CN114995369A - 一种矿井共享运输系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及煤矿运输系统技术领域，具体涉及一种矿井运输系统及其控制方法。矿井运输系统包括：矿用运输车，适于运输物料，且其上装有定位模块、自动行驶模块和复位模块，复位模块适于作业人员手动启动，矿用运输车设有自动模式和遥控模式；控制终端，与定位模块、自动行驶模块以及复位模块通讯连接；多个车辆停驻点，沿矿用运输车的行驶路径分布；多个视觉捕捉模块，沿矿用运输车的行驶路径分布且皆与控制终端通讯连接，视觉捕捉模块适于实时监测所在位置的路况；多个需求发送模块，分布在各个作业地点，需求发送模块与控制终端通讯连接。大幅缩短了响应时间，提高了配车效率；并且，部分作业地点采用机械代替人工，降低了作业风险和劳动强度。

Description

一种矿井共享运输系统

技术领域

本发明涉及煤矿运输系统技术领域，具体涉及一种矿井运输系统及其控制方法。

背景技术

矿井生产、维护所需的物料均来自地面空间，从地面运回的设备、人员、物料等皆需通过矿井运输系统分配给井下各处。矿井井田面积可达到100km2以上，因为生产组织的需要，作业人员分布在井田的各个地点，这些地点在作业过程中都存在运输需求。

现有矿车调度依赖井下人员用电话或其他方式联系调度室进行配车，中心化分配效率低，响应不够及时，跑空车、窝车等情况经常出现。另外，有的环境复杂的地方没有设备运输，完全依靠人工运输，作业人员存在较大的安全风险，并且工人劳动强度较大。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中井下运输系统配车效率低、响应慢，以及部分作业地点存在较大安全风险、工人劳动强度较大的缺陷，从而提供一种矿井共享运输系统及其控制方法。

本发明提供的矿井共享运输系统，包括：

矿用运输车，适于运输物料，且其上装有定位模块、自动行驶模块和复位模块，所述复位模块适于作业人员手动启动，所述矿用运输车设有自动模式和遥控模式；

控制终端，与所述定位模块、自动行驶模块以及复位模块通讯连接；

多个车辆停驻点，沿所述矿用运输车的行驶路径分布；

多个视觉捕捉模块，沿所述矿用运输车的行驶路径分布且皆与所述控制终端通讯连接，所述视觉捕捉模块适于实时监测所在位置的路况；

多个需求发送模块，分布在各个作业地点，所述需求发送模块与所述控制终端通讯连接；

所述控制终端适于在接收到所述需求发送模块的信号时，根据定位模块的反馈信号发送命令给所述自动行驶模块以控制所述矿用运输车沿固定的闭环线路行进至该作业地点邻近的车辆停驻点；且适于在接收到所述复位模块的信号时，根据定位模块的反馈信号发送命令给所述自动行驶模块以控制所述矿用运输车沿固定的闭环线路返回起始点；还适于根据所述视觉捕捉模块反馈的信号控制所述矿用运输车避让或前进。

可选的，所述矿用运输车上还设有电量监控模块，所述电量监控模块与所述控制终端通讯连接，还包括：

充电室，适于为所述矿用运输车充电，所述控制终端适于在接收到所述电量监控模块的电量不足信号时，发送命令给自动行驶模块以控制所述矿用运输车行驶至所述充电室进行充电。

可选的，还包括：

资格验证模块，设于所述需求发送模块与控制终端之间，适于判断发送需求信号的驾驶员的驾驶资质，且在驾驶资质合格时将需求信号传达给控制终端并在驾驶资质不合格时阻断需求信号。

可选的，还包括：

多个反光带，沿所述矿用运输小车的行驶路径分布，适于反光至所述视觉捕捉模块。

本发明提供的矿井共享运输系统的控制方法，具体如下：

控制终端接收需求发送模块发送的需求信号，并根据定位模块的反馈信号发送命令给当前时刻处于空闲状态的矿用运输车的自动驾驶模块，以控制所述矿用运输车沿固定的闭环线路向目标车辆停驻点行进；

在所述矿用运输车行进过程中，控制终端接收视觉捕捉模块发送的信号，控制矿用运输车继续前进或原地避让；

在所述矿用运输车到达目标车辆停驻点时，控制终端发送命令给自动驾驶模块以控制矿用运输车停止运行；

在所述矿用运输车使用完毕归位后，控制终端接收复位模块的信号，并根据定位模块的反馈信号发送命令给所述自动行驶模块以控制所述矿用运输车沿固定的闭环线路返回起始点。

可选的，所述需求发送模块先将需求信号发送给资格验证模块进行判断，若对应驾驶员的驾驶资质合格时再将需求信号传达给所述控制终端，否则阻断需求信号。

可选的，所述控制终端在接收到电量监控模块的电量不足信号时，发送命令给自动行驶模块以控制所述矿用运输车行驶至充电室进行充电。

本发明技术方案，具有如下优点：

1.本发明提供的矿井共享运输系统，包括矿用运输车、控制终端、车辆停驻点、视觉捕捉模块、需求发送模块，矿用运输车上装有定位模块、自动行使模块以及复位模块，控制终端在接收到所述需求发送模块的信号时，根据定位模块的反馈信号发送命令给所述自动行驶模块以控制所述矿用运输车沿固定的闭环线路行进至该作业地点邻近的车辆停驻点；控制终端在接收到所述复位模块的信号时，根据定位模块的反馈信号发送命令给所述自动行驶模块以控制所述矿用运输车沿固定的闭环线路返回起始点；控制终端根据所述视觉捕捉模块反馈的信号控制所述矿用运输车避让或前进。如此，只要控制终端接收到需求信号时，便会立即分配空闲状态的车行进至对应作业地点临近的车辆停驻点处，大幅缩短了响应时间，提高了配车效率；并且，整个过程自动化完成，节省了人力。另外，在环境复杂的作业地点，作业人员可以通过遥控控制矿用运输车进行物料的搬运，采用机械代替人工，降低了作业风险，并且大幅降低了工人劳动强度。

2.本发明提供的矿井共享运输系统，设有电量监控模块和充电室，当矿用运输车电量不足时，电量监控模块会发送电量不足信号给控制终端，控制终端能够控制矿用运输车行驶至充电室进行充电，这样保证了矿用运输车的续航能力，大幅减少矿用运输车在中途缺电的情况发生，从而保证了配车效率，进而保证生产效率。

3.本发明提供的矿井共享运输系统，设有资格验证模块，设于需求发送模块与控制终端之间，适于判断发送需求信号的驾驶员的驾驶资质，且在驾驶资质合格时将需求信号传达给控制终端并在驾驶资质不合格时阻断需求信号，能够在一定程度上减少驾驶员发送了需求命令但不到车辆停驻点取车、驾驶员未将车辆还至行驶路线上等不良情况的发生，保证整个运输系统运行的流畅。

4.本发明提供的矿井共享运输系统的控制方法，能够保证矿用运输车沿固定的闭环线路向目标车辆停驻点行进，并且能够保证矿用运输车根据实时路况前进或原地避让，同时也能保证矿用运输车在复位后沿固定线路返回起始点，如此确保了整个系统运输系统能够顺畅的进行，从而保证配车效率，进而保证生产效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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1的矿井运输系统的构成示意图；

图2为本发明实施例1的矿井运输系统的工作流程图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例1

参照图1，本实施例提供一种矿井共享运输系统，包括：

矿用运输车，适于运输物料，且其上装有定位模块、自动行驶模块和复位模块，复位模块适于作业人员手动启动，矿用运输车设有自动模式和遥控模式；当作业人员用车完毕后，手动启动复位模块；

控制终端，与定位模块、自动行驶模块以及复位模块通讯连接；

多个车辆停驻点，沿矿用运输车的行驶路径分布；

多个视觉捕捉模块，沿矿用运输车的行驶路径分布且皆与控制终端通讯连接，视觉捕捉模块适于实时监测所在位置的路况；

多个需求发送模块，分布在各个作业地点，需求发送模块与控制终端通讯连接；

控制终端适于在接收到需求发送模块的信号时，根据定位模块的反馈信号发送命令给自动行驶模块以控制矿用运输车沿固定的闭环线路行进至该作业地点邻近的车辆停驻点；且适于在接收到复位模块的信号时，根据定位模块的反馈信号发送命令给自动行驶模块以控制矿用运输车沿固定的闭环线路返回起始点；还适于根据视觉捕捉模块反馈的信号控制矿用运输车避让或前进。

本实施例的矿井共享运输系统，只要控制终端接收到需求信号时，便会立即分配空闲状态的车行进至对应作业地点临近的车辆停驻点处，大幅缩短了响应时间，提高了配车效率；并且，整个过程自动化完成，节省了人力。另外，在环境复杂的作业地点，作业人员可以通过遥控控制矿用运输车进行物料的搬运，采用机械代替人工，降低了作业风险，并且大幅降低了工人劳动强度。

如下通过数据对本实施例的矿井共享运输系统的经济效益进行说明：

1）节省人员工效、产生效益：

根据国内煤矿相关调研数据，煤矿平均年工作日350个以上，以中厚煤层年产200万吨矿井而言，矿井平均掘进工作面为3个，综采工作面2个，其他零散作业地点3处，运料为早中班，其中每个矿井假设每班不能用集中运输解决物料运输3吨，一线平均日工300元，则经济指标计算比较如下：

矿井如布置3辆矿用运输车每运输3吨货物，行驶3.0km，总耗时1小时，需3人，工时3小时；同样条件下人工运料：每运输3吨货物，行走3.0km，需分6次进行，总耗时6小时，每次10人，工时10×6=60小时；

那么，有如下计算：

每班提高工效=60小时/3小时=20倍；

每天节省工时=（每班60小时-每班3小时）×一天2个运料班=114工时；

每年节省工时=114×350=39900小时

每年节省工资=39900小时/8小时工作制×300=149.63万元

而三辆矿用运载车购置加上年系统维护费不足150万元，可以使用5年，则五年可节约资金：149.63×5-200=598.15万元。

2）全国煤矿应用、产生效益

同时考虑到其最适宜的应用范围为占比55%薄煤层与中厚煤层，在这种煤层赋存条件下因为不方便大规模机械作业，故而用工较多。全国煤矿数量5300座，假设平均煤矿有100人以上从事搬运工作，因为考虑到使用机械代替人工，可以降低事故风险，故而在人工替代角度考虑，集群式巡检机器人在矿山企业的市场规模约为53万人×10万元（平均年工资）=530亿元×55%非厚煤层=291.5亿元。

本实施例中，矿用运输车为智能运输车，其具有高适应性车体，即在矿井不良运输环境下最大限度地满足矿井运输需求；同时，采用安全性更高的防爆磷酸铁锂电池。同时将电池箱体固定于高强框架中部，车体外部设置吸能缓冲结构，并在关键部位充填高分子发泡材料，保证电池在极端条件下的安全。本实施例中矿用运输车采用履带车，能够更好的适应井下复杂的路面环境。

本实施例中，定位模块采用激光雷达进行定位；其他实施例中，也可采用GPS等其他方式进行定位。

本实施例中，自动行驶模块根据定位模块反馈的位置信号和视觉捕捉模块反馈的视觉信号，采用经典A*算法规划矿用运输车的行进路径。其他实施例中，自动行驶模块也可采用其他常用算法。

进一步的，矿用运输车上还设有电量监控模块，电量监控模块与控制终端通讯连接，本实施例的矿井共享运输系统还包括充电室，适于为矿用运输车充电，控制终端适于在接收到电量监控模块的电量不足信号时，发送命令给自动行驶模块以控制矿用运输车行驶至充电室进行充电。当矿用运输车电量不足时，电量监控模块会发送电量不足信号给控制终端，控制终端能够控制矿用运输车行驶至充电室进行充电，这样保证了矿用运输车的续航能力，大幅减少矿用运输车在中途缺电的情况发生，从而保证了配车效率，进而保证生产效率。

进一步的，本实施例的矿井共享运输系统还包括资格验证模块，设于需求发送模块与控制终端之间，适于判断发送需求信号的驾驶员的驾驶资质，且在驾驶资质合格时将需求信号传达给控制终端并在驾驶资质不合格时阻断需求信号。能够在一定程度上减少驾驶员发送了需求命令但不到车辆停驻点取车、驾驶员未将车辆还至行驶路线上等不良情况的发生，保证整个运输系统运行的流畅。具体实施时，可根据相关操作规程，向作业人员发放运输车控制卡，实行积分记录及授权控制卡使用，以用来提高用车效率，减少盲目占用车辆运力。

进一步的，本实施例的矿井共享运输系统还包括多个反光带，沿矿用运输小车的行驶路径分布，适于反光至视觉捕捉模块。具体的，可每隔20m设置一个反光带，辅助视觉捕捉模块进行实时路况图像捕捉。

参照图2，基于上述具体的实施方法，本实施例的矿井共享运输系统的详细工作过程如下：

1）作业人员手动启动需求发送模块，发起用车需求；

2）资格验证模块收到用车需求信号，同时对需求发起人的资格进行审核，如果驾驶资质合格时将需求信号传达给控制终端，如果驾驶资质不合格时阻断需求信号；

3）控制终端收到需求信号，并发送启动命令给当前时刻处于空闲状态的矿用运输车的自动行驶模块；

4）控制终端根据定位模块的反馈信号，发送行走命令给自动行驶模块，使矿用运输车沿固定的闭环线路行驶至需求发起人所在位置就近的车辆停驻点，并且行驶过程中，控制终端根据视觉捕捉模块的反馈信号控制矿用运输车避让或前进；

5）待矿用运输车到达指定车辆停驻点时，控制终端发送命令给需求发起人所在作业地点，提醒需求发起人车辆已到达；

6）需求发起人到指定车辆停驻点，并遥控矿用运输车运输货物；

7）矿用运输车使用完毕后，需求发起人将其遥控至固定的闭环线路上，并手动启动复位模块；

8）控制终端收到复位模块发送的复位信号后，发送命令给自动行驶模块，以控制矿用运输车沿固定的闭环线路返回起始点。

实施例2

参照图2，本实施例提供一种矿井共享运输系统的控制方法，具体如下：

控制终端接收需求发送模块发送的需求信号，并根据定位模块的反馈信号发送命令给当前时刻处于空闲状态的矿用运输车的自动驾驶模块，以控制矿用运输车沿固定的闭环线路向目标车辆停驻点行进；

在矿用运输车行进过程中，控制终端接收视觉捕捉模块发送的信号，控制矿用运输车继续前进或原地避让；

在矿用运输车到达目标车辆停驻点时，控制终端发送命令给自动驾驶模块以控制矿用运输车停止运行；

在矿用运输车使用完毕归位后，控制终端接收复位模块的信号，并根据定位模块的反馈信号发送命令给自动行驶模块以控制矿用运输车沿固定的闭环线路返回起始点。

本实施例的矿井共享运输系统的控制方法能够保证矿用运输车沿固定的闭环线路向目标车辆停驻点行进，并且能够保证矿用运输车根据实时路况前进或原地避让，同时也能保证矿用运输车在复位后沿固定线路返回起始点，如此确保了整个系统运输系统能够顺畅的进行，从而保证配车效率，进而保证生产效率。

具体的，需求发送模块先将需求信号发送给资格验证模块进行判断，若对应驾驶员的驾驶资质合格时再将需求信号传达给控制终端，否则阻断需求信号。

具体的，控制终端在接收到电量监控模块的电量不足信号时，发送命令给自动行驶模块以控制矿用运输车行驶至充电室进行充电。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (7)

1.一种矿井共享运输系统，其特征在于，包括：

矿用运输车，适于运输物料，且其上装有定位模块、自动行驶模块和复位模块，所述复位模块适于作业人员手动启动，所述矿用运输车设有自动模式和遥控模式；

控制终端，与所述定位模块、自动行驶模块以及复位模块通讯连接；

多个车辆停驻点，沿所述矿用运输车的行驶路径分布；

多个视觉捕捉模块，沿所述矿用运输车的行驶路径分布且皆与所述控制终端通讯连接，所述视觉捕捉模块适于实时监测所在位置的路况；

多个需求发送模块，分布在各个作业地点，所述需求发送模块与所述控制终端通讯连接；

所述控制终端适于在接收到所述需求发送模块的信号时，根据定位模块的反馈信号发送命令给所述自动行驶模块以控制所述矿用运输车沿固定的闭环线路行进至该作业地点邻近的车辆停驻点；且适于在接收到所述复位模块的信号时，根据定位模块的反馈信号发送命令给所述自动行驶模块以控制所述矿用运输车沿固定的闭环线路返回起始点；还适于根据所述视觉捕捉模块反馈的信号控制所述矿用运输车避让或前进。

2.根据权利要求1所述的矿井共享运输系统，其特征在于，所述矿用运输车上还设有电量监控模块，所述电量监控模块与所述控制终端通讯连接，还包括：

充电室，适于为所述矿用运输车充电，所述控制终端适于在接收到所述电量监控模块的电量不足信号时，发送命令给自动行驶模块以控制所述矿用运输车行驶至所述充电室进行充电。

3.根据权利要求1所述的矿井共享运输系统，其特征在于，还包括：

资格验证模块，设于所述需求发送模块与控制终端之间，适于判断发送需求信号的驾驶员的驾驶资质，且在驾驶资质合格时将需求信号传达给控制终端并在驾驶资质不合格时阻断需求信号。

4.根据权利要求1-3任一项所述的矿井共享运输系统，其特征在于，还包括：

多个反光带，沿所述矿用运输小车的行驶路径分布，适于反光至所述视觉捕捉模块。

5.一种矿井共享运输系统的控制方法，其特征在于：

控制终端接收需求发送模块发送的需求信号，并根据定位模块的反馈信号发送命令给当前时刻处于空闲状态的矿用运输车的自动驾驶模块，以控制所述矿用运输车沿固定的闭环线路向目标车辆停驻点行进；

在所述矿用运输车行进过程中，控制终端接收视觉捕捉模块发送的信号，控制矿用运输车继续前进或原地避让；

在所述矿用运输车到达目标车辆停驻点时，控制终端发送命令给自动驾驶模块以控制矿用运输车停止运行；

在所述矿用运输车使用完毕归位后，控制终端接收复位模块的信号，并根据定位模块的反馈信号发送命令给所述自动行驶模块以控制所述矿用运输车沿固定的闭环线路返回起始点。

6.根据权利要求5所述的矿井共享运输系统的控制方法，其特征在于：

所述需求发送模块先将需求信号发送给资格验证模块进行判断，若对应驾驶员的驾驶资质合格时再将需求信号传达给所述控制终端，否则阻断需求信号。

7.根据权利要求5所述的矿井共享运输系统的控制方法，其特征在于：

所述控制终端在接收到电量监控模块的电量不足信号时，发送命令给自动行驶模块以控制所述矿用运输车行驶至充电室进行充电。

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