基于混合调度模式的矿井机车无人驾驶系统及其控制方法与流程

本发明涉及矿井机车无人驾驶技术领域，特别涉及一种基于混合调度模式的矿井机车无人驾驶系统及其控制方法。

背景技术：

目前，地下矿山主要采用轨道机车进行运转，但是随着地采规模的不断扩大，国家安全监管总局要求在大型矿山，通过故采用电机车远程遥控、有轨运输智能化调度与控制、视频无线传输、信集闭监控等技术，应用具有远程遥控或全自动无人驾驶功能的有轨运输电机车，结合自动放矿、溜井料位监测、自动化称重计量等配套手段，代替人工驾驶机车等工艺技术与装备，实现井下有轨运输系统无人操作，减少作业人员50%以上。但是，由于非煤矿山井下采矿的现场环境恶劣，粉尘浓厚，现场的操作人员需要佩戴笨重的防尘用具进行工作，工作效率低下，因此采用地面遥控驾驶及无人驾驶已经成为一种必要趋势。

目前，国内采用的矿井机车无人驾驶系统都只能在一种模式下进行，当一台受控的机车出现故障时，系统无法进行模式切换，存在很大的安全隐患，导致无人驾驶系统无法适用复杂的矿井环境。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种基于混合调度模式的矿井机车无人驾驶系统及其控制方法，以使矿井机车无人驾驶系统能进行多种模式切换。

为实现以上目的，本发明采用的技术方案为：第一方面，提供一种基于混合调度模式的矿井机车无人驾驶系统，该系统包括调度运行管理机、至少一个远程控制操作台和矿山机车车载控制器；

调度运行管理机通过有线局域网分别与至少一个远程控制操作台连接、通过有线局域网和WIFI网络与矿山机车车载控制器连接，远程控制操作台和矿山机车车载控制器之间形成具有通信握手检测的通信链路。

第二方面，提供一种上述基于混合调度模式的矿井机车无人驾驶系统的控制方法，该方法包括：

通过调度运行管理机对远程控制操作台和矿山机车车载控制器设置当前环境的工作模式；

在当前环境的工作模式下，调度运行管理机将每台机车的运输任务分别发送至对应的远程控制操作台和矿山机车车载控制器；

远程控制操作台接收到运输任务后，与对应的矿山机车车载控制器通过握手通信建立通信链路，实现远程控制。

与现有技术相比，本发明存在以下技术效果：本发明中的调度运行管理机具有多种工作模式，可适用于无人驾驶的受控机车与未改造完全的人工现场驾驶的机车混合运行的场景，使矿井机车从非自动化到自动化逐渐过渡，降低了施工风险，且提高了矿井机车的利用效率。

附图说明

图1是本发明一实施例中基于混合调度模式的矿井机车无人驾驶系统的结构示意图；

图2是本发明一实施例中另一种基于混合调度模式的矿井机车无人驾驶系统的结构示意图；

图3是本发明一实施例中基于混合调度模式的矿井机车无人驾驶系统的控制方法的流程示意图；

图4是本发明一实施例中步骤S3的细分步骤的流程示意图；

图5是本发明一实施例中的工作模式转换示意图。

具体实施方式

下面结合图1至图5所示，对本发明做进一步详细叙述。

如图1所示，本实施例公开了一种基于混合调度模式的矿井机车无人驾驶系统，该系统包括：调度运行管理机10、至少一个远程控制操作台20和矿山机车车载控制器30；调度运行管理机10通过有线局域网与至少一个远程控制操作台20连接、通过有线局域网和WIFI网络与矿山机车车载控制器30连接，远程控制操作台20和矿山机车车载控制器30之间形成具有通信握手检测的通信链路。

需要说明的是，该处的WIFI网络由WIFI基站70提供。

具体地，该处的调度运行管理机10具有监测运行模式、调度运行模式、监控运行模式以及防护运行模式等四种工作模式，四种工作模式的应用场景如下：

监测运行模式：适用于无人驾驶的受控机车和仅有工况传输功能改造完成的人工现场驾驶机车混合使用的情况，在该模式下调度运行管理机10仅接收所管理的设备上传的工况信息，而不对工况信息进行任何处理；

调度运行模式：适用于无人驾驶的受控机车和工况传输功能、调度功能改造完成的人工现场驾驶机车混合使用的情况，在该模式下，调度运行管理机10接收所管理的设备上传的工况信息，并对工况信息进行逻辑计算，然后根据逻辑计算结果下发相应的调度指令；

监控运行模式：适用于无人驾驶的受控机车和工况传输功能、调度功能以及监控功能改造完成的人工现场驾驶机车混合使用的情况，在该模式下，调度运行管理机10接收所管理的设备上传的工况信息，对工况信息进行逻辑计算，然后根据逻辑计算结果下发调度指令以及向远程控制操作台20下发限速防护指令；

防护运行模式：适用于无人驾驶的受控机车和工况传输功能、调度功能、监控功能以及防护功能全部改造完成的人工现场驾驶机车混合使用的情况，在该模式下，调度运行管理机10接收所管理的设备上传的工况信息，对工况信息进行逻辑计算，并根据逻辑计算结果下发调度指令，以及向远程控制操作台20和矿山机车车载控制器30下发限速防护指令。

具体地，如图2所示，上述的调度运行管理机10还通过有线局域网和WIFI网络与手持式遥控终端40连接，手持式遥控终端40还通过WIFI网络与矿山机车车载控制器30连接。

需要说明的是，该处的手持式遥控终端40用于对矿山机车车载控制器30进行近距离遥控操作。因此，本实施例中的系统可以实现远距离遥控驾驶模式，也可以实现近距离遥控驾驶模式。

具体地，如图2所示，上述的调度运行管理机10还通过有线局域网与矿石装车控制器50连接。矿石装车控制器50用于接收手持式遥控终端40的遥控进行装矿作业。

具体地，上述的系统还包括通过RFID网络与矿山机车车载控制器30连接的定点检测装置60。其中，调度运行控制机10根据矿山机车车载控制器30测量的机车速度计算机车的位置，然后再通过矿山机车车载控制器30获取定点检测装置检测到的定点位置信息对计算出的机车位置进行矫正。

具体地，上述的调度运行管理机10和至少一个远程控制操作台20安装在地面上，矿山机车车载控制器30安装在每台机车上，手持式遥控终端40由装矿点操作人员手持，矿石装车控制器50安装在放矿机周围预设范围内，定点检测装置60在轨道上间隔式布置。

具体地，这里的放矿机周围预设范围内指的是放矿机附近，在轨道上每间隔一段距离布置有一套定点检测装置。

如图3所示，本实施例公开例了一种基于混合调度模式的矿井机车无人驾驶系统的控制方法，该方法包括如下步骤S1至S3：

S1、通过调度运行管理机10对远程控制操作台20和矿山机车车载控制器30设置当前环境的工作模式；

S2、在当前环境的工作模式下，调度运行管理机10将每台机车的运输任务分别发送至对应的远程控制操作台20和矿山机车车载控制器30；

S3、远程控制操作台20接收到运输任务后，与对应的矿山机车车载控制器30通过握手通信建立通信链路，实现远程控制。

具体地，如图4所示，步骤S3具体包括如下细分步骤S31至S35：

S31、对应的远程控制操作台20接收到运输任务后，与对应的矿山机车车载控制器30通过握手通信建立通信链路；

S32、对应的远程控制操作台20发送机车控制指令至对应的矿山机车车载控制器30以控制机车运行；

S33、矿山机车车载控制器30在运行过程中，实时检测机车的位置和机车行驶前方的路况信息并将机车的位置和机车行驶前方的路况信息通过网络发送至调度运行管理机10和对应的远程控制操作台20；

S34、矿山机车车载控制器30根据检测到的机车位置判断机车是否运行到装矿区域；

S35、在机车运行到装矿区域后，矿山机车车载控制器30发送运输任务完成指令至调度运行管理机10。

具体地，在机车运行到装矿区域后，还包括如下步骤：

调度运行管理机10下发装矿任务至手持式遥控终端40、矿石装车控制器50以及所述对应的矿山机车车载控制器30；

通过手持式遥控终端40近距离遥控所述对应的矿山机车车载控制器30以控制机车行驶到矿石仓溜口下方；

在机车行驶到矿石仓溜口下方时，通过手持式遥控终端40近距离遥控矿石装车控制器50进行装矿作业；

在装矿任务完成时，通过手持式遥控终端40发送装矿任务完成指令至调度运行管理机10以使调度运行管理机10重新下发新的运输任务。

具体地，如图5所示，所述的工作模式包括：监测运行模式、调度运行模式、监控运行模式以及防护运行模式；

其中，监测运行模式下，调度运行管理机10仅接收远程控制操作台20和矿山机车车载控制器30上传的工况信息；

调度运行模式下，调度运行管理机10接收远程控制操作台20和矿山机车车载控制器30上传的工况信息并根据工况信息进行逻辑运算；

监控运行模式下，调度运行管理机10接收远程控制操作台20和矿山机车车载控制器30上传的工况信息，根据工况信息进行逻辑计算后下发限速防护指令至远程控制操作台20；

防护运行模式下，调度运行管理机10接收远程控制操作台20和矿山机车车载控制器30上传的工况信息，根据工况信息进行逻辑计算后下发限速防护指令至远程控制操作台20和矿山机车车载控制器30。

这里的调度运行管理机10针对其管理的远程控制操作台20和矿山机车车载控制器30可设置不同的工作模式，也可以针对整个无人驾驶系统设置不同的工作模式，满足了矿场不同施工环境下的应用场景。

还需要说明的是，监测运行模式、调度运行模式、监控运行模式以及防护运行模式这四种工作模式可以以手动的方式任意切换，但是在切换时需要在调度运行管理机10中录入操作密码，同时该用户还必须具备切换模式的权限。

具体地，上述实施例中的方法还包括如下步骤：

调度运行管理机10根据矿山机车车载控制器30测量的机车运行速度计算机车的位置；

矿山机车车载控制器30通过RFID网络读取定点检测装置60检测到的机车定点位置信息并传输至调度运行管理机10；

调度运行管理机10根据机车定点位置信息对计算出的机车位置进行矫正。