CN115032010A - 一种基于5g网络矿山井下不停车智能取样控制方法及系统 - Google Patents
一种基于5g网络矿山井下不停车智能取样控制方法及系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115032010A CN115032010A CN202210439242.5A CN202210439242A CN115032010A CN 115032010 A CN115032010 A CN 115032010A CN 202210439242 A CN202210439242 A CN 202210439242A CN 115032010 A CN115032010 A CN 115032010A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- sampling
- data information
- ore
- real time
- mine
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000005070 sampling Methods 0.000 title claims abstract description 221
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 37
- 230000003137 locomotive effect Effects 0.000 claims description 129
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 80
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims description 16
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims description 10
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 8
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 claims description 5
- 238000005065 mining Methods 0.000 claims description 5
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 5
- 208000027418 Wounds and injury Diseases 0.000 abstract description 3
- 230000006378 damage Effects 0.000 abstract description 3
- 208000014674 injury Diseases 0.000 abstract description 3
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 20
- 239000000463 material Substances 0.000 description 20
- 238000012806 monitoring device Methods 0.000 description 17
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 12
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 10
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 8
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 4
- 206010014357 Electric shock Diseases 0.000 description 3
- 238000012790 confirmation Methods 0.000 description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 238000003556 assay Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000010835 comparative analysis Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 230000003203 everyday effect Effects 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 1
- 238000004901 spalling Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
- G01N1/02—Devices for withdrawing samples
- G01N1/04—Devices for withdrawing samples in the solid state, e.g. by cutting
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21F—SAFETY DEVICES, TRANSPORT, FILLING-UP, RESCUE, VENTILATION, OR DRAINING IN OR OF MINES OR TUNNELS
- E21F17/00—Methods or devices for use in mines or tunnels, not covered elsewhere
- E21F17/18—Special adaptations of signalling or alarm devices
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P90/00—Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
- Y02P90/02—Total factory control, e.g. smart factories, flexible manufacturing systems [FMS] or integrated manufacturing systems [IMS]
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Immunology (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Pathology (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Geology (AREA)
- Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
Abstract
本发明属于矿石取样技术领域，具体涉及一种基于5G网络矿山井下不停车智能取样控制方法及系统。本发明方案提供的基于5G网络矿山井下不停车智能取样控制方法，以及与所述方法相应的系统；有效解决了人工取样存在的触电、车辆伤害等安全风险，实现了矿山井下取样硐室无人自动取样、无人值守，达到减员增效，同时提高了企业生产管理和安全管理，提高矿山井下智能机器人应用技术水平，有利于提升企业形象、企业智能化水平、降低企业生产成本，从而增强企业竞争力、易于在相同或者相近行业进行推广及应用。
Description
技术领域
本发明属于矿石取样技术领域，具体涉及一种基于5G网络矿山井下不停车智能取样控制方法及系统。
背景技术
现目前，矿山井下有轨运输区域取样属于井下矿山危险场所，现场环境伴随着高温、高粉尘、高噪音等危险因素，工作人员不宜长期值守。深井现场工作至少需要双人作业，占用人力资源，且每天出入井下，耗时长，行车安全隐患多。运矿通过架线式电机车牵引矿车，人员在取样过程中可能存在触电的风险；同时由于取样人员在轨道运输区域作业，且取样过程是在机车运行中进行，存在一定的安全风险。
随着智慧矿山的提出，实现机器人自动取样，减少井下工作人员作业是以人为本的体现，同时也是企业发展的需要。目前国内外在井下有轨运输自动取样机械手方面应用尚处于空白。
因此，针对上述的技术问题缺陷；急需设计和开发一种基于5G网络矿山井下不停车智能取样控制方法及系统。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种基于5G网络矿山井下不停车智能取样控制方法；
本发明的第二目的在于提供一种基于5G网络矿山井下不停车智能取样控制系统；
本发明的第一目的是这样实现的：所述方法具体包括如下步骤：
实时获取待取样矿车数据信息，并对所述数据信息进行实时传送，根据所述数据信息控制匹配的储料桶旋转至矿石样品接取处；
获取矿石样品数据信息，并实时传送及分析处理所述矿石样品数据信息，定位出矿石块度大小以及可抓取半径范围；
实时定位取样区域和取样时间，并根据控制指令实时完成对矿石进行取样抓取。
本发明的的第二目的是这样实现的：所述系统具体包括：
第一获取单元，用于实时获取待取样矿车数据信息，并对所述数据信息进行实时传送，根据所述数据信息控制匹配的储料桶旋转至矿石样品接取处；
第二获取单元，用于获取矿石样品数据信息，并实时传送及分析处理所述矿石样品数据信息，定位出矿石块度大小以及可抓取半径范围；
定位取样单元，用于实时定位取样区域和取样时间，并根据控制指令实时完成对矿石进行取样抓取。
本发明方案提供的基于5G网络矿山井下不停车智能取样控制方法，实时获取待取样矿车数据信息，并对所述数据信息进行实时传送，根据所述数据信息控制匹配的储料桶旋转至矿石样品接取处；获取矿石样品数据信息，并实时传送及分析处理所述矿石样品数据信息，定位出矿石块度大小以及可抓取半径范围；实时定位取样区域和取样时间，并根据控制指令实时完成对矿石进行取样抓取，以及与所述方法相应的系统；可以根据机车控制系统服务器或二维码扫描提供溜井信息、矿石品位信息及电机车车辆信息，激光测速仪测量电机车运行速度，双目摄像机采集电机车及其牵引的矿车3D图像信息，电机车及其牵引的矿车通过取样平台附近时，由双目摄像机拍摄，获取矿车内矿石分布图形和三位成像立体数据，传入工控机经过处理后，分析每节矿车内的矿石分布图形，并精确定位直径小于45mm颗粒矿石所在区域，给出合适的取样点及其三维坐标，并计算出取样时间，并通过TCP/IP通讯将信号反馈给PLC控制单元，由PLC控制单元控制旋转储料装置和取样机器人动作，从而完成取样。如遇特殊情况时，人员可通过取样机器人控制系统客户端远程停止取样机器人工作，通过机车控制系统服务器远程停止机车，保障设备及人员安全，并发出报警。相对于人工取样模式，本发明对每节矿车都进行取样，样品更多，检验结果更加准确，为矿石运输提供了更加准确的信息，检验结果通过客户端进行发布，效率更高。本发明为后期企业实现矿石运输自动分装分运及机车控制系统全自动化提供了可能，本发明减少井下作业人数至少每班2人，每天6人，还有效解决了人工取样存在的触电、车辆伤害、冒顶片帮等安全风险，同时提高了企业生产管理和安全管理。
附图说明
图1为本发明一种基于5G网络矿山井下不停车智能取样控制方法流程示意图；
图2为本发明一种基于5G网络矿山井下不停车智能取样控制方法之控制架构连接示意图；
图3为本发明一种基于5G网络矿山井下不停车智能取样控制方法之具体实施例方法步骤流程示意图；
图4为本发明一种基于5G网络矿山井下不停车智能取样控制系统架构示意图；
图中：
1-双目摄像机；2-工控机；3- PLC控制单元；4-机车及其牵引的矿车；5-机车控制系统服务器；6-二维码标牌；7-取样机器人；8-抓取装置；9-二维码扫描仪；10-视频监控装置；11-电子安全围栏；12-激光测速仪；13-储料桶；14-旋转储料装置；15-速度编码器；16-位置传感器。
具体实施方式
下面将结合附图与实施例对本发明做进一步的说明，但不以任何方式对本发明加以限制，基于本发明教导所作的任何变更或改进，均属于本发明之保护范围。
如图1-3所示，本发明提供一种基于5G网络矿山井下不停车智能取样控制方法，所述方法具体包括如下步骤：
S1、实时获取待取样矿车数据信息，并对所述数据信息进行实时传送，根据所述数据信息控制匹配的储料桶旋转至矿石样品接取处；
S2、获取矿石样品数据信息，并实时传送及分析处理所述矿石样品数据信息，定位出矿石块度大小以及可抓取半径范围；
S3、实时定位取样区域和取样时间，并根据控制指令实时完成对矿石进行取样抓取。
所述待取样矿车数据信息具体为：溜井数据信息、矿石品位数据信息以及电机车车辆数据信息。
所述矿石样品数据信息，具体为：矿车内矿石分布图形，三位成像立体数据信息。
所述步骤获取矿石样品数据信息，并实时传送及分析处理所述矿石样品数据信息，定位出矿石块度大小以及可抓取半径范围之中，还包括如下步骤：
S21、实时获取矿车的行驶速度数据信息。
所述步骤获取矿石样品数据信息，并实时传送及分析处理所述矿石样品数据信息，定位出矿石块度大小以及可抓取半径范围之中，还包括如下步骤：
S31、实时判定所述矿石样品数据信息是否符合取样条件。
所述步骤获取矿石样品数据信息，并实时传送及分析处理所述矿石样品数据信息，定位出矿石块度大小以及可抓取半径范围之后，还包括如下步骤：
S4、可视化显示取样控制过程，并对异常情况进行实时预警。
如图4所示，本发明还提供一种基于5G网络矿山井下不停车智能取样控制系统，所述系统具体包括：第一获取单元，用于实时获取待取样矿车数据信息，并对所述数据信息进行实时传送，根据所述数据信息控制匹配的储料桶旋转至矿石样品接取处；
第二获取单元，用于获取矿石样品数据信息，并实时传送及分析处理所述矿石样品数据信息，定位出矿石块度大小以及可抓取半径范围；
定位取样单元，用于实时定位取样区域和取样时间，并根据控制指令实时完成对矿石进行取样抓取。
所述待取样矿车数据信息具体为：溜井数据信息、矿石品位数据信息以及电机车车辆数据信息；
所述矿石样品数据信息，具体为：矿车内矿石分布图形，三位成像立体数据信息。
所述第二获取单元中，还设置有：第一获取模块，用于实时获取矿车的行驶速度数据信息；
所述定位取样单元中，还设置有：判定模块，用于实时判定所述矿石样品数据信息是否符合取样条件。
所述系统中，还设置有：可视及预警模块，用于可视化显示取样控制过程，并对异常情况进行实时预警。
也就是说，所述系统具体包括用于采集电机车及其牵引的矿车三维数据的双目摄像机、用于测量电机车及其牵引的矿车速度的激光测速仪；以及用于获取的电机车车辆数据信息和溜井数据信息、矿石品位数据信息的二维码扫描仪；所述二维码扫描仪获取到的数据信息发送至工控机，所述工控机根据所述获取到的数据信息实时控制旋转储料装置；
所述系统中还设置有PLC控制单元；通过所述PLC控制单元实时控制旋转储料装置转动，并实时将相应的储料桶旋转至矿石样品接取处；所述PLC控制单元控制机器人对于矿山样品进行实时取样抓取。
所述系统中还设有用于测量电机车及其牵引的矿车速度的激光测速仪。
所述系统中还设置有与旋转储料装置电性相连的速度编码器，所述速度编码器用于实时测量旋转储料装置的速度信息；以及设置有与旋转储料装置电性相连的位置传感器；所述位置传感器用于实时检测旋转储料装置的位置信息；
所述系统中，还设置有用于实时判定所述矿石样品数据信息是否符合取样条件的判定模块。
所述系统中，还设置有用于可视化显示取样控制过程，并对异常情况进行实时预警的视频监控装置。
具体地，在本发明实施例中，提供一种矿山井下5G+不停车智能取样控制技术，包括：5G网络通讯系统包含：5G网络基站、下沉企业UPF、5G边缘计算分离节点、防火墙、内网交换机、运营商核心网、5G通讯接口设备；
智能取样控制系统包含双目摄像机、激光测速仪、工控机、PLC控制单元、取样机器人、旋转储料装置等结构。
双目摄像机1，用于采集电机车及其牵引的矿车4的三维数据；
激光测速仪12，用于测量电机车及其牵引的矿车4的速度；
二维码标牌6，含有电机车车辆信息和溜井信息、矿石品位信息；二维码标牌6置于本地驾驶模式的电机车上；
机车控制系统服务器5内存储有机车远程驾驶模式下的电机车车辆信息和溜井信息、矿石品位信息；
二维码扫描仪9，安装在取样平台前，用于扫描二维码标牌6，并将扫描获取的电机车车辆信息和溜井信息、矿石品位信息发送至工控机2；
旋转储料装置14，与PLC控制单元3相连；其上放置有多个储料桶13；
工控机2，分别与机车控制系统服务器5、双目摄像机1、激光测速仪12、PLC控制单元3、二维码扫描仪9相连；
工控机2用于通过机车控制系统服务器5或二维码扫描仪9获取当前待取样电机车及其牵引的矿车4的电机车车辆信息和溜井信息、矿石品位信息，然后传输给PLC控制单元3，PLC控制单元3通过控制旋转储料装置14转动，将相应的储料桶13旋转至矿石样品接取处；
工控机2还用于根据双目摄像机1采集的三维数据和激光测速仪12测量的速度进行分析，分析每节矿车内的矿石分布图形，并精确定位直径小于45mm颗粒矿石所在区域，自动定位取样区域，并计算出取样时间，然后传输至PLC控制单元3；PLC控制单元3根据接收到的取样区域、取样时间，控制取样机器人7动作，并控制旋转储料装置14的转动；
取样机器人7，与PLC控制单元3相连，用于根据PLC控制单元3的指令抓取矿石并卸入对应的储料桶13中。
旋转储料装置14上放置的每个储料桶13标有不同的溜井号，将匹配当前矿车运输矿石溜井号的储料桶13旋转至旋转至矿石样品接取处。
具体地，还包括：速度编码器15，与旋转储料装置14相连，用于测量旋转储料装置14的速度信息；
位置传感器16，与旋转储料装置14相连，用于检测旋转储料装置14的位置信息；
速度编码器15和位置传感器16均与PLC控制单元3相连；
PLC控制单元3根据速度编码器15、位置传感器16传来的信息，控制旋转储料装置14的转速及测旋转位置，在取样时间前，将匹配当前矿车运输矿石溜井号的储料桶13旋转至旋转至矿石样品接取处。
取样机器人7通过安装在其机械臂上的抓取装置8抓取矿石样品。还包括视频监控装置10、取样机器人控制系统客户端17和电子安全围栏11；视频监控装置10用于视频监控取样现场情况；视频监控装置10、取样机器人控制系统客户端17均与工控机2相连；电子安全围栏11，与PLC控制单元3相连；
当视频监控装置10监控到现场如遇特殊情况时，通过工控机2发送信号至取样机器人控制系统客户端17，使得取样机器人控制系统客户端17下发急停指令，停止取样机器人7工作；并通过工控机2发送信号至机车控制系统服务器5，使得机车控制系统服务器5远程对电机车及其牵引的矿车4进行急停，同时，并顺序通过工控机2、PLC控制单元3发送信号至电子安全围栏11，使得电子安全围栏11中的报警器报警。
取样机器人控制系统客户端17还用于取样机器人7的运行监视，旋转储料装置14的参数设定和修改，电子安全围栏11的报警记录的显示，视频监控装置10的监控视频显示。
一辆电机车牵引8节矿车，当当前节矿车不满足取样条件，则对下一节矿车进行判断，判断其是否满足取样条件，以此类推。
根据上述技术还提供一种深井矿用机器人自动取样控制方法，具体包括如下步骤：
步骤1，机车远程驾驶模式时，工控机通过与机车控制系统服务器通讯获取当前待取样矿车的溜井信息、矿石品位信息以及电机车车辆信息；机车本地驾驶模式时，通过二维码扫描仪扫描二维码方式获取当前待取样矿车的溜井信息、矿石品位信息以及电机车车辆信息，并反馈给PLC控制单元，PLC控制单元通过控制旋转储料装置转动，将匹配的储料桶旋转至矿石样品接取处；
步骤2，电机车及其牵引的矿车通过取样平台附近时，通过双目摄像头和激光扫描分析，获取矿车内矿石分布图形和三位成像立体数据，激光测速仪获取当前矿车的行驶速度，并传输至智能取样核心控制系统进行分析；
步骤3，通过矿石智能识别定位系统算法分析，精确定位出矿石块度大小≦20mm×20mm×20mm且在机器手可抓取半径范围内的矿石区域；
步骤4，条件不满足则放弃当前矿车取样，下一节矿车返回执行步骤2；
步骤5，如果满足取样条件，则工控机向PLC控制单元反馈取样信息，自动定位取样区域及自动取样时间，PLC控制单元向取样机器人发送控制字指令，取样机器人通过控制抓取装置抓取矿石；
步骤6，抓取矿石完成，PLC控制单元控制取样机器人至卸料点，并将矿石卸至相应的储料桶中；
步骤7，当前节矿车取样完成，进行下一节矿车取样，并返回执行步骤2，直至8节矿车取样完成。
也就是说，一种矿山井下5G+不停车智能取样控制技术，包括：
5G网络通讯系统包含：5G网络基站、下沉企业UPF、5G边缘计算分离节点、防火墙、内网交换机、运营商核心网、5G通讯接口设备；
智能取样控制系统包含双目摄像机、激光测速仪、工控机、PLC控制单元、取样机器人、旋转储料装置等结构。
双目摄像机，用于采集电机车及其所牵引矿车矿石的三维数据；
激光测速仪，用于测量电机车及其牵引的矿车的速度；
二维码标牌，含有电机车车辆信息和溜井信息、矿石品位信息；二维码标牌置于本地驾驶模式的电机车上；
机车控制系统服务器内存储有机车远程驾驶模式下的电机车车辆信息和溜井信息、矿石品位信息；
二维码扫描仪，安装在取样平台前，用于扫描二维码标牌，并将扫描获取的电机车车辆信息和溜井信息、矿石品位信息发送至工控机；
旋转储料装置，与PLC控制单元相连；其上放置有多个储料桶；
工控机，分别与机车控制系统服务器、双目摄像机、激光测速仪、PLC控制单元、二维码扫描仪相连；
工控机用于通过机车控制系统服务器或二维码扫描仪获取当前待取样电机车及其牵引的矿车的电机车车辆信息和溜井信息、矿石品位信息，然后传输给PLC控制单元，PLC控制单元通过控制旋转储料装置转动，将相应的储料桶旋转至矿石样品接取处；
工控机还用于根据双目摄像机和线激光所成像的3D图像系统及所采集的三维数据，并结合激光测速仪所测量的当前车速进行综合分析，分析每节矿车内的矿石分布图形，并精确定位直径小于45mm颗粒矿石所在区域，自动定位取样区域，并计算出取样时间，然后传输至PLC控制单元；PLC控制单元根据接收到的取样区域、取样时间，控制取样机器人动作，并控制旋转储料装置的转动；
取样机器人，与PLC控制单元相连，用于根据PLC控制单元的指令抓取矿石并卸入对应的储料桶中。
旋转储料装置上放置的每个储料桶标有不同的溜井号，将匹配当前矿车运输矿石溜井号的储料桶旋转至旋转至矿石样品接取处。
旋转储料装置，还包括：
速度编码器，与旋转储料装置相连，用于测量旋转储料装置的速度信息；
位置传感器，与旋转储料装置相连，用于检测旋转储料装置的位置信息；
速度编码器和位置传感器均与PLC控制单元相连；
PLC控制单元根据速度编码器、位置传感器采集到的信息，控制旋转储料装置的转速及测旋转位置，在取样时间前，将匹配当前矿车运输矿石溜井号的储料桶旋转至旋转至矿石样品接取处。
取样机器人通过安装在其机械臂上的抓取装置抓取矿石。
智能取样控制系统还包括视频监控装置、取样机器人控制系统客户端和电子安全围栏；视频监控装置用于视频监控取样现场情况；视频监控装置、取样机器人控制系统客户端均与工控机相连；电子安全围栏，与PLC控制单元相连；
当视频监控装置监控到现场如遇特殊情况时，通过工控机发送信号至取样机器人控制系统客户端，使得取样机器人控制系统客户端下发急停指令，停止取样机器人工作；并通过工控机发送信号至机车控制系统服务器，使得机车控制系统服务器远程对电机车及其牵引的矿车进行急停，同时，并顺序通过工控机、PLC控制单元发送信号至电子安全围栏，使得电子安全围栏中的报警器报警。
取样机器人控制系统客户端还用于取样机器人的运行监视，旋转储料装置的参数设定和修改，电子安全围栏的报警记录的显示，视频监控装置的监控视频显示。
每辆电机车牵引8节矿车，如果当前节矿车有大块或不满足取样条件，智能取样控制系统则自动对下一节矿车内的矿石进行判断，判断其是否满足取样条件，以此类推。
本发明同时提供一种矿山井下5G+不停车智能取样控制技术，采用上述一种矿山井下5G+不停车智能取样控制技术，包括如下步骤：
步骤（1），机车远程驾驶模式时，工控机通过与机车控制系统服务器通讯获取当前待取样矿车的溜井信息、矿石品位信息以及电机车车辆信息；机车本地驾驶模式时，通过二维码扫描仪扫描二维码方式获取当前待取样矿车的溜井信息、矿石品位信息以及电机车车辆信息，并反馈给PLC控制单元，PLC控制单元通过控制旋转储料装置转动，将匹配的储料桶旋转至矿石样品接取处；
步骤（2），电机车及其牵引的矿车通过取样平台附近时，通过双目摄像头和激光扫描分析，获取矿车内矿石分布图形和三位成像立体数据，激光测速仪获取当前矿车的行驶速度，并传输至智能取样核心控制系统进行分析；
步骤（3），通过矿石智能识别定位系统算法分析，精确定位出矿石块度大小≦20mm×20mm×20mm且在机器手可抓取半径范围内的矿石区域；
步骤（4），条件不满足则放弃当前矿车取样，下一节矿车返回执行步骤（2）；
步骤（5），如果满足取样条件，则工控机向PLC控制单元反馈取样信息，自动定位取样区域及自动取样时间，PLC控制单元向取样机器人发送控制字指令，取样机器人通过控制抓取装置抓取矿石；
步骤（6），抓取矿石完成，PLC控制单元控制取样机器人至卸料点，并将矿石卸至相应的储料桶中；
步骤（7），当前节矿车取样完成，进行下一节矿车取样，并返回执行步骤（2），直至8节矿车取样完成。
本发明中，机车控制系统远程模式运行时，调度人员通过机车控制系统下发电机车车辆信息和溜井信息、矿石品位信息等运矿指令，并会上传至机车控制系统服务器。
优选，本发明在取样区域中选取合适的取样点及其三维坐标，并计算出最佳取样时间。
换言之，如图2所示，一种矿山井下5G+不停车智能取样控制技术，包括：
双目摄像机1，用于采集电机车及其牵引的矿车4的三维数据；
激光测速仪12，用于测量电机车及其牵引的矿车4的速度；
二维码标牌6，含有电机车车辆信息和溜井信息、矿石品位信息；二维码标牌6置于本地驾驶模式的电机车上；
机车控制系统服务器5内存储有机车远程驾驶模式下的电机车车辆信息和溜井信息、矿石品位信息；
二维码扫描仪9，安装在取样平台前，用于扫描二维码标牌6，并将扫描获取的电机车车辆信息和溜井信息、矿石品位信息发送至工控机2；
旋转储料装置14，与PLC控制单元3相连；其上放置有多个储料桶13；
工控机2，分别与机车控制系统服务器5、双目摄像机1、激光测速仪12、PLC控制单元3、二维码扫描仪9相连；
工控机2用于通过机车控制系统服务器5或二维码扫描仪9获取当前待取样电机车及其牵引的矿车4的电机车车辆信息和溜井信息、矿石品位信息，然后传输给PLC控制单元3，PLC控制单元3通过控制旋转储料装置14转动，将相应的储料桶13旋转至矿石样品接取处；
工控机2还用于根据双目摄像机1采集的三维数据和激光测速仪12测量的速度进行分析，分析每节矿车内的矿石分布图形，并精确定位直径小于45mm颗粒矿石所在区域，自动定位取样区域，并计算出取样时间，然后传输至PLC控制单元3；PLC控制单元3根据接收到的取样区域、取样时间，控制取样机器人7动作，并控制旋转储料装置14的转动；
取样机器人7，与PLC控制单元3相连，用于根据PLC控制单元3的指令抓取矿石并卸入对应的储料桶13中。
优选，旋转储料装置14上放置的每个储料桶13标有不同的溜井号，将匹配当前矿车运输矿石溜井号的储料桶13旋转至旋转至矿石样品接取处。
优选，还包括：
速度编码器15，与旋转储料装置14相连，用于测量旋转储料装置14的速度信息；
位置传感器16，与旋转储料装置14相连，用于检测旋转储料装置14的位置信息；
速度编码器15和位置传感器16均与PLC控制单元3相连；
PLC控制单元3根据速度编码器15、位置传感器16传来的信息，控制旋转储料装置14的转速及测旋转位置，在取样时间前，将匹配当前矿车运输矿石溜井号的储料桶13旋转至旋转至矿石样品接取处。
优选，取样机器人7通过安装在其机械臂上的抓取装置8抓取矿石。
优选，还包括视频监控装置10、取样机器人控制系统客户端17和电子安全围栏11；视频监控装置10用于视频监控取样现场情况；视频监控装置10、取样机器人控制系统客户端17均与工控机2相连；电子安全围栏11，与PLC控制单元3相连；
当视频监控装置10监控到现场如遇特殊情况时，通过工控机2发送信号至取样机器人控制系统客户端17，使得取样机器人控制系统客户端17下发急停指令，停止取样机器人7工作；并通过工控机2发送信号至机车控制系统服务器5，使得机车控制系统服务器5远程对电机车及其牵引的矿车4进行急停，同时，并顺序通过工控机2、PLC控制单元3发送信号至电子安全围栏11，使得电子安全围栏11中的报警器报警。
优选，取样机器人控制系统客户端17还用于取样机器人7的运行监视，旋转储料装置14的参数设定和修改，电子安全围栏11的报警记录的显示，视频监控装置10的监控视频显示。
在电机车车头合适位置安装二维码支架或框便于放置二维码标牌6。
二维码扫描仪9优选安装在取样平台前20米左右，高度与二维码标牌6放置位置相同，二维码扫描仪9通过以太网与工控机2通信，用于电机车人工驾驶模式驾驶时，电机车司机手动将对应溜井二维码标牌放置于机车二维码支架（框）内，电机车及其牵引的矿车4通过时，由二维码扫描仪9扫描将电机车车辆信息及溜井号传输至工控机2。
优选，旋转储料装置14底座为圆盘型，底座上开有多个放置孔，一个放置孔可以放一只储料桶13，每个放置孔对应的溜井号可以通过取样机器人控制系统客户端17进行设置，用于根据PLC控制单元3指令，在电动机加齿轮驱动方式下，通过速度传感器15和位置传感器16精确检测旋转位置，将储料桶13旋转至矿石样品接取处。
优选，电子安全围栏11包括红外光栅安全门、确认进入按钮、急停按钮、报警器，并通过硬接线接入PLC控制单元3，用于安全进入确认、现场取样机器人急停，非法闯入或发生设备故障时的联锁报警。
PLC控制单元3根据电子安全围栏11反馈信号进行安全联锁，保护设备安全。
本发明结构涉及到通信的，其现场通信网络可采用机车控制系统通信网络，现场增加与机车控制系统通信网络兼容性相同的交换机，通过网线连接，实现网络通讯和数据传输。
优选，取样机器人7通过PLC控制单元3控制底座旋至卸料点，抓取装置8释放矿石，卸料点是固定的。
优选，电子安全围栏11中的报警器与中间继电器KA1常开触头连接，中间继电器KA1线圈与PLC控制单元3的DO1点连接。
优选，当现场有人非法闯入本发明系统安全范围内时，红外光栅输出继电器动作，取样机器人7停止取样，并且电子安全围栏11中的报警器报警。
优选，电子安全围栏11中的红外光栅输出继电器与中间继电器KA2线圈相连，中间继电器KA2常开触头与PLC控制单元3的DI1点连接，通过处理，控制DO1输出，从而控制报警器。
优选，电子安全围栏11中安全确认按钮常开触点头与急停按钮常闭触头串联后的端子分别与DC24V电源、PLC控制单元3的DI2和DI3连接。
优选，旋转储料装置14通过安装在旋转轴上的速度编码器15和安装在圆盘底座上的位置传感器16进行位置检测。
速度编码器15和位置传感器16供电线分别与DC24V电源连接，速度编码器15输出信号线与PLC控制单元3的模拟量输入端连接，位置传感器16的输出信号线与PLC控制单元3的DI4连接。
优选，取样机器人7通过网线与PLC控制单元3连接，并实现Profinet通信。
优选，双目摄像机1优选采用型号为ZYT-130-0.5M的双目摄像机。工控机2优选采用型号为西门子IPC3000.激光测速仪12优选采用型号为多普勒AIG-LS2000-1000。PLC控制单元3优选采用西门子1200产品。取样机器人7优选采用型号为ABB IRB-4600。二维码扫描仪21优选采用型号为基恩士SR-2000。
如图3所示，一种深井矿用机器人自动取样控制方法，采用上述一种矿山井下5G+不停车智能取样控制技术，包括如下步骤：
步骤（101），机车远程驾驶模式时，工控机通过与机车控制系统服务器通讯获取当前待取样矿车的溜井信息、矿石品位信息以及电机车车辆信息；机车本地驾驶模式时，通过二维码扫描仪扫描二维码方式获取当前待取样矿车的溜井信息、矿石品位信息以及电机车车辆信息，并反馈给PLC控制单元，PLC控制单元通过控制旋转储料装置转动，将匹配的储料桶旋转至矿石样品接取处；
步骤（102），电机车及其牵引的矿车通过取样平台附近时，通过双目摄像头和激光扫描分析，获取矿车内矿石分布图形和三位成像立体数据，激光测速仪获取当前矿车的行驶速度，并传输至智能取样核心控制系统进行分析；
步骤（103），通过矿石智能识别定位系统算法分析，精确定位出矿石块度大小≦20mm×20mm×20mm且在机器手可抓取半径范围内的矿石区域；
步骤（104），条件不满足则放弃当前矿车取样，下一节矿车返回执行步骤（102）；
步骤（105），如果满足取样条件，则工控机向PLC控制单元反馈取样信息，自动定位取样区域及自动取样时间，PLC控制单元向取样机器人发送控制字指令，取样机器人通过控制抓取装置抓取矿石；
步骤（106），抓取矿石完成，PLC控制单元控制取样机器人至卸料点，并将矿石卸至相应的储料桶中；
步骤（107），当前节矿车取样完成，进行下一节矿车取样，并返回执行步骤（102），直至8节矿车取样完成。
步骤（108），下一列机车来临时，执行步骤（101）进行取样。
根据机车控制系统服务器或二维码扫描提供溜井信息、矿石品位信息及电机车车辆信息，激光测速仪测量电机车运行速度，双目摄像机采集电机车及其牵引的矿车3D图像信息，电机车及其牵引的矿车通过取样平台附近时，由光电开关触发双目摄像机拍摄，获取矿车内矿石分布图形和三位成像立体数据，传入工控机经过算法处理后，分析每节矿车内的矿石分布图形，并精确定位直径小于45mm颗粒矿石所在区域，给出合适的取样点及其三维坐标，并计算出最佳取样时间，并通过TCP/IP通讯将信号反馈给PLC控制单元，由PLC控制单元控制旋转储料装置和取样机器人动作，从而完成取样。如遇特殊情况时，人员可通过取样机器人控制系统客户端远程停止取样机器人工作，通过机车控制系统服务器远程停止机车，保障设备及人员安全，并发出报警，从而实现矿山井下不停车智能取样工作。
现场取样区域内加装5G网络基站，将运营商核心网接入矿业公司内网核心交换机，用于实现机器人、无人驾驶系统服务器、自动取样控制中心、电子围栏、管控中心客户端及化验客户端的高效网络通讯和数据传输。通过加装5G网络通讯基站，利用5G通讯新技术，实现自动取样各系统间的相互高效通讯。将溜井信息、机车信息识别、机车定位、机车状态信息、矿石智能分析、取样控制中心、电子围栏、机器人、旋转储料装置等进行数据采集、判断并加以联锁控制。完成自动取样机器人系统快速高效取样功能并将数据传输至井口管控中心客户端实时监控及地表检化验分析系统进行对比分析。
本发明主要是通过5G网络通讯技术和机器人智能取样控制技术实现井下有轨运输区域电机车在不停车情况下，对矿车矿石样品完成自动取样并储存，同时采用5G网络将现场相关数据信息采集并传输至地表化验室客户端。
本发明有效解决了人工取样存在的触电、车辆伤害等安全风险，实现了矿山井下取样硐室无人自动取样、无人值守，达到减员增效，同时提高了企业生产管理和安全管理，提高矿山井下智能机器人应用技术水平，有利于提升企业形象、企业智能化水平、降低企业生产成本，从而增强企业竞争力、易于在相同或者相近行业进行推广及应用。
Claims (10)
1.一种基于5G网络矿山井下不停车智能取样控制方法，其特征在于所述方法具体包括如下步骤：
实时获取待取样矿车数据信息，并对所述数据信息进行实时传送，根据所述数据信息控制匹配的储料桶旋转至矿石样品接取处；
获取矿石样品数据信息，并实时传送及分析处理所述矿石样品数据信息，定位出矿石块度大小以及可抓取半径范围；
实时定位取样区域和取样时间，并根据控制指令实时完成对矿石进行取样抓取。
2.根据权利要求1所述的一种基于5G网络矿山井下不停车智能取样控制方法，其特征在于所述待取样矿车数据信息具体为：
溜井数据信息、矿石品位数据信息以及电机车车辆数据信息。
3.根据权利要求1所述的一种基于5G网络矿山井下不停车智能取样控制方法，其特征在于所述矿石样品数据信息，具体为：
矿车内矿石分布图形，三位成像立体数据信息。
4.根据权利要求1所述的一种基于5G网络矿山井下不停车智能取样控制方法，其特征在于所述步骤获取矿石样品数据信息，并实时传送及分析处理所述矿石样品数据信息，定位出矿石块度大小以及可抓取半径范围之中，还包括如下步骤：
实时获取矿车的行驶速度数据信息。
5.根据权利要求1所述的一种基于5G网络矿山井下不停车智能取样控制方法，其特征在于所述步骤获取矿石样品数据信息，并实时传送及分析处理所述矿石样品数据信息，定位出矿石块度大小以及可抓取半径范围之中，还包括如下步骤：
实时判定所述矿石样品数据信息是否符合取样条件。
6.根据权利要求1或5所述的一种基于5G网络矿山井下不停车智能取样控制方法，其特征在于所述步骤获取矿石样品数据信息，并实时传送及分析处理所述矿石样品数据信息，定位出矿石块度大小以及可抓取半径范围之后，还包括如下步骤：
可视化显示取样控制过程，并对异常情况进行实时预警。
7.一种基于5G网络矿山井下不停车智能取样控制系统，其特征在于所述系统具体包括：
第一获取单元，用于实时获取待取样矿车数据信息，并对所述数据信息进行实时传送，根据所述数据信息控制匹配的储料桶旋转至矿石样品接取处；
第二获取单元，用于获取矿石样品数据信息，并实时传送及分析处理所述矿石样品数据信息，定位出矿石块度大小以及可抓取半径范围；
定位取样单元，用于实时定位取样区域和取样时间，并根据控制指令实时完成对矿石进行取样抓取。
8.根据权利要求7所述的一种基于5G网络矿山井下不停车智能取样控制系统，其特征在于所述待取样矿车数据信息具体为：溜井数据信息、矿石品位数据信息以及电机车车辆数据信息；
所述矿石样品数据信息，具体为：矿车内矿石分布图形，三位成像立体数据信息。
9.根据权利要求7所述的一种基于5G网络矿山井下不停车智能取样控制系统，其特征在于所述第二获取单元中，还设置有：
第一获取模块，用于实时获取矿车的行驶速度数据信息；
所述定位取样单元中，还设置有：
判定模块，用于实时判定所述矿石样品数据信息是否符合取样条件。
10.根据权利要求7所述的一种基于5G网络矿山井下不停车智能取样控制系统，其特征在于所述系统中，还设置有：
可视及预警模块，用于可视化显示取样控制过程，并对异常情况进行实时预警。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210439242.5A CN115032010A (zh) | 2022-04-25 | 2022-04-25 | 一种基于5g网络矿山井下不停车智能取样控制方法及系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210439242.5A CN115032010A (zh) | 2022-04-25 | 2022-04-25 | 一种基于5g网络矿山井下不停车智能取样控制方法及系统 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115032010A true CN115032010A (zh) | 2022-09-09 |
Family
ID=83118954
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210439242.5A Pending CN115032010A (zh) | 2022-04-25 | 2022-04-25 | 一种基于5g网络矿山井下不停车智能取样控制方法及系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115032010A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117408831A (zh) * | 2023-12-15 | 2024-01-16 | 甘洛县尔呷地吉铅锌矿业有限公司 | 一种矿场采矿量计量方法及系统 |
-
2022
- 2022-04-25 CN CN202210439242.5A patent/CN115032010A/zh active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117408831A (zh) * | 2023-12-15 | 2024-01-16 | 甘洛县尔呷地吉铅锌矿业有限公司 | 一种矿场采矿量计量方法及系统 |
| CN117408831B (zh) * | 2023-12-15 | 2024-03-08 | 甘洛县尔呷地吉铅锌矿业有限公司 | 一种矿场采矿量计量方法及系统 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105329776B (zh) | 基于uwb的起重机作业全息监控及预警系统 | |
| CN104284151B (zh) | 一种变电站地面巡检方法及巡检系统 | |
| CN103065409A (zh) | 输电线监测预警系统 | |
| CN107902515A (zh) | 一种曳引与强制驱动电梯实时在线安全监测系统及其实现方法 | |
| CN208135682U (zh) | 矿井提升机传动部件智能故障诊断预警系统 | |
| CN115032010A (zh) | 一种基于5g网络矿山井下不停车智能取样控制方法及系统 | |
| CN112520582B (zh) | 一种高低吊自动化电气控制系统及控制方法 | |
| CN114314346B (zh) | 基于煤料仓储管理的行车控制方法及系统 | |
| CN108227617A (zh) | 一种轮胎吊远程检测与评估系统 | |
| CN103595125A (zh) | 基于图像识别技术的电力设备在线监测系统 | |
| CN114139949A (zh) | 基于边缘计算与机器学习的轨道交通智能运维系统及方法 | |
| CN112141734A (zh) | 一种用于刮板取料机的取料控制系统及取料方法 | |
| CN101436047A (zh) | 一种工业生产物料转运设备的控制系统 | |
| CN115941529A (zh) | 一种基于机器人的电缆隧道检测方法和系统 | |
| CN111862379A (zh) | 一种高速铁路配电所无人巡检方法 | |
| CN111924713A (zh) | 电炉加料起重机智能控制系统及控制方法 | |
| CN207698952U (zh) | 一种曳引与强制驱动电梯实时在线安全监测系统 | |
| CN104677429B (zh) | 一种智能化综合故障诊断系统及诊断方法 | |
| CN205170196U (zh) | 基于uwb的起重机作业全息监控及预警装置 | |
| CN106657915B (zh) | 用于起重机械的安全数据和视频一体化监控管理系统的工作方法 | |
| CN116147697B (zh) | 一种氢氧化铝无人值守监测方法及系统 | |
| CN114260911A (zh) | 一种深井矿用机器人自动取样控制系统及方法 | |
| CN114815760B (zh) | 一种安全生产追踪处置系统的追踪处置方法 | |
| CN216490809U (zh) | 一种5g智慧钢铁视频联动系统 | |
| CN206033001U (zh) | 一种矿山立井提升机无人值守控制系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |