CN205827193U - 用于大型土方工程作业的控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及控制系统领域，尤其是公开了一种用于大型土方工程作业的控制系统，包括设于各车辆上的车载终端、磅房终端、填埋终端、监控装置及连接所述车载终端、磅房终端、填埋终端及监控装置的中心管理器；所述车载终端还连接磅房终端、填埋终端及监控装置。本实用新型可监控现场状态，与司机进行交流，对车辆控制、安排及调用，提高工程效率和安全性，减少管理人员，降低成本，加快工程的进度。

Description

用于大型土方工程作业的控制系统

技术领域

本实用新型涉及控制系统领域，尤其是涉及一种用于大型土方工程作业的控制系统。

背景技术

近十年来，我国大型挖山填海工程量约为每年人民币5000亿元到10000亿元。至今为止，所有大型土方工程(含挖山填海)的生产作业，只进行车辆称重或计数，而且一直采用固定配车、人工现场调度的模式进行。挖山填海工程包括爆破、采集、装料、计量、运输、卸料及填埋等作业环节的工程。其调度指挥的准确性、实时性与安全性都不能得到有效保障，缺少生产和管理数据，生产人员和设备效率低下、生产秩序比较混乱、生产安全隐患很多、生产成本居高不下，直接影响经济效益和综合效益。

实用新型内容

本实用新型为了克服现有技术的不足，提供一种提高工程效率，降低成本，用于大型土方工程作业的控制系统。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：一种用于大型土方工程作业的控制系统，包括设于各车辆上的车载终端、磅房终端、填埋终端、监控装置及连接所述车载终端、磅房终端、填埋终端及监控装置的中心管理器；所述车载终端还连接磅房终端、填埋终端及监控装置。管理人员可通过中心管理器和监控装置获知电铲、矿场、卸点、物料等情况变化及车辆的运行状态，通过车载终端提示司机对 车辆进行控制和调用；保证调度指挥的准确性、实时性与安全性，根据现场的需求对车辆进行相应调用，降低了使用成本，提高了工作效率，缩短了工程时间。管理人员可根据监控装置清晰地看到车辆的运行方向和车流规划的信息，整个自动调度界面直观，派出的车辆一目了然；司机也可通过车载终端与监控装置的连接，获知全场的工作状况，比如电铲是否处于工作状态、卸点是否处于堵塞状态等；司机可实施掌握自身产量信息，提高工作效率，也提高了行驶的安全性；磅房终端可连接车载终端，获取车辆信息，实现对车辆卸料前后的称重，并将信息传输至中心管理器，实现车辆的快速称重；填埋终端可确认车辆的填埋完成请求、记录该车的填埋信息，并将信息上传至中心管理器；本实用新型可通过对作业过程的自动管理和调度，降低各工程机械的作业等待时间，减少现场管理工作人员，降低了成本；能及时应对和处理生产中出现的各种突发事件，确保整个生产过程的高效和安全，提高生产效率，降低生产管理成本，同时实现生产数据的采集、存储、每一台车辆的工效计量、报表统计、远程传输等的信息化管理功能；方便计算卡车运程、运费、装载或者挖掘的重量等相关信息。

进一步地，所述车载终端包括GPRS模块、第一语音播报器、第一显示器、第一按键、第一警报器、第一无线传输模块及连接所述GPRS模块、第一语音播报器、第一显示器、第一按键、第一警报器及第一无线传输模块的第一芯片。GPRS模块可实现对车辆的定位，进而可根据车辆的位置，就近安排车辆任务，提高工作效率，作业引导；在进行作业引导时可通过第一语音播报器进行语音提示，同时通 过第一显示器进行显示，增强信息交流，通过按键进行控制，使用更加方便；第一警报器可对异常行驶和车身故障进行警报，提高使用安全性；第一无线传输模块可实现信息的无线传输。

进一步地，所述填埋终端包括第二无线传输模块、第二存储器、第二按键及连接第二无线传输模块、第二存储器及第二按键的第二芯片。第二无线传输模块可实现信息的无线传输，第二存储器可实现信息的存储，第二按键方便操作；进而实现填埋终端与中心管理器、车载终端的无线连接，在车辆完成填埋操作后能进行记录，并将该信息传输至中心管理器。

进一步地，所述磅房终端包括可对车辆进行称重的称重仪和连接称重仪的数据服务器。所述数据服务器可对车辆的位置进行确定，同时可连接车载终端，对车辆的信息进行核对，然后控制称重仪对车辆进行称重操作，并将称重信息和车辆信息进行存储，然后传输至中心管理器。

进一步地，所述数据服务器包括第三无线传输模块、抓拍组件、第三存储器及连接第三无线传输模块、抓拍组件、第三存储器及第三芯片。第三无线传输模块可实现信息的无线传输，抓拍组件可抓拍车辆牌照等信息，与车载终端进行核实，当信息出现错误时，及时作出警告，保证信息的准确性；而在称重完成后提示车载终端放行，然后进行下一车辆的称重操作，提高称重的效率。

进一步地，所述中心管理器包括若干主服务器和连接主服务器的主显示器。该设置结构简单，容易实现和控制及观察。

综上所述，本实用新型可监控现场状态，与司机进行交流，对车辆控制、安排及调用，提高工程效率和安全性，减少管理人员，降低成本，加快工程的进度。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好的理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。

如图1所示，一种用于大型土方工程作业的控制系统，包括车载终端1、磅房终端2、填埋终端3、监控装置4及中心管理器5。所述车载终端1设于各车辆上，所述车辆包括挖掘机、卡车等。而磅房终端2则用于车辆的称重，填埋终端3则设于物料填埋处，监控装置4可对车辆运行现场进行监控。所述车载终端1、磅房终端2、填埋终端3及监控装置4均连接中心管理器5。所述车载终端1还与磅房终端2、填埋终端3及监控装置4无线连接。

具体的，所述车载终端1包括GPRS模块、第一语音播报器、第一显示器、第一按键、第一警报器、第一无线传输模块及第一芯片，该第一芯片连接所述GPRS模块、第一语音播报器、第一显示器、第一按键、第一警报器及第一无线传输模块。第一按键包括请求操作键，驾驶员每按键一次，即表示一次具体作业请求，中心管理器根据该挖掘机或装载卡车的当时位置与该车在作业流程顺序中将要面临的下 一个作业内容，根据前一个命令的完成情况按照事先规划的调度模式，下发命令，在车载终端上播报。

具体的，所述填埋终端3包括第二芯片、第二无线传输模块、第二存储器及第二按键。所述第二芯片连接所述第二无线传输模块、第二存储器及第二按键。第二无线传输模块可与第一无线传输模块连接。

所述磅房终端2包括称重仪和数据服务器，数据服务器连接所述称重仪，所述称重仪可对车辆进行称重。所述数据服务器包括第三芯片、第三无线传输模块、抓拍组件及第三存储器。所述第三芯片连接所述第三无线传输模块、抓拍组件、第三存储器。所述抓拍组件可抓拍车辆牌照等信息，进行核查，保证信息的准确性。第三无线传输模块可与第一无线传输模块、第二无线传输模块无线连接。在本实施例中，所述磅房终端包括两个，而在其他实施例中，还可以是1个或者2个以上，根据工程范围和工程量设置。所述车载的数量则根据车辆的数量具体设置。

本实用新型可实现自动语音调度，即按照程序化生产作业模式，实时采集各挖掘机、卡车、磅房及填埋场的生产工况、在调度中心由计算机根据各工程机械的作业工况自动产生语音命令、统一进行一对一的交互式语音指挥调度。

本实用新型可实现优化调度模式，减少现场管理人员，减少空等时间增加现场作业的安全性，自动生产各生产管理数据报表，实现工程优化管理，生产效率提高10％以上，节省生产管理人员。

所述中心管理器5包括若干主服务器和主显示器，主显示器连接主服务器。所述监控装置为现有技术，此处不再累赘叙述。而所述第一无线传输模块、第二无线传输模块、第三无线传输模块及监控装置均与主服务器无线连接。所述数据服务器和主服务器还可为计算机。

本实用新型可进行生产作业全过程的指挥调度与管理，填补了此领域工程自动化调度管理的空白。

车载终端采用语音播报指令的方式，进一步实现了系统操作的方便性和安全性。在整个生产作业过程中，车载终端向中心管理器发出作业请求，后中心管理器对此车载终端下发作业命令，命令采用主服务器自动生产的语音方式，在车载终端语音播报，不增加挖掘机和卡车驾驶员的工作复杂性。本技术方案在大型土方及挖山填海工程中的应用属于国内首创。

本技术方案，在生产作业过程中，实时采集车载终端的位置、状态和运行情况，根据设定的生产调度模式，并按照车载终端的作业请求，中心管理器一对一向各车载终端下达指挥调度命令，引导挖掘机和卡车进行装载、过磅称重、运输、填埋各种作业，磅房终端和填埋终端自动生成各种生产数据和报表，并传输至中心管理器。

本实用新型综合运用计算机技术、现代通讯技术、全球卫星定位(GPS)技术、系统工程理论和最优化技术等先进手段,建立生产监控、智能调度、生产指挥管理系统,对生产采装设备、移动车辆设备、卸载点及生产现场进行实时监控和优化管理。实现了优化车辆运输,降低总运输功、采装与运输设备的等待时间,节能降耗,有效提高采装 与运输效率；实现电铲、卡车、钻机调度,优化生产,合理配矿,提高资源利用率；及时应对生产中出现的突发事件,以实现及时响应生产、及时调整生产和安全生产。本实用新型通过采用现代高新技术和符合露天矿生产实际的最优化模型,彻底改变了传统的生产管理模式,是露天矿生产管理模式的一场革命。本实用新型的功能特点如下：

(1)全自动的实时调度：系统根据实际生产中电铲、矿车、卸点、物料等情况的变化适时进行自动调度。

(2)直观方便的调度界面：可以清晰地看到车的运行方向和车流规划的信息.整个自动调度界面直观、美观,派车一目了然。

(3)司机对全局信息的知情：司机知道全场的工作状况，比如电铲是否处于工作状态,卸点是否处于堵塞状态等；司机可以实时的掌握自身产量信息。减少空等时间增加现场作业的安全性。

(4)监控装置具备人性化的电子地图监视与历史行车轨迹回放：如果是C/S模式,中心管理器和网络上其他的地图文件不同步,会造成道路网络发生变化,出现网络上的地图不一致的现象,而我们的电子地图是B/S模式,中心管理器和网络上其他的地图文件是同步的。

(5)电铲装载能力的自动采集：本系统会准确地自动采集电铲的装载能力,调度无需人工设定电铲能力来适应现场生产。采用多种方法核算,设计方案精细,准确地自动采集了电铲强度,确保了采场车流动态而合理的分配。本系统会自动根据电铲能力的变化而调整车流规划。

(6)大量出现特殊物料品种时派车问题的解决：如果短时间内大量出现特殊物料品种,会严重导致某些卸料点压车和某些卸料点缺车,使采场车流出现严重失衡。我们使用科学方法,全局考虑车流,保证了车流的均衡稳定性。

(7)长距离派车问题的解决：经过积累大量的经验与分析大量现场数据,设计了符合现场各种情况的模型,尤其是很好地解决了长距离派车的问题,在考虑铲需车的情况下,同时也考虑成本消耗的情况，就近派车,解决了相对长距离派车的问题。

(8)局部定铲派车的灵活性：如果一个铲锁定了几个矿车进行特殊生产作业,系统不将此铲完全隔离在整体的大规模自动调度之外,也不把锁定的运输矿车隔离在整个自动调动之外,在车流规划时也将锁定的电铲和矿车纳入计算.可以实现某一电铲特殊生产的部分锁定工作,如某个电铲锁定一个矿车,但由于此铲的工作能力很大,系统依然会根据车流规划需求自动派车,也就是将此铲剩余的工作能力纳入智能调度。

(9)系统响应迅速：在车载终端数目为30-50台时,系统的指令响应时间是6至8秒。系统对指令的响应时间是系统能否高效运行的一个关键因素。

(10)高适应性的车载终端：能够满足采矿生产-40—75℃温度范围的要求,能在强振动、强电磁、高粉尘环境下稳定工作；对过压、过流、过热、欠压具有自保护功能。

土方工程(含挖山填海工程)作业的主要内容为挖掘机装载、自卸卡车装载、卡车称重、运输车辆监控和填埋等，工程作业中始终按照“装载-称毛重-填埋-称皮重-装载”的固定作业流程循环执行，直至工程结束，即卡车装载后，先去磅房称毛重，然后再去填埋场卸料、填埋，填埋回来后再去磅房称皮重，循环上述操作直至工程结束。每辆卡车作业流程按此方式循环，调度中心数据库即时生成所有卡车和所有挖掘机的逐次作业信息，如挖掘/装载重量、时间、卡车运程、运费等相关信息。整个工程作业中，所有正常作业过程，都由中心管理器生成作业命令，所有挖掘机和卡车都严格按照车载终端播报的语音命令执行，周而复始，直至工程完成。异常的作业环节，如故障、信息错误等，由中心管理器的人工干预模块执行。

本系统通过中心管理器可采集车载终端、监控装置、磅房终端及填埋终端的动态信息，由主服务器自动生成语音调度命令，对作业现场的每一个挖掘机、卡车等机械设备的驾驶员实时下达各种调度命令，由车载终端播报，实现土方工程现场作业各环节的生产指挥调度和管理。

车载终端可实现以下功能：语音作业引导，即语音播报命令加显示命令；各种作业请求、响应与确认、与中心管理器通信；数据的记录、查询、显示、场外行驶路线监控调用；异常行驶报警、故障报警等；射频语音调制、汽车音箱播放；12-24V电源自动适应，断电保存，即插、即用，非常方便。

填埋终端为手持式，可确认车辆的填埋完成请求、记录该车填埋信息，向中心管理器上传本次填埋完成的信息，数据保存量：2000条，可供管理人员查询。

磅房终端可实现自动控制，无需人值守，磅房终端通过光纤链路与中心管理器联网工作，由称重仪和数据服务器组成，无人值守工作。过称过程：磅房终端可连接车载终端，采用GPS精确定位判别称重车辆位置，在称重过称中实现自动语音提示，实现无人值守，来车车载终端向磅房无线终端发出作业请求，车停在称重仪的称台上后，数据服务器控制称重仪判断重量，数据稳定后抓拍图像并与磅单关联、存储数据，向车载终端写入数据、鱼眼提示车辆放行，然后开始下一车辆的称重。所有的车辆的皮重先采集，并存储，称重数据保持后上传到中心管理器。与称重联动的车片识别结果，进行卡车身份核对，如果不一致，车载终端和中心管理器均会出现警告，中心管理人员依据图像，事后进行人工修正。并行的监控装置传输视频信号到中心管理器，进行全程适配监控和记录。

中心管理器能实现作业区域设置和基本数据生成，作业分组规划，工程作业的指挥调度，统计报表功能，数据库管理：包括查询、检索、输出、打印等，场外车辆跟踪定位，通知下发：违章通告、放假通知、工作提前安排通知，远程传输，权限管理，使用非常方便。

具体的作业组调度规划如下：

(1)挖掘机-卡车编组：组内台数不限，指定某组卡车只能在某组挖掘机装载作业，只有中心管理器才能进行此编组和更改。

(2)卡车-地磅秤编组：卡车只能到指定的地磅秤称重。以防止磅秤坏后，能够合理分配车辆到指定磅秤称重。

(3)卡车-填埋场编组，卡车只能去同组的填埋场。

国内现有露天矿或土方工程的调度作业，均没有采用本系统而进行的，车载终端代表了国内目前的发展水平，其所采用的调度手段是靠第一显示器施工作业命令而进行施工作业的，与其相比较，在车载终端上播报自动语音调度命令具有更好的安全性、使用简便性，全过程各作业环节只需按一个请求键即可，而且对使用人员没有任何计算机操作技能方面的要求，还大大降低车载终端本身的成本。

显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都应当属于本实用新型保护的范围。

Claims (4)

1.一种用于大型土方工程作业的控制系统，其特征在于：包括设于各车辆上、可提示司机对车辆进行控制和调用的车载终端(1)，可获取车辆信息、对车辆卸料前后进行称重的磅房终端(2)，可确认车辆的填埋完成请求、记录车辆的填埋信息的填埋终端(3)、监控装置(4)及连接所述车载终端(1)、磅房终端(2)、填埋终端(3)及监控装置(4)的中心管理器(5)；所述车载终端(1)还可连接磅房终端(2)、填埋终端(3)及监控装置(4)；所述车载终端(1)包括GPRS模块、第一语音播报器、第一显示器、第一按键、第一警报器、第一无线传输模块及连接所述GPRS模块、第一语音播报器、第一显示器、第一按键、第一警报器、第一无线传输模块的第一芯片；所述填埋终端(3)包括第二无线传输模块、第二存储器、第二按键及连接所述第二无线传输模块、第二存储器及第二按键的第二芯片。

2.根据权利要求1所述的用于大型土方工程作业的控制系统，其特征在于：所述磅房终端(2)包括可对车辆进行称重的称重仪和连接称重仪的数据服务器。

3.根据权利要求2所述的用于大型土方工程作业的控制系统，其特征在于：所述数据服务器包括第三无线传输模块、抓拍组件、第三存储器及连接所述第三无线传输模块、抓拍组件、第三存储器及第三芯片。

4.根据权利要求1所述的用于大型土方工程作业的控制系统，其特征在于：所述中心管理器(5)包括若干主服务器和连接主服务 器的主显示器。