CN117342296A - 一种无人装船系统的防碰撞系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无人装船系统的防碰撞系统，包括终端监测架构、模型模拟架构、模型监测架构和终端控制架构，模型模拟架构的模型机模拟装船机的形态以及位置，模型监测架构监测模型机活动，并在两个模型机之间达到预设碰撞阈值距离时，输出防碰撞信号至终端控制架构控制装船机停止或回退；一种防碰撞方法，包括模拟活动；模拟活动检测；图像处理；防碰撞控制。本发明利用等比例缩小的模型模拟架构配合终端监测架构监测并模拟无人装船系统的装船机的运行，并通过模型监测架构采用俯瞰图像法的方式，实时监测模型机外轮廓的活动，以在两个模型机的外轮廓间距达到碰撞预警阈值时启动防碰撞保护，实现对装船机的全面监测，以全面防止装船机相撞。

Description

一种无人装船系统的防碰撞系统及方法

技术领域

本发明涉及港口装卸货技术领域，具体涉及一种无人装船系统的防碰撞系统及方法。

背景技术

无人装船系统是水上运输码头用于装卸货物的智能化系统，其通常具备轨道以及在轨道上移动的多个装船机，装船机的工作由位于码头上的中控室内的控制机集群控制。

由于在同一个轨道上具备两个或两个以上的装船机同时工作，则装船机之间可能存在碰撞的情况，如其中一个装船机的机动机构暂停工作，导致其余装船机仍按照设定命令继续工作，此时相邻装船机的悬臂容易与暂停工作的装船机相撞。为了避免装船机之间相撞，目前常规的解决方式是在装船机的悬臂端部和侧面上设置多个距离传感器，以在悬臂接近另一装船机达到设定距离阈值时，及时停止活动。但这种方式存在以下问题：

1)由于多个装船机存在根据不同船舶规格升降至不同高度工作，则当相邻装船机出现高低交叉时，设置在端部和侧壁上传感器无法检测到二者交叉，而悬臂的下放通常为装卸组件，交叉会导致碰撞，即无法在出现相邻装船机高低工作时提供可靠地防碰撞保护；

2)由于装船机还具备主机体和底部行走架，而目前的装船机上未针对这些区域的碰撞进行防护，可能会在悬臂相背时移动出现主机体相撞或行走架相撞的情况，而继续在主机体和行走架上设置传感器，则增加的检测难度以及维护难度；

3)由于大多数装船机的悬臂尾端需要配置配重机构，从而导致尾端超出主机体，因此，还存在悬臂尾端相撞的可能，而目前的装船机对此并无考虑。

综上可知，目前无人装船系统通过多处设置传感器的方式达到防碰撞保护不够全面。

发明内容

本发明的目的在于提供一种无人装船系统的防碰撞系统及方法，以解决现有技术中通过在装船机多处设置传感器仍无法实现装船机的全面防碰撞保护的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明具体提供下述技术方案：

一种无人装船系统的防碰撞系统，包括：

终端监测架构，设置在码头无人装船系统的多个装船机上，用于监测各个装船机在轨道上的移动位置、转动角度、升降高度和悬臂长度；

模型模拟架构，设置在码头中控室内并连接所述终端监测架构，所述模型架构包括模拟箱，在所述模拟箱的内部参照码头无人装船系统设置有等比例缩小的模型轨道，以及滑动在所述模型轨道的模型机；

模型监测架构，设置在所述模拟箱的内顶部，用于俯视监测多个所述模型机的活动，以在检测到任意两个所述模型机之间的距离接近碰撞预警阈值时，输出防碰撞信号；

终端控制架构，设置在所述模拟箱上，所述终端控制架构分别连接所述模型监测架构和无人装船系统的各个装船机的驱动机构；

所述模型机根据所述终端监测架构的监测值实时活动，以模拟装船机的形态以及装船机在轨道上的位置；

所述模型监测架构监测所述模型机的外部轮廓得到所述模型机的轮廓图像信号，并根据所监测的轮廓图像信号判断所述模型机之间的距离；

所述终端控制架构在获得所述模型监测架构输出的防碰撞信号后，所述终端控制架构控制活动的装船机停止或沿原活动轨迹回退。

作为本发明的一种优选方案，所述终端监测架构包括多个终端角度传感器、多个终端距离传感器、多个终端高度传感器和多个终端行走传感器；

所述终端角度传感器设置在装船机的旋转机构上以监测装船机的旋转角度，所述终端距离传感器设置在装船机的悬臂上以监测装船机的悬臂长度，所述终端高度传感器设置在装船机的主架体上以监测装船机的升降高度，所述终端行走传感器设置在装船机的行走机构上以监测装船机在轨道上的位置。

作为本发明的一种优选方案，在每个所述模型机上均设置有旋转角度控制器、伸缩距离控制器、升降高度控制器和行走距离控制器；

所述旋转角度控制器根据所述终端角度传感器的监测值实时控制所述模型机旋转相同角度；所述伸缩距离控制器根据所述终端距离传感器的监测值按比例实时调整所述模型机的悬臂长度；所述升降高度控制器根据所述终端高度传感器的监测值按比例实时调整所述模型机的主架体升降高度；所述行走距离控制器根据所述终端行走传感器的监测值按比例实时调整所述模型机在所述模型轨道上的位置。

作为本发明的一种优选方案，所述模型监测架构包括设置在所述模拟箱内顶部的多个图像传感器，以及设置在所述模拟箱内顶部的图像处理器；

多个所述图像传感器连接所述图像处理器，以将多个监测的图像信号输出至图像处理器中合成处理。

作为本发明的一种优选方案，在所述模拟箱的内顶部上设置有伸缩架，多个所述图像传感器安装在所述伸缩架上；

所述伸缩架与所述模型模拟架构连接，以根据多个所述模型机的高度调节伸缩距离，使多个所述图像传感器与最高的所述模型机的顶部所处水平面始终保持固定距离。

作为本发明的一种优选方案，在所述伸缩架上设置有多个遮光罩，且多个所述遮光罩分别罩在多个所述图像传感器上；

多个所述图像传感器通过多个所述遮光罩接收的图像面积与所述遮光罩的截面面积等于所述模拟箱的内部水平面积；

其中，碰撞预警阈值大于所述遮光罩的侧壁厚度。

作为本发明的一种优选方案，多个所述图像传感器在所述伸缩架上呈矩形阵列分布，多个所述遮光罩在所述伸缩架上呈矩形阵列分布，且任意相邻两个所述遮光罩接触，以构成遮光网格，且所述遮光网格的任意侧壁厚度均相等；

其中，碰撞预警阈值大于所述遮光网格的侧壁厚度。

作为本发明的一种优选方案，所述模型机和所述模型轨道采用低反光材料制作，在所述模型机的轮廓边缘涂抹有反光漆面。

作为本发明的一种优选方案，在每个所述遮光罩的内壁上均设置有抗反射薄膜。

为解决上述技术问题，本发明还进一步提供下述技术方案：

一种采用上述防碰撞系统的防碰撞方法，包括：

模拟活动，在无人装船系统的多个装船机上设置有多种传感器构成终端监测架构，以监测各个装船机的移动位置、转动角度、升降高度和悬臂长度，并利用模型模拟架构的模型机等比例模拟装船机的活动；

模拟活动检测，在模型模拟架构的模拟箱中设置模型监测架构，捕捉模型机的平面活动图像，以获得活动的轮廓框图；

图像处理，模型监测架构根据平面活动图像处理并获取模型机外部轮廓的轮廓框图，且模型监测架构建立二维网格测量图，并将轮廓框图置于二维网格测量图上，以得到轮廓框图实时变化的二维数据，从而实时测定任意两个模型机平面图之间的间距值，将任意两个模型机平面图之间的间距值对比预设的碰撞预警阈值，以在间距值小于等于碰撞预警阈值时，输出防碰撞信号；

防碰撞控制，终端控制架构在接收到防碰撞信号后，控制即将碰撞且正在活动的装船机停止活动或使其沿原活动路径回退；

其中，二维网格测量图和活动的轮廓框图可通过外部显示设备显示。

本发明与现有技术相比较具有如下有益效果：

本发明利用等比例缩小的模型模拟架构配合终端监测架构监测并模拟无人装船系统的装船机的运行，并通过模型监测架构采用俯瞰图像法的方式，实时监测模型机外轮廓的活动，以在两个模型机的外轮廓间距达到碰撞预警阈值时启动防碰撞保护，实现对装船机的全面监测，以全面防止装船机相撞。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对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，下面描述中的附图仅仅是示例性的，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，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

图1为本发明实施例提供的无人装船系统的防碰撞系统的结构组成框图；

图2为本发明实施例提供的无人装船系统的防碰撞系统的模型模拟架构部分结构示意图；

图3为本发明实施例提供的无人装船系统的防碰撞系统的遮光罩部分结构示意图；

图4为本发明实施例提供的防碰撞方法的图像处理示意图。

图中的标号分别表示如下：

1-终端监测架构；2-模型模拟架构；3-模型监测架构；4-终端控制架构；

11-终端角度传感器；12-终端距离传感器；13-终端高度传感器；14-终端行走传感器；21-模拟箱；22-模型轨道；23-模型机；24-反光漆面；31-图像传感器；32-图像处理器；

211-伸缩架；212-遮光罩；213-遮光网格；214-抗反射薄膜；231-旋转角度控制器；232-伸缩距离控制器；233-升降高度控制器；234-行走距离控制器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。

如图1和图2所示，本发明提供了一种无人装船系统的防碰撞系统，包括：

终端监测架构1，设置在码头无人装船系统的多个装船机上，用于监测各个装船机在轨道上的移动位置、转动角度、升降高度和悬臂长度；

模型模拟架构2，设置在码头中控室内并连接终端监测架构1，模型架构2包括模拟箱21，在模拟箱21的内部参照码头无人装船系统设置有等比例缩小的模型轨道22，以及滑动在模型轨道22的模型机23；

模型监测架构3，设置在模拟箱21的内顶部，用于俯视监测多个模型机23的活动，以在检测到任意两个模型机23之间的距离接近碰撞预警阈值时，输出防碰撞信号；

终端控制架构4，设置在模拟箱21上，终端控制架构4分别连接模型监测架构3和无人装船系统的各个装船机的驱动机构；

模型机23根据终端监测架构1的监测值实时活动，以模拟装船机的形态以及装船机在轨道上的位置；

模型监测架构3监测模型机23的外部轮廓得到模型机23的轮廓图像信号，并根据所监测的轮廓图像信号判断模型机23之间的距离；

终端控制架构4在获得模型监测架构3输出的防碰撞信号后，终端控制架构4控制活动的装船机停止或沿原活动轨迹回退。

本实施方式的防碰撞系统主要是利用终端监测架构1对无人装船系统的装船机动作进行监测，然后利用模型模拟架构2的模拟箱21中的等比例缩小的模型机23模拟装船机的活动，从而使模型监测架构3能够通过监测模型机23的活动图像信息获得实际装船机的活动信息，则在两个装船机过近时，模型机23会实时映射，从而能够在监测到模型机23即将碰撞(达到碰撞预警阈值)时，输出防碰撞信号，使终端控制架构4接收并控制装船机及时停止活动或沿原活动轨迹回退。

相较于现有无人装船系统的防碰撞系统，本实施方式的防碰撞系统能够通过模型模拟法以等比缩小的模型机23模拟装船机活动，再以图像法全局观察模型机23的活动，从而能够实施监测以及时发现并预警模型机23之间的碰撞趋势，即能够在发生碰撞之前及时控制装船机停止活动或沿原活动轨迹回退，较在装船机上设置各种防碰撞传感器监测，本实施方式的监测更加全面且防碰撞能力更加可靠。并且能够对装船机进行全面防碰撞保护，如行走机构防碰撞、主机体防碰撞、悬臂前端防碰撞以及悬臂后端防碰撞等。

在监测无人装船系统的装船机活动时，需要终端监测架构1能够对装船机的主要活动节点进行监测，因此，提供以下优选实施例。

如图1和图2所示，终端监测架构1包括多个终端角度传感器11、多个终端距离传感器12、多个终端高度传感器13和多个终端行走传感器14；

终端角度传感器11设置在装船机的旋转机构上以监测装船机的旋转角度，终端距离传感器12设置在装船机的悬臂上以监测装船机的悬臂长度，终端高度传感器13设置在装船机的主架体上以监测装船机的升降高度，终端行走传感器14设置在装船机的行走机构上以监测装船机在轨道上的位置。

具体地，终端角度传感器1能够监测装船机旋转角度，并获得装船机的旋转角度数据输送至模型模拟架构2，以控制模型机23转动相同角度；

终端距离传感器12能够监测装船机的悬臂长度，并获得装船机的悬臂长度数据输送至模型模拟架构2，以控制模型机23的悬臂长度以相同缩小比例伸缩；

终端高度传感器13能够监测装船机的主架体升降高度，并获得装船机的主架体的高度数据输送至模型模拟架构2，以控制模型机23的主架体以相同缩小比例升降；

终端行走传感器14能够监测装船机的行走机构移动距离，并获得装船机的位置数据输送至模型模拟架构2，以控制模型机23以相同缩小比例移动至模型轨道22的相应位置。

终端距离传感器12和终端高度传感器13均由通用的激光发射器和激光接收器组成，其中，激光发射器和激光接收器分设在伸缩或升降的固定部和活动部的两个端部。

终端行走传感器14可采用测距轮或GPS定位传感器等。

在终端监测架构1监测得到无人装船系统的装船机的活动数据后，模型模拟架构2需要将数据处理并控制模型机23模拟装船机活动。因此，提供以下优选实施例。

如图1和图2所示，在每个模型机23上均设置有旋转角度控制器231、伸缩距离控制器232、升降高度控制器233和行走距离控制器234；

旋转角度控制器231根据终端角度传感器11的监测值实时控制模型机23旋转相同角度；伸缩距离控制器232根据终端距离传感器12的监测值按比例实时调整模型机23的悬臂长度；升降高度控制器233根据终端高度传感器13的监测值按比例实时调整模型机23的主架体升降高度；行走距离控制器234根据终端行走传感器14的监测值按比例实时调整模型机23在模型轨道22上的位置。

具体地，旋转角度控制器231能够精准控制驱动模型机23旋转的旋转机构转动一定的角度(根据监测装船机的旋转角度获得)；

伸缩距离控制器232能够精准控制驱动模型机23伸缩的伸缩机构伸缩一定长度(根据监测装船机的悬臂长度计算处理获得)；

升降高度控制器233能够精准控制驱动模型机23升降的升降机构升降一定距离(根据监测装船机的主架体升降高度计算处理获得)；

行走距离控制器234能够精准控制驱动模型机23行走的行走机构行走一定距离(根据监测装船机的行走机构行走距离计算处理获得)。

因模型机23无需完成实际装卸货以及承重，因此，模型机23的驱动均采用步进电机控制，以根据模型模拟架构2对监测数据的处理结果，精准控制模型机23的移动位置、转动角度、升降高度和悬臂长度。

装船机在运行时，由于其需要装卸货，其悬臂端部具备向下的装卸货部件，因此，任意两个装船机均不能够在空间上出现交叉，而采用常规的距离传感器监测两个装船机的悬臂靠近，难以对不同高低的悬臂进行空间交叉监测。因此，提供以下优选实施例。

如图2所示，模型监测架构3包括设置在模拟箱21内顶部的多个图像传感器31，以及设置在模拟箱21内顶部的图像处理器32；

多个图像传感器31连接图像处理器32，以将多个监测的图像信号输出至图像处理器32中合成处理。

具体地，多个图像传感器31置于模拟箱21的顶部，以俯瞰的方式监测全部的模型机23，而图像处理器32能够将多个图像传感器31接收的图像信息进行重合裁切、畸变处理等合成全视野平面图像，则模型机23的活动在图像中以二维轮廓的方式体现。

因此，在两个模型机23靠近(同一高度靠近或不同高度靠近)达到碰撞预警阈值时，图像处理器32能够及时发现并输出相应的防碰撞信号，则能够实现装船机的多种状态工作的防碰撞。

图像传感器31存在畸变(光学透镜固有的透视失真)，由于图像传感器31具备固定的焦距，模型机23远离焦点，其边缘畸变较小，图像失真较小，则图像处理的精确度更高，而当模型机23越靠近图像传感器31，图像边缘畸变范围越大，从而影响图像处理的精确度。然而，模型机23具备升降功能，当其中一个模型机23上升后，其距离图像传感器31的焦距焦距，容易出现畸变失真而影响数据处理。因此，提供以下优选实施例以降低图像畸变。

如图2所示，在模拟箱21的内顶部上设置有伸缩架211，多个图像传感器31安装在伸缩架211上；

伸缩架211与模型模拟架构2连接，以根据多个模型机23的高度调节伸缩距离，使多个图像传感器31与最高的模型机23的顶部所处水平面始终保持固定距离。

具体地，伸缩架211的伸缩运行状态取决于最高的模型机23，即最高的模型机23相较于原位的上升高度等于升缩架211的上升高度，从而使所有模型机23全部位于图像传感器31的焦距以外较远距离，有效降低图像的边缘畸变，提升图像获取和图像处理的精确度，从而能够更为精准且可靠地实现防碰撞功能。

如图2所示，在伸缩架211上设置有多个遮光罩212，且多个遮光罩212分别罩在多个图像传感器31上；

多个图像传感器31通过多个遮光罩212接收的图像面积与遮光罩212的截面面积等于模拟箱21的内部水平面积；

其中，碰撞预警阈值大于遮光罩212的侧壁厚度。

遮光罩212能够将图像传感器31隔离，实现图像的物理裁切(即减少接收光线的面积)，降低图像处理的难度，图像处理器32能够快速将多个图像传感器31获取的图像合成，提升处理速度。

由于图像传感器31被遮光罩212隔离，则在多个图像传感器31的图像信号被合成后，合成图像中存在被遮光罩212阻挡而出现的边框线条，而碰撞预警阈值设置大于遮光罩212的侧壁厚度，避免两个模型机23在遮光罩212阻挡的区域碰撞而无法监测，提升防碰撞的可靠性。

进一步地，如图2所示，多个图像传感器31在伸缩架211上呈矩形阵列分布，多个遮光罩212在伸缩架211上呈矩形阵列分布，且任意相邻两个遮光罩212接触，以构成遮光网格213，且遮光网格213的任意侧壁厚度均相等；

其中，碰撞预警阈值大于遮光网格213的侧壁厚度。

多个遮光罩212矩阵相连形成遮光网格213，从而在监测的图像中直接形成二维网格图，根据缩小比例设定每个网格的测量距离，即能够快速获得图像中模型机23的外轮廓数据，从而能够快速监测任意两个模型机23之间的最小距离，以提升防碰撞的响应速度。

并且，数量较多的图像传感器31被遮光罩212分隔，遮光罩212采用矩形筒结构，则能够使模型机23以类似投影的方式被图像传感器31捕捉，从而能够避免较高的模型机23的轮廓过大或较低的模型机23的轮廓过小，进一步提升测量的精准度。

如图2所示，模型机23和模型轨道22采用低反光材料制作，在模型机23的轮廓边缘涂抹有反光漆面24。

模型机23的轮廓边缘通过反光漆面24标记，配合低反光率的模型机23和模型轨道22，使图像中的模型机23轮廓线框更加清晰，且能够避免杂光干扰监测。

如图3所示，在每个遮光罩212的内壁上均设置有抗反射薄膜214。

抗反射膜214能够吸收倾斜进入遮光罩212内的光线，从而使模型机23的反光漆面24的光线进入遮光罩212后，图像传感器31只能够接收到大量垂直或接近垂直射入的光线，从而使图像传感器31获得的图像信号更加接近模型机23的垂直投影，进一步提升监测的准确度。

如图4所示，基于上述防碰撞系统，提供以下一种防碰撞方法，包括：

模拟活动，在无人装船系统的多个装船机上设置有多种传感器构成终端监测架构，以监测各个装船机的移动位置、转动角度、升降高度和悬臂长度，并利用模型模拟架构的模型机等比例模拟装船机的活动；

具体地，终端角度传感器1能够监测装船机旋转角度，并获得装船机的旋转角度数据输送至模型模拟架构2，模型模拟架构2通过旋转角度控制器231控制模型机23转动相同角度；

终端距离传感器12能够监测装船机的悬臂长度，并获得装船机的悬臂长度数据输送至模型模拟架构2，模型模拟架构2通过伸缩距离控制器232控制模型机23的悬臂长度以相同缩小比例伸缩；

终端高度传感器13能够监测装船机的主架体升降高度，并获得装船机的主架体的高度数据输送至模型模拟架构2，模型模拟架构2通过升降高度控制器233控制模型机23的主架体以相同缩小比例升降；

终端行走传感器14能够监测装船机的行走机构移动距离，并获得装船机的位置数据输送至模型模拟架构2，模型模拟架构2通过行走距离控制器234控制模型机23以相同缩小比例移动至模型轨道22的相应位置；

模拟活动检测，在模型模拟架构的模拟箱中设置模型监测架构，捕捉模型机的平面活动图像，以获得活动的轮廓框图；

图像处理，模型监测架构根据平面活动图像处理并获取模型机外部轮廓的轮廓框图，且模型监测架构建立二维网格测量图，并将轮廓框图置于二维网格测量图上，以得到轮廓框图实时变化的二维数据，从而实时测定任意两个模型机平面图之间的间距值，将任意两个模型机平面图之间的间距值对比预设的碰撞预警阈值，以在间距值小于等于碰撞预警阈值时，输出防碰撞信号；

其中，二维网格测量图可通过矩阵式的图像传感器31配合遮光罩212直接形成；

防碰撞控制，终端控制架构在接收到防碰撞信号后，控制即将碰撞且正在活动的装船机停止活动或使其沿原活动路径回退；

其中，二维网格测量图和活动的轮廓框图可通过外部显示设备显示。

显示二维网格测量图和活动的轮廓框图能够方便中控室的工作人员随时观察，便于及时发现问题并进行处理。

上述防碰撞系统和防碰撞方法中，在进行防碰撞处理时(停止装船机活动或沿原活动路径回退)，终端控制架构4联动中控室的报警设备同步报警，以提升相关工作人员

以上实施例仅为本申请的示例性实施例，不用于限制本申请，本申请的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本申请的实质和保护范围内，对本申请做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本申请的保护范围内。

Claims (10)

1.一种无人装船系统的防碰撞系统，其特征在于，包括：

终端监测架构(1)，设置在码头无人装船系统的多个装船机上，用于监测各个装船机在轨道上的移动位置、转动角度、升降高度和悬臂长度；

模型模拟架构(2)，设置在码头中控室内并连接所述终端监测架构(1)，所述模型架构(2)包括模拟箱(21)，在所述模拟箱(21)的内部参照码头无人装船系统设置有等比例缩小的模型轨道(22)，以及滑动在所述模型轨道(22)的模型机(23)；

模型监测架构(3)，设置在所述模拟箱(21)的内顶部，用于俯视监测多个所述模型机(23)的活动，以在检测到任意两个所述模型机(23)之间的距离接近碰撞预警阈值时，输出防碰撞信号；

终端控制架构(4)，设置在所述模拟箱(21)上，所述终端控制架构(4)分别连接所述模型监测架构(3)和无人装船系统的各个装船机的驱动机构；

所述模型机(23)根据所述终端监测架构(1)的监测值实时活动，以模拟装船机的形态以及装船机在轨道上的位置；

所述模型监测架构(3)监测所述模型机(23)的外部轮廓得到所述模型机(23)的轮廓图像信号，并根据所监测的轮廓图像信号判断所述模型机(23)之间的距离；

所述终端控制架构(4)在获得所述模型监测架构(3)输出的防碰撞信号后，所述终端控制架构(4)控制活动的装船机停止或沿原活动轨迹回退。

2.根据权利要求1所述的一种无人装船系统的防碰撞系统，其特征在于，

所述终端监测架构(1)包括多个终端角度传感器(11)、多个终端距离传感器(12)、多个终端高度传感器(13)和多个终端行走传感器(14)；

所述终端角度传感器(11)设置在装船机的旋转机构上以监测装船机的旋转角度，所述终端距离传感器(12)设置在装船机的悬臂上以监测装船机的悬臂长度，所述终端高度传感器(13)设置在装船机的主架体上以监测装船机的升降高度，所述终端行走传感器(14)设置在装船机的行走机构上以监测装船机在轨道上的位置。

3.根据权利要求2所述的一种无人装船系统的防碰撞系统，其特征在于，

在每个所述模型机(23)上均设置有旋转角度控制器(231)、伸缩距离控制器(232)、升降高度控制器(233)和行走距离控制器(234)；

所述旋转角度控制器(231)根据所述终端角度传感器(11)的监测值实时控制所述模型机(23)旋转相同角度；所述伸缩距离控制器(232)根据所述终端距离传感器(12)的监测值按比例实时调整所述模型机(23)的悬臂长度；所述升降高度控制器(233)根据所述终端高度传感器(13)的监测值按比例实时调整所述模型机(23)的主架体升降高度；所述行走距离控制器(234)根据所述终端行走传感器(14)的监测值按比例实时调整所述模型机(23)在所述模型轨道(22)上的位置。

4.根据权利要求1-3任一项所述的一种无人装船系统的防碰撞系统，其特征在于，

所述模型监测架构(3)包括设置在所述模拟箱(21)内顶部的多个图像传感器(31)，以及设置在所述模拟箱(21)内顶部的图像处理器(32)；

多个所述图像传感器(31)连接所述图像处理器(32)，以将多个监测的图像信号输出至图像处理器(32)中合成处理。

5.根据权利要求4所述的一种无人装船系统的防碰撞系统，其特征在于，

在所述模拟箱(21)的内顶部上设置有伸缩架(211)，多个所述图像传感器(31)安装在所述伸缩架(211)上；

所述伸缩架(211)与所述模型模拟架构(2)连接，以根据多个所述模型机(23)的高度调节伸缩距离，使多个所述图像传感器(31)与最高的所述模型机(23)的顶部所处水平面始终保持固定距离。

6.根据权利要求5所述的一种无人装船系统的防碰撞系统，其特征在于，

在所述伸缩架(211)上设置有多个遮光罩(212)，且多个所述遮光罩(212)分别罩在多个所述图像传感器(31)上；

多个所述图像传感器(31)通过多个所述遮光罩(212)接收的图像面积与所述遮光罩(212)的截面面积等于所述模拟箱(21)的内部水平面积；

其中，碰撞预警阈值大于所述遮光罩(212)的侧壁厚度。

7.根据权利要求6所述的一种无人装船系统的防碰撞系统，其特征在于，

多个所述图像传感器(31)在所述伸缩架(211)上呈矩形阵列分布，多个所述遮光罩(212)在所述伸缩架(211)上呈矩形阵列分布，且任意相邻两个所述遮光罩(212)接触，以构成遮光网格(213)，且所述遮光网格(213)的任意侧壁厚度均相等；

其中，碰撞预警阈值大于所述遮光网格(213)的侧壁厚度。

8.根据权利要求6所述的一种无人装船系统的防碰撞系统，其特征在于，

所述模型机(23)和所述模型轨道(22)采用低反光材料制作，在所述模型机(23)的轮廓边缘涂抹有反光漆面(24)。

9.根据权利要求8所述的一种无人装船系统的防碰撞系统，其特征在于，

在每个所述遮光罩(212)的内壁上均设置有抗反射薄膜(214)。

10.一种采用权利要求1-9任一项所述防碰撞系统的防碰撞方法，其特征在于，包括：

模拟活动，在无人装船系统的多个装船机上设置有多种传感器构成终端监测架构，以监测各个装船机的移动位置、转动角度、升降高度和悬臂长度，并利用模型模拟架构的模型机等比例模拟装船机的活动；

模拟活动检测，在模型模拟架构的模拟箱中设置模型监测架构，捕捉模型机的平面活动图像，以获得活动的轮廓框图；

图像处理，模型监测架构根据平面活动图像处理并获取模型机外部轮廓的轮廓框图，且模型监测架构建立二维网格测量图，并将轮廓框图置于二维网格测量图上，以得到轮廓框图实时变化的二维数据，从而实时测定任意两个模型机平面图之间的间距值，将任意两个模型机平面图之间的间距值对比预设的碰撞预警阈值，以在间距值小于等于碰撞预警阈值时，输出防碰撞信号；

防碰撞控制，终端控制架构在接收到防碰撞信号后，控制即将碰撞且正在活动的装船机停止活动或使其沿原活动路径回退；

其中，二维网格测量图和活动的轮廓框图可通过外部显示设备显示。