如果水平偏差补偿机构与伸缩对接机构未呈90度，则继续控制回转推杆转动；

当竖直方向测量偏差距离为0，则水平方向的激光测距传感器测量距离喷枪站点上固定端的水平偏差补偿值；如果竖直方向测量偏差距离不为0，则根据竖直方向测量偏差距离值，自动上水对接装置控制器控制竖直偏差补偿机构进行补偿；

当水平方向测量偏差距离为0，则启动自动上水对接装置控制器驱动夹取机构夹取移动端使其与固定喷枪站点上固定端对接；如果水平方向测量偏差距离不为0，则根据水平偏差方向测量距离值，自动上水对接装置控制器控制水平偏差补偿机构进行补偿。

优选的，所述通过竖直方向的激光测距传感器测量距离喷枪站点上固定端的竖直偏差补偿值的方法为：

竖直方向的激光测距传感器通过螺栓固定在竖直偏差补偿机构上，喷枪站点的固定端与堆料机上侧板边沿处于水平状态，通过竖直方向的激光测距传感器发出的光束照射到堆料机侧板边沿即可测量竖直方向的偏差距离，该竖直方向的偏差距离值为竖直偏差补偿值；

所述水平方向的激光测距传感器测量距离喷枪站点上固定端的水平偏差补偿值的方法为：

水平方向的激光测距传感器通过螺栓固定在水平偏差补偿机构上，喷枪站点的位置固定，通过水平方向的激光测距传感器发出的光束照射到第一个喷枪站点位置的标定点即可测量水平方向的偏差距离，该水平方向的偏差距离为水平偏差补偿值。

优选的，移动端与喷枪站点的固定端对接后，使自动上水对接机构恢复到初始状态的方法为：

自动上水对接装置控制器控制夹取机构的移动端与固定喷枪站点上固定端进行对接；当驾驶人员通过视频监控看到移动端与固定端连接后，拨叉机构中电动推杆驱动步进电机向前伸出；

当步进电机在电动推杆的作用下行走一定距离后，会触发步进电机带动拨叉装置拨动移动端上的拨叉旋转一定角度，使移动端与固定端锁紧；而后步进电机缩回；

当移动端与固定端对接锁紧后，自动上水对接装置控制器会控制伸缩对接机构缩回，此时水缆接口已经对接到喷枪站点；自动上水对接装置控制器会控制回转推杆动作，使水平偏差补偿机构与伸缩对接机构呈0度，复位到初始状态。

优选的，所述自动上水对接机构夹取移动端与喷枪站点的固定端进行驳离，运行到最初状态的方法为：

当堆料机退回到喷枪站点时，自动上水对接装置控制器控制回转推杆动作，使水平偏差补偿机构与伸缩对接机构呈90度；水平方向的激光测距传感器测量执行机构距离喷枪站点上固定端的水平偏差补偿值，竖直方向的激光测距传感器测量执行机构距离喷枪站点上固定端的竖直偏差补偿值；

当水平偏差补偿值与竖直偏差补偿值均为0，此时自动上水对接装置控制器会控制伸缩机构推杆伸出对喷枪站点上接口处的移动端口进行夹取；

当检测到夹取机构执行器已经夹取喷枪站点上接口处的移动端后，拨叉机构中的电动推杆驱动步进电机往外伸出；

步进电机伸出到位后，会触发步进电机带动拨叉机构拨动移动端上的拨叉逆向旋转一定角度，使移动端与固定端驳离；当驾驶人员通过视频监控看到到分离之后，自动上水对接装置控制器会控制回转推杆推动伸缩对接机构运行90度，即回转推杆恢复到原始状态，堆料机启动前行，进入下一个驻车区域，进行下一个循环。

本发明的优点和有益效果为：

1、本港口冬季除尘自动上水对接装置的控制系统及方法，能够提升洒水除尘上水对接装置智能化对接的快速性，提升除尘系统的工作效率，减小人工操作，节约人力成本。

2、本港口冬季除尘自动上水对接装置的控制系统及方法，通过融合位置检测、自动精确位置控制、作业状态检测等技术，可以实现堆料机的喷枪站点自动选取、上水对接的自动对位与精确对接/驳离等功能、并具备自动防撞示警、视频监控等安全保障措施。

3、本港口冬季除尘自动上水对接装置的控制系统及方法，可以实现与堆料机等作业装置信息互通共享，实现除尘作业的信息化、自动化与智能化。

附图说明

图1为本发明自动上水对接装置的结构示意图；

图2为本发明自动上水对接机构的结构示意图；

图3为本发明控制系统的原理方框图；

图4为本发明示意喷枪站点设置位置的示意图；

图5为本发明示意控制系统在自动上水对接装置上设置的示意图；

图6为本发明堆料机停驻位移点判定的方法流程图；

图7为本发明自动上水移动端与固定端的自补偿对接方法流程图；

图8为本发明自动上水对接机构自动对接的方法流程图；

图9为本发明自动上水对接机构自动驳离的方法流程图；

图10为本发明堆料机停驻位置示意图；

图11为本发明水平方向偏差与竖直方向偏差的示意图。

附图标记：

堆料机1、钢轨2、水缆卷盘3、视频监控器4、自动上水对接机构5、底端平台501、竖直偏差补偿机构502、水平偏差补偿机构503、伸缩对接机构504、夹取机构505、拨叉机构506、水平方向的激光测距传感器507、竖直方向的激光测距传感器508、防撞报警装置6、喷枪站点7、电控箱8；

堆料机控制器100、对接装置控制器200、视频监控300、防撞报警控制器400、水缆卷盘控制器500、自动上水对接装置控制器600。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。

如图1所示，本发明实施例港口冬季除尘自动上水对接装置，包括堆料机1、钢轨2、水缆卷盘3、视频监控器4、自动上水对接机构5、防撞报警装置6、喷枪站点7及电控箱8；

其中，堆料机1立于钢轨之上，在动力装置的牵引作用下沿着钢轨直线往复运行；水缆卷盘3安装于堆料机1侧板上端面，使用焊接技术使水缆卷盘3固定在堆料机1上，堆料机1带动水缆卷盘3往复运行，在运行过程中水缆卷盘3收放水缆管道；视频监控器4安装于堆料机1侧板上端面，靠近水缆卷盘3的后方，通过M4螺栓固定于堆料机1侧板上；自动上水对接机构5安装于堆料机1侧板的侧面，通过焊接工艺连接固定，自动上水对接机构5安装位置与水缆卷盘3安装位置成90度；防撞报警装置6通过螺栓固定于自动上水对接机构5的旁边，距离堆料机1侧板有一定距离；喷枪站点7设置于平行钢轨一定距离的位置，在平行钢轨的直线上有多个喷枪站点7，便于自动上水对接机构5在不同的位置点进行接口的对接与驳离；电控箱8通过螺栓固定安装于堆料机1侧板，靠近自动上水对接机构5。

进一步的，如图2所示，自动上水对接机构5包括底端平台501、竖直偏差补偿机构502、水平偏差补偿机构503、伸缩对接机构504、夹取机构505、拨叉机构506、水平方向的激光测距传感器507、竖直方向的激光测距传感器508。底端平台501焊接固定于堆料机1侧板上，竖直偏差补偿机构502利用多个螺栓固定于底端平台501，水平偏差补偿机构503通过销轴与竖直偏差补偿机构502相连接，伸缩对接机构504通过销轴与水平偏差补偿机构503相连接，在水平偏差补偿机构与伸缩对接机构之间铰接有回转推杆，即回转推杆的一端与水平偏差补偿机构铰接，回转推杆的另一端与伸缩对接结构铰接，该回转推杆驱动伸缩对接机构的回转，在位于下端的夹取机构505上设置有拨叉机构506，水平方向的激光测距传感器507通过螺栓固定在水平偏差补偿机构503上，竖直方向的激光测距传感器508通过螺栓固定在竖直偏差补偿机构502上。

竖直偏差补偿机构502、水平偏差补偿机构503、伸缩对接机构504的动作主要由电动推杆实现，夹取机构505包括推杆伸缩结构和夹取手结构，推杆伸缩结构主要由电动推杆实现，其用来控制夹取手的开合；拨叉机构包括由电动推杆驱动伸缩的步进电机，在步进电机的输出轴上通过花键安装有拨杆，所述的步进电机安装在步进电机基座上。

如图3所示，本发明实施例港口冬季除尘自动上水对接装置的控制系统包括：堆料机控制器100、对接装置控制器200、视频监控300、防撞报警控制器400、水缆卷盘控制器500、自动上水对接装置控制器600。其中，堆料机控制器100安装于堆料机1车体侧面，用于控制堆料机1的启停、以及接收来自自动上水对接装置控制器600的数据传输与处理；对接装置控制器200设置于自动上水对接装置控制器600旁，用于控制自动上水对接机构5的运行；视频监控300设置于堆料机1车体侧板的上面，用于监控自动上水对接机构5运行的状态；防撞报警控制器400安装于堆料机1车体侧板的侧面上，用于提醒操作人员，起到急停作用；水缆卷盘控制器500安装于水缆卷盘3的驱动电机旁，用于控制水缆卷盘3上的管道收放，使水缆管道的收放与对接装置的运行轨迹长度一致，够保证水缆不被拉伸或拉筋；自动上水对接装置控制器600分别与堆料机控制器100、对接装置控制器200、视频监控300、防撞报警控制器400、水缆卷盘控制器500相连接，设置于堆料机1车体侧面，紧靠近堆料机控制器100，用于控制对接装置控制器200、视频监控300以及防撞报警控制器400。

在本发明的一个实施例中，如图4所示，喷枪站点7设置于平行钢轨一定距离的位置点上。喷枪站点7可有多个，例如，在平行钢轨一定距离的直线上可以设置多个喷枪站点7。在本发明的一个具体实施例中，喷枪站点可以作为供水源进行堆料机1臂架喷洒除尘系统的作业。

在本发明的一个实施例中，如图5所示，视频监控器4通过螺栓固定于堆料机1车体侧板的上面。视频监控器4可有多个，例如，可在堆料机1车体侧板的上面设置两个视频监控器4。在本发明的一个具体实施例中，视频监控器4不仅可以用于监控自动上水对接机构5运行的状态，还可以监控堆料机1的运行状态以及周边环境。

在本发明的一个实施例中，如图11所示，沿着Y轴方向，即竖直方向的激光测距传感器508通过螺栓固定在竖直偏差补偿机构502上，喷枪站点7的固定端与堆料机1上侧板边沿处于水平状态，通过竖直方向的激光测距传感器508发出的光束照射到堆料机1侧板边沿即可测量竖直偏差，该竖直偏差距离值为竖直偏差补偿值；沿着Z轴方向，水平方向的激光测距传感器507通过螺栓固定在水平偏差补偿机构503上，喷枪站点1的位置固定，通过水平方向的激光测距传感器507发出的光束照射到第一个喷枪站点位置的标定点即可测量水平偏差，该水平偏差距离为水平偏差补偿值。

在本发明的一个实施例中，堆料机控制器100、对接装置控制器200、自动上水对接装置控制器600、视频监控300、防撞报警控制器400设置于图1所示的电控箱8中。如图1所示，电控箱8通过螺栓固定安装于堆料机1侧板，靠近自动上水对接机构5；电控箱8中堆料机控制器100通过线束连接堆料机1的控制系统；电控箱8中对接装置控制器200使用线束与自动上水对接机构5中的执行器进行连接，控制各执行器的运动；在电控箱8中自动上水对接装置控制器600使用线束与堆料机控制器100、对接装置控制器200进行连接，在电控箱8中自动上水对接装置控制器600引出线束与视频监控300、防撞报警控制器400、水缆卷盘控制器500相连接。

本发明实施例的港口冬季除尘自动上水对接装置的行走场景如图1所示，

堆料机控制器100根据设定的控制策略，选择堆料机1合适的停驻位移点，便于自动上水对接机构5在固定喷枪站点取水；自动上水对接装置控制器600控制对接装置控制器200，控制自动上水对接机构5中各执行器的运行，实现水缆移动端接口与喷枪站点7固定端接口的对接与驳离；自动上水对接装置控制器600控制水缆卷盘控制器500，将对接装置控制器200中数据传输到水缆卷盘控制器500，使对接装置控制器200控制水缆移动端接口与喷枪站点7固定端接口的对接与驳离过程中，控制水缆卷盘3上的管道收放，使水缆管道的收放与对接机构5中执行器的运行轨迹长度一致，保证水缆不被拉伸或拉筋；自动上水对接装置控制器600控制防撞报警控制器400，在对接装置控制器200控制水缆移动端接口与喷枪站点7固定端接口的对接与驳离过程中，避免出现碰撞事故，起到提醒操作人员以及急停作用；自动上水对接装置控制器600控制视频监控300，在自动上水对接装置控制器600控制水缆卷盘控制器500与对接装置控制器200控制水缆移动端接口与喷枪站点7固定端接口的对接与驳离过程中，可以进行直观监控。

根据本发明实施例的港口冬季除尘自动上水对接装置的控制系统，通过设置堆料机控制器、对接装置控制器、视频监控、防撞报警控制器、水缆卷盘控制器、自动上水对接装置控制器，通过各种控制器的数据传输与通信，实现堆料机的喷枪站点智能化选择、自动上水对接装置的精准化、自动防撞示警以及视频监控等安全保障措施。

对应上述实施例的港口冬季除尘自动上水对接装置的控制系统，本发明还提出一种港口冬季除尘自动上水对接装置的控制方法。

如图6—9所示，本发明实施例的港口冬季除尘自动上水对接装置的控制方法，包括以下步骤：

S1，整个系统初始化：将港口冬季除尘的整机控制系统进行初始化，检查整个系统工作是否正常，如果不正常，则不执行后续指令，并进行报警，如果正常，向下继续执行；

S2，堆料机启动行走：堆料机行走系统的控制器控制堆料机的前行与后退以及停驻位移点，在此过程中均是带动自动上水对接机构一起移动；当堆料机行走时自动上水对接机构是不能够启动，只能当堆料机停驻于某个位置时，自动上水对接机构才可以运行；

S3，视频监控启动：当堆料机开始行走时，视频监控开始运行，包括监控堆料机的运行状态、自动上水对接机构的运行工况，以及整机周边的环境状况；

S4，防撞报警控制器启动：为避免操作人员因缺乏设备相关专业知识，对设备操作方式不了解，对安全操作规程不熟悉，盲目进行操作或者经验不足，缺乏应付异常情况的能力，对可能发生的危险后果完全无知等均会导致事故发生，针对不同的运行状态有对应不同的报警提醒；

S5，堆料机停驻位移点判定：在堆料机行进过程中，需要选取合适的固定喷枪站点，要求堆料机选择合适的停驻位移点；

整个堆料机行走路线长度为1200米，在堆料机行走轨道旁设置有固定喷枪站点13个，彼此之间的间隔为100米，即A喷枪站点到B喷枪站点的距离为100米。但是，当堆料机停车时，其停驻的位移点无法准确固定；如图10所示，中间位置为堆料机停驻位置，堆料机距离A喷枪站点的距离为a米，距离B喷枪站点的距离为b米，A喷枪站点到B喷枪站点的距离为100米；

S501，激光测距a<50。当堆料机停驻在A喷枪站点与B喷枪站点之间，通过堆料机上水平方向的激光测距传感器测量堆料机停驻位移点距离A喷枪站点的距离a小于50米，则执行步骤S504；

S502，激光测距a>50。当堆料机停驻在A喷枪站点与B喷枪站点之间，通过堆料机上水平方向的激光测距传感器测量堆料机停驻位移点距离A喷枪站点的距离a大于50米，则执行步骤S505；

S503，激光测距a＝50。当堆料机停驻在A喷枪站点与B喷枪站点之间，通过堆料机上水平方向的激光测距传感器测量堆料机停驻位移点距离A喷枪站点的距离a等于50米，则执行步骤S506；

S504，堆料机行走到B喷枪站点。根据步骤S501的测定值，规定堆料机停驻位移点距离A喷枪站点的距离a小于50米，则选定B点为喷枪站点，堆料机会行走到B喷枪站点；

S505，堆料机行走到A喷枪站点。根据步骤S502的测定值，规定堆料机停驻位移点距离A喷枪站点的距离a大于50米，则选定A点为喷枪站点，堆料机会行走到A喷枪站点；

S506，选喷枪站点A、B编码大值为喷枪站点。根据步骤S503的测定值，规定堆料机停驻位移点距离A喷枪站点的距离a等于50米，依据不同喷枪站点上预设的编码，选择编码大的数值点作为堆料机的喷枪站点；

S6，堆料机行走到固定喷枪站点停机：当堆料机在两个固定喷枪站点之间选取合适的喷枪站点后，堆料机会行走到喷枪站点位置停机；

S7，启动自动上水对接机构；

S8，自动上水对接装置控制系统初始化：将自动上水对接装置的控制系统初始化，检查系统工作是否正常，如果不正常，不执行后续指令，并进行报警，如果正常，向下继续执行；

S9，启动水缆卷盘控制系统：当自动上水对接装置在实现水缆移动端接口与喷枪站点固定端接口的对接与驳离过程中，需要控制水缆卷盘上的管道收放，使水缆管道的收放与对接机构中执行器的运行轨迹长度一致，够保证水缆不被拉伸或拉筋；

S10，防撞报警控制器控制报警信号转换：当堆料机停驻，自动上水对接装置控制系统进入初始化，此时堆料机上的报警装置由黄色转变为红色，提醒操作人员要注意此时整个机构的运行状态，操作人员要根据视频监控画面时时注意自动上水对接装置运行状态；

S11，控制驱动回转：在堆料机停驻时，自动上水对接装置控制器接收到输入信号，控制回转推杆转动，使水平偏差补偿机构与伸缩对接机构呈90度角度；

S12，判断回转角度是否到90度：如果是，回转推杆转动，使水平偏差补偿机构与伸缩对接机构呈90度角度，则执行S13；如果否，回转推杆转动，水平偏差补偿机构与伸缩对接机构未呈90度角度，则执行S11；

S13，竖直偏差方向测量距离：竖直方向的激光测距传感器测量执行机构距离固定喷枪站点上固定端口的竖直偏差补偿值，即沿Y轴方向，激光测距传感器发出的光束照射到堆料机侧板边沿即可测量竖直偏差；

S14，判断竖直偏差方向测量距离是否为0：如果是，竖直偏差方向测量距离为0，则执行S16；如果否，竖直偏差方向测量距离不为0，则执行S15；

S15，竖直偏差补偿启动：根据竖直偏差方向测量距离值，自动上水对接装置控制器控制竖直偏差补偿机构运行，使其竖直偏差方向测量距离为0，并进入下一步执行；

S16，水平偏差方向测量距离：水平方向的激光测距传感器测量执行机构距离固定喷枪站点上固定端口的水平偏差补偿值，即沿Z轴方向，激光测距传感器发出的光束照射到第一个喷枪站点位置的标定点即可测量水平方偏差；

S17，判断水平偏差方向测量距离是否为0：如果是，水平偏差方向测量距离为0，则执行S19；如果否，水平偏差方向测量距离不为0，则执行S18；

S18，水平偏差补偿启动：根据水平偏差方向测量距离值，自动上水对接装置控制器控制水平偏差补偿机构运行，使其水平偏差方向测量距离为0，并进入下一步执行；

S19，夹取机构夹取移动端启动：当水平与竖直方向的激光传感器检测到的距离均为零，启动自动上水对接装置控制器驱动夹取机构夹取水揽移动端接口使其与固定喷枪站点上固定端对接；

S20，伸缩机构推杆伸出：自动上水对接装置控制器控制对接装置的伸缩机械执行机构，使夹取机构携带水缆移动端接口与固定喷枪站点上固定端进行对接；

S21，移动端与固定端进行对接；

S22，步进电机基座伸出：当驾驶人员通过视频监控看到移动端与固定端连接后，拨叉机构中的电机基座伸缩机构在执行器的推动下，使步进电机基座带动步进电机往外伸出；

S23，步进电机旋转角度：当步进电机基座在滑槽内行走一定距离后，会触发步进电机带动拨叉装置拨动移动端上的拨叉旋转一定角度；

S24，移动端与固定端锁紧；

S25，步进电机基座缩回；

S26，伸缩机构推杆缩回：当移动端与固定端对接锁紧后，自动上水对接装置控制器会控制伸缩机构缩回，此时水缆移动端接口已经对接到喷枪站点固定端口；

S27，回转推杆推动回转：自动上水对接装置控制器会控制回转推杆推动伸缩机构运行90度，复位到初始状态；

S28，堆料机启动前行：当堆料机启动开始前行，与此同时水缆卷盘的电控系统控制水缆放缩量要与堆料机行走位移一致；

S29，黄色报警：当堆料机启动开始前行，防撞报警控制器由红色信号转变为黄色信号，提醒操作人员堆料机处于行走状态；

S30，堆料机后退行走：当堆料机往前行走到最大位移点时(此时水缆处于完全放开状态)，上水结束，堆料机需后退到固定喷枪站点；

S31，水缆卷盘电控启动：从自动上水对接装置控制器控制自动上水对接装置执行机构开始，水缆卷盘的控制器控制水缆卷盘正向放水缆，使水缆管道的放与对接机构中执行器的运行轨迹长度一致，保证水缆不被拉伸或拉筋；当堆料机开始后退行走时，水缆卷盘控制器控制水缆卷盘逆向旋转，收缩放长的水缆，防止堆料机由于后退行走，使水缆散落地面，在此过程中要求使水缆管道的收缩与堆料机的行走轨迹以及对接机构中执行器的运行轨迹长度一致，够保证水缆不被散落地面，造成水缆的磨损；

S32，后退到喷枪站点；

S33，回转推杆推动回转：当堆料机退回到喷枪站点时，自动上水对接装置控制器控制回转推杆转动，使水平偏差补偿机构与伸缩对接机构呈90度角度；

S34，竖直偏差补偿值：水平方向的激光测距传感器测量执行机构距离固定喷枪站点上固定端口的水平偏差补偿值；

S35，水平偏差补偿值：竖直方向的激光测距传感器测量执行机构距离固定喷枪站点上固定端口的竖直偏差补偿值；

S36，竖直偏差补偿值为0；

S37，水平偏差补偿值为0；

S38，伸缩机构推杆伸出：当水平偏差补偿值与竖直偏差补偿值均为0，说明此时对接执行机构的夹取装置移动端与喷枪站点上的固定端口在一条线上，此时自动上水对接装置控制器会控制伸缩机构推杆伸出；

S39，夹取机构夹取移动端：当伸缩机构伸出一定距离，自动上水对接装置控制器控制夹取机构执行器对喷枪站点上接口处的移动端口进行夹取；

S40，步进电机基座伸出：当检测到夹取机构执行器已经夹取喷枪站点上接口处的移动端口后，拨叉机构中的电机基座伸缩机构在执行器的推动下，使步进电机基座带动步进电机往外伸出；

S41，步进电机旋转角度：当步进电机基座在滑槽内行走一定距离后，会触发步进电机带动拨叉装置拨动移动端上的拨叉逆向旋转一定角度；

S42，移动端与固定端驳离；

S43，伸缩机构推杆缩回：当移动端与固定端对接驳离后，自动上水对接装置控制器会控制伸缩机构缩回，此时水缆移动端接口已与喷枪站点固定端口分离；

S44，回转推杆运行：当驾驶人员通过监控视频看到分离之后，自动上水对接装置控制器会控制回转推杆推动伸缩机构运行90度；

S45，判断回转角度是否到90度；如果是，回转推杆转动，使水平偏差补偿机构与伸缩对接机构呈90度角度，则执行S46；如果否，回转推杆转动，未使水平偏差补偿机构与伸缩对接机构呈90度角度，则执行S44；

S46，堆料机运行到下一喷枪站点：当检测到回转推杆旋转90度，即回转推杆恢复到原始状态，即水平偏差补偿机构与伸缩对接机构在一条直线上，堆料机启动前行，进入下一个驻车区域，进行下一个循环。

尽管为说明目的公开了本发明的实施例和附图，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的，因此，本发明的范围不局限于实施例和附图所公开的内容。

Claims (12)

1.一种港口冬季除尘自动上水对接装置的控制系统，其特征在于：包括：

堆料机控制器，所述堆料机控制器用于控制堆料机的前行、后退以及靠近喷枪站点的停驻位置点；

对接装置控制器，所述对接装置控制器用于控制自动上水对接机构的运行；

视频监控，所述视频监控用于监控自动上水对接机构运行的状态；

水缆卷盘控制器，所述水缆卷盘控制器用于控制水缆卷盘上的水缆管道收放，使水缆管道的收放与对接装置的运行轨迹长度一致；

自动上水对接装置控制器，所述自动上水对接装置控制器分别与所述堆料机控制器、水缆卷盘控制器、对接装置控制器以及视频监控相连接，用于对对接装置控制器以及视频监控器进行控制，并对所述堆料机控制器和所述水缆卷盘控制器进行数据传输。

2.根据权利要求1所述的一种港口冬季除尘自动上水对接装置的控制系统，其特征在于：还包括与自动上水对接装置控制器相连接的防撞报警控制器，所述防撞报警控制器安装于堆料机车体侧板的侧面上，所述防撞报警控制器用于提醒操作人员，起到急停作用。

3.根据权利要求2所述的一种港口冬季除尘自动上水对接装置的控制系统，其特征在于：所述堆料机控制器设置于堆料机车体左侧板上的侧面，位于车体中间位置处；所述视频监控设置于堆料机车体左侧板的侧面，距离靠近自动上水对接装置控制器的位置；所述防撞报警控制器设置于堆料机车体侧板的侧面；所述水缆卷盘控制器设置于水缆卷盘的驱动电机旁，位于堆料机车体左侧板上端面；所述自动上水对接装置控制器安装于堆料机车体侧板上的侧面，紧靠近所述堆料机控制器旁，便于相互之间的数据线连接。

4.根据权利要求1所述的一种港口冬季除尘自动上水对接装置的控制系统，其特征在于：所述的自动上水对接装置包括堆料机、钢轨、水缆卷盘、视频监控器、自动上水对接机构、防撞报警装置、喷枪站点及电控箱，在所述的钢轨上设置有堆料机，堆料机在动力装置的牵引作用下沿着钢轨做直线往复运动，在堆料机侧板的上端面上设置有水缆卷盘，水缆卷盘上的水缆管道随堆料机的往复运动而进行收放；在堆料机侧板的上端面上还间隔设置有视频监控器，在堆料机的侧板侧面设置有自动上水对接机构，在自动上水对接机构上设置有防撞报警装置；所述的喷枪站点间隔均布在钢轨的一侧，用于自动上水对接机构在不同的位置点进行接口的对接与驳离，在堆料机的侧板上还安装有电控箱。

5.根据权利要求4所述的一种港口冬季除尘自动上水对接装置的控制系统，其特征在于：所述自动上水对接机构包括底端平台、竖直偏差补偿机构、水平偏差补偿机构、伸缩对接机构、夹取机构及拨叉机构，所述的底端平台焊接固定于堆料机侧板上，竖直偏差补偿机构固定于底端平台上，在竖直偏差补偿机构上安装有在其上升降的水平偏差补偿机构，在水平偏差补偿机构的端部铰装有在其上水平伸缩的伸缩对接机构，在水平偏差补偿机构与伸缩对接机构之间铰接回转推杆，在伸缩对接机构的末端上下相对焊接有夹取机构，在两个夹取机构上夹装有移动端，移动端的一端连接水缆卷盘上的水缆，移动端的另一端用于对接或驳离喷枪站点，在位于下端的夹取机构上设置有拨叉机构，该拨叉机构用于对移动端进行固定。

6.根据权利要求5所述的一种港口冬季除尘自动上水对接装置的控制系统，其特征在于：所述竖直偏差补偿机构、水平偏差补偿机构以及伸缩对接机构的伸缩均由电动推杆实现，夹取机构由电动推杆驱动的两个相铰装的夹手实现，拨叉机构由安装在步进电机上的拨叉杆以及驱动步进电机进行伸缩的电动推杆构成，在电动推杆及步进电机的作用下，使拨叉杆插装在移动端的插孔内。

7.一种港口冬季除尘自动上水对接装置的控制方法，其特征在于：该控制方法基于权利要求1-4任一所述的港口冬季除尘自动上水对接装置的控制系统实现，其包括如下步骤：

第一步：堆料机行进过程中选取合适的喷枪站点；

第二步：选取好喷枪站点后，自动上水对接机构夹取移动端与喷枪站点的固定端对接；

第三步，移动端与喷枪站点的固定端对接后，自动上水对接机构恢复到初始状态，堆料机前行，水缆卷盘开始放卷动作，对煤堆进行喷洒；

第四步：喷洒完成后，堆料机再次退回到喷枪站点，自动上水对接机构夹取移动端与喷枪站点的固定端进行驳离，运行到最初状态，堆料机进行下一个工作循环；

所述自动上水对接机构包括底端平台、竖直偏差补偿机构、水平偏差补偿机构、伸缩对接机构、夹取机构及拨叉机构，所述的底端平台焊接固定于堆料机侧板上，竖直偏差补偿机构固定于底端平台上，在竖直偏差补偿机构上安装有在其上升降的水平偏差补偿机构，在水平偏差补偿机构的端部铰装有在其上水平伸缩的伸缩对接机构，在水平偏差补偿机构与伸缩对接机构之间铰接回转推杆，在伸缩对接机构的末端上下相对焊接有夹取机构，在两个夹取机构上夹装有移动端，移动端的一端连接水缆卷盘上的水缆，移动端的另一端用于对接或驳离喷枪站点，在位于下端的夹取机构上设置有拨叉机构，该拨叉机构用于对移动端进行固定；

所述竖直偏差补偿机构、水平偏差补偿机构以及伸缩对接机构的伸缩均由电动推杆实现，夹取机构由电动推杆驱动的两个相铰装的夹手实现，拨叉机构由安装在步进电机上的拨叉杆以及驱动步进电机进行伸缩的电动推杆构成，在电动推杆及步进电机的作用下，使拨叉杆插装在移动端的插孔内。

8.根据权利要求7所述的一种港口冬季除尘自动上水对接装置的控制方法，其特征在于：所述堆料机行进过程中选取合适的喷枪站点的方法为：

设堆料机距离A喷枪站点的距离为a米，距离B喷枪站点的距离为b米，A喷枪站点到B喷枪站点的距离为100米，通过水平方向的激光测距传感器测距；

当堆料机停驻在A喷枪站点与B喷枪站点之间，激光测距a<50，则堆料机行走到B喷枪站点；

当堆料机停驻在A喷枪站点与B喷枪站点之间，激光测距a>50，则堆料机行走到A喷枪站点；

当堆料机停驻在A喷枪站点与B喷枪站点之间，激光测距a＝50，选喷枪站点A、B编码大值为喷枪站点，依据不同喷枪站点的编码，选择编码大的数值点作为堆料机的喷枪站点。

9.根据权利要求7所述的一种港口冬季除尘自动上水对接装置的控制方法，其特征在于：所述自动上水对接机构夹取移动端与喷枪站点的固定端对接的方法为：

当堆料机停驻时，自动上水对接装置控制器接收到输入信号，控制回转推杆动作，使水平偏差补偿机构与伸缩对接机构呈90度；如果水平偏差补偿机构与伸缩对接机构呈90度，则通过竖直方向的激光测距传感器测量距离喷枪站点上固定端的竖直偏差补偿值，如果水平偏差补偿机构与伸缩对接机构未呈90度，则继续控制回转推杆转动；

当竖直方向测量偏差距离为0，则水平方向的激光测距传感器测量距离喷枪站点上固定端的水平偏差补偿值；如果竖直方向测量偏差距离不为0，则根据竖直方向测量偏差距离值，自动上水对接装置控制器控制竖直偏差补偿机构进行补偿；

当水平方向测量偏差距离为0，则启动自动上水对接装置控制器驱动夹取机构夹取移动端使其与固定喷枪站点上固定端对接；如果水平方向测量偏差距离不为0，则根据水平偏差方向测量距离值，自动上水对接装置控制器控制水平偏差补偿机构进行补偿。

10.根据权利要求9所述的一种港口冬季除尘自动上水对接装置的控制方法，其特征在于：所述通过竖直方向的激光测距传感器测量距离喷枪站点上固定端的竖直偏差补偿值的方法为：

竖直方向的激光测距传感器通过螺栓固定在竖直偏差补偿机构上，喷枪站点的固定端与堆料机上侧板边沿处于水平状态，通过竖直方向的激光测距传感器发出的光束照射到堆料机侧板边沿即可测量竖直方向的偏差距离，该竖直方向的偏差距离值为竖直偏差补偿值；

所述水平方向的激光测距传感器测量距离喷枪站点上固定端的水平偏差补偿值的方法为：

水平方向的激光测距传感器通过螺栓固定在水平偏差补偿机构上，喷枪站点的位置固定，通过水平方向的激光测距传感器发出的光束照射到第一个喷枪站点位置的标定点即可测量水平方向的偏差距离，该水平方向的偏差距离为水平偏差补偿值。

11.根据权利要求7所述的一种港口冬季除尘自动上水对接装置的控制方法，其特征在于：移动端与喷枪站点的固定端对接后，使自动上水对接机构恢复到初始状态的方法为：

自动上水对接装置控制器控制夹取机构的移动端与固定喷枪站点上固定端进行对接；当驾驶人员通过视频监控看到移动端与固定端连接后，拨叉机构中电动推杆驱动步进电机向前伸出；

当步进电机在电动推杆的作用下行走一定距离后，会触发步进电机带动拨叉装置拨动移动端上的拨叉旋转一定角度，使移动端与固定端锁紧；而后步进电机缩回；

当移动端与固定端对接锁紧后，自动上水对接装置控制器会控制伸缩对接机构缩回，此时水缆接口已经对接到喷枪站点；自动上水对接装置控制器会控制回转推杆动作，使水平偏差补偿机构与伸缩对接机构呈0度，复位到初始状态。

12.根据权利要求7所述的一种港口冬季除尘自动上水对接装置的控制方法，其特征在于：自动上水对接机构夹取移动端与喷枪站点的固定端进行驳离，运行到最初状态的方法为：

当堆料机退回到喷枪站点时，自动上水对接装置控制器控制回转推杆动作，使水平偏差补偿机构与伸缩对接机构呈90度；水平方向的激光测距传感器测量执行机构距离喷枪站点上固定端的水平偏差补偿值，竖直方向的激光测距传感器测量执行机构距离喷枪站点上固定端的竖直偏差补偿值；

当水平偏差补偿值与竖直偏差补偿值均为0，此时自动上水对接装置控制器会控制伸缩机构推杆伸出对喷枪站点上接口处的移动端口进行夹取；

当检测到夹取机构执行器已经夹取喷枪站点上接口处的移动端后，拨叉机构中的电动推杆驱动步进电机往外伸出；

步进电机伸出到位后，会触发步进电机带动拨叉机构拨动移动端上的拨叉逆向旋转一定角度，使移动端与固定端驳离；当驾驶人员通过视频监控看到分离之后，自动上水对接装置控制器会控制回转推杆推动伸缩对接机构运行90度，即回转推杆恢复到原始状态，堆料机启动前行，进入下一个驻车区域，进行下一个循环。