一种用于矿井无人驾驶机车的车载控制装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及矿井机车自动化检测与安全控制技术领域，具体是一种用于矿井无人驾驶机车的车载控制装置。
【背景技术】
[0002]矿井轨道机车运输是井下大巷运输的主要方式之一。现阶段我国矿井机车均为人工驾驶，操作环境差和技术保障手段缺乏导致轨道机车运输事故频发。运用信息与控制技术提高运输自动化水平是减少此类事故的根本措施，也是《煤矿安全生产“十二五”规划》中指出的科技攻关重点方向。
[0003]矿井机车无人驾驶系统的研发和运行，有助于降低因调度、操作失误而发生运输事故的概率；同时，矿井机车无人驾驶系统的使用，能减少井下人员的数量，从而也能减少因其它矿井事故引发的伤亡人数，具有巨大的经济效益和社会效益。
[0004]矿井机车无人驾驶系统的关键技术为如何实现对机车的自动化控制。目前在矿井运行的机车多数为人工机械控制，无自动化电气控制设备；同时机车与地面系统之间的通信手段也较为落后，只能大致获知机车运行的区段，但机车的精确位置、机车的工况和机车前方的路况，地面系统是无法获知的。这样就很难实现对机车的自动化控制，无法有效实现机车的无人驾驶。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型的目的在于提供一种用于矿井无人驾驶机车的车载控制装置，以解决上述现有技术中存在的问题。
[0006]本实用新型的技术方案为:
[0007]—种用于矿井无人驾驶机车的车载控制装置，该装置包括微处理器、路况分析仪、车载AP终端、摄像头、交换机、电磁阀组件、速度传感器和读卡器；
[0008]所述摄像头的输出端与路况分析仪的输入端连接，所述路况分析仪的输出端与微处理器的输入端连接，所述摄像头的输出端通过交换机和车载AP终端与地面系统的输入端连接，所述微处理器通过交换机和车载AP终端与地面系统交互式连接；
[0009]所述速度传感器的输出端与微处理器的输入端连接，所述读卡器的输出端与微处理器的输入端连接，所述微处理器的输出端通过交换机与变频调速器的输入端连接，所述微处理器的输出端与电磁阀组件的输入端连接，所述电磁阀组件与机车机械部件连接。
[0010]所述的用于矿井无人驾驶机车的车载控制装置，所述摄像头与路况分析仪之间通过模拟视频接口连接。
[0011]所述的用于矿井无人驾驶机车的车载控制装置，所述摄像头与交换机之间通过以太网连接，所述交换机与车载AP终端之间通过以太网连接，所述微处理器与交换机之间通过以太网连接，所述交换机与变频调速器之间通过以太网连接。
[0012]所述的用于矿井无人驾驶机车的车载控制装置，所述路况分析仪与微处理器之间通过RS232串行接口连接。
[0013]所述的用于矿井无人驾驶机车的车载控制装置，所述读卡器与微处理器之间通过RS485串行接口连接。
[0014]所述的用于矿井无人驾驶机车的车载控制装置，所述电磁阀组件与机车机械部件之间通过气管和机械传动方式连接。
[0015]所述的用于矿井无人驾驶机车的车载控制装置，所述车载AP终端与地面系统之间通过符合802.1 In协议的无线局域网连接。
[0016]所述的用于矿井无人驾驶机车的车载控制装置，所述路况分析仪主要由解码模块和数据处理模块组成，所述解码模块选用型号为SAA7113的解码芯片，所述数据处理模块选用型号为EP3C16F484的FPGA芯片。
[0017]本实用新型的有益效果为:
[0018]由上述技术方案可知，本实用新型的装置与其它同类设备相比，可以实现机车位置的准确检测，实时分析前方路况状态，实时上报机车的工况信息和路况信息，并接收地面系统下发的控制指令，实现对机车的自动化控制;采用本实用新型的装置可以实现机车的自动化行驶，使机车的运行更加安全可靠，提高机车作业效率，减少井下人员的数量，从而也能减少因其它矿井事故引发的伤亡人数。
【附图说明】
[0019]图1是本实用新型的结构示意图。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图和具体实施例进一步说明本实用新型。
[0021]如图1所示，一种用于矿井无人驾驶机车的车载控制装置，包括微处理器1、路况分析仪2、车载AP终端3、摄像头4、交换机5、电磁阀组件6、速度传感器7和读卡器8。路况分析仪2主要由解码模块和数据处理模块组成，其中，解码模块选用型号为SAA7113的解码芯片，数据处理模块选用型号为EP3C16F484的FPGA芯片。
[0022]摄像头4的输出端与路况分析仪2的输入端通过模拟视频接口连接。路况分析仪2的输出端与微处理器I的输入端通过RS232串行接口连接。摄像头4的输出端通过交换机5和车载AP终端3与地面系统11的输入端连接。微处理器I通过交换机5和车载AP终端3与地面系统11交互式连接。
[0023]摄像头4与交换机5之间通过以太网连接，交换机5与车载AP终端3之间通过以太网连接，微处理器I与交换机5之间通过以太网连接。车载AP终端3与地面系统11之间通过符合802.1ln协议的无线局域网连接。
[0024]速度传感器7的输出端与微处理器I的输入端电连接。读卡器8的输出端与微处理器I的输入端通过RS485串行接口连接。微处理器I的输出端通过交换机5与变频调速器10的输入端连接，交换机5与变频调速器10之间通过以太网连接。微处理器I的输出端与电磁阀组件6的输入端电连接，电磁阀组件6与机车机械部件9通过气管和机械传动方式连接。
[0025]本实用新型的工作原理:
[0026](I)无线传输功能实现
[0027]车载AP终端3与地面系统11之间组成了无线局域网，微处理器I可以通过无线局域网将机车前方的路况信息、机车工况数据和机车的精确位置信息发送至地面系统11，同时也可以通过无线局域网实时接收地面系统11下发的各种调度指令。摄像头4可以将机车前方的实时视频通过无线局域网发送至地面系统11。
[0028](2)机车精确位置的检测实现
[0029]本实用新型的装置对机车位置的检测首先是通过读卡器8来读取预埋在机车轨道上的位置信标，获取当前机车的精确位置;然后通过速度传感器7采集到的速度信息，由微处理器I实时计算机车运行的距离；当机车运行到下一个位置信标时，通过位置信标对机车的位置进行校正。位置信标的安装位置根据现场巷道的实际情况确定，一般在交叉口、停车点、装车点和卸车点等前后均需要安装位置信标。
[0030](3)机车运行前方路况的检测实现
[0031]路况分析仪2通过模拟视频接口获取前方路况的视频图像，并分析图像中前方运行轨道上是否存在障碍物，轨道旁是否存在人员。当检测到障碍物或人员时，路况分析仪2通过RS232串行接口发送数据指令给微处理器I，微处理器I收到指令后做相应处理。
[0032](4)机车的启停、加速和减速的实现
[0033]微处理器I通过控制电磁阀组件6来实现对机车机械部件9的控制，机车机械部件9包括受电弓、刹车装置、撒砂装置等。微处理器I通过以太网与变频调速器10连接，实现对机车的加速和减速控制。当微处理器I收到启动命令后，微处理器I控制受电弓升起，松开刹车装置，并控制变频调速器10进行加速行驶;在行驶的过程中，如果机车进入打滑区域(由机车精确位置的检测实现获知是否进入打滑区域)，则打开撒砂装置，进行撒砂，增大摩擦力，驶出打滑区域后，则关闭撒砂装置，停止撒砂；当微处理器I收到停车命令后，微处理器I控制受电弓落下，控制刹车装置进行刹车。
[0034]以上所述实施方式仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型的权利要求书确定的保护范围内。
【主权项】
1.一种用于矿井无人驾驶机车的车载控制装置，其特征在于:该装置包括微处理器、路况分析仪、车载AP终端、摄像头、交换机、电磁阀组件、速度传感器和读卡器； 所述摄像头的输出端与路况分析仪的输入端连接，所述路况分析仪的输出端与微处理器的输入端连接，所述摄像头的输出端通过交换机和车载AP终端与地面系统的输入端连接，所述微处理器通过交换机和车载AP终端与地面系统交互式连接； 所述速度传感器的输出端与微处理器的输入端连接，所述读卡器的输出端与微处理器的输入端连接，所述微处理器的输出端通过交换机与变频调速器的输入端连接，所述微处理器的输出端与电磁阀组件的输入端连接，所述电磁阀组件与机车机械部件连接。2.根据权利要求1所述的用于矿井无人驾驶机车的车载控制装置，其特征在于:所述摄像头与路况分析仪之间通过模拟视频接口连接。3.根据权利要求1所述的用于矿井无人驾驶机车的车载控制装置，其特征在于:所述摄像头与交换机之间通过以太网连接，所述交换机与车载AP终端之间通过以太网连接，所述微处理器与交换机之间通过以太网连接，所述交换机与变频调速器之间通过以太网连接。4.根据权利要求1所述的用于矿井无人驾驶机车的车载控制装置，其特征在于:所述路况分析仪与微处理器之间通过RS232串行接口连接。5.根据权利要求1所述的用于矿井无人驾驶机车的车载控制装置，其特征在于:所述读卡器与微处理器之间通过RS485串行接口连接。6.根据权利要求1所述的用于矿井无人驾驶机车的车载控制装置，其特征在于:所述电磁阀组件与机车机械部件之间通过气管和机械传动方式连接。7.根据权利要求1所述的用于矿井无人驾驶机车的车载控制装置，其特征在于:所述车载AP终端与地面系统之间通过符合802.1ln协议的无线局域网连接。8.根据权利要求1所述的用于矿井无人驾驶机车的车载控制装置，其特征在于:所述路况分析仪主要由解码模块和数据处理模块组成，所述解码模块选用型号为SAA7113的解码芯片，所述数据处理模块选用型号为EP3C16F484的FPGA芯片。
【专利摘要】本实用新型提供一种用于矿井无人驾驶机车的车载控制装置，该装置包括微处理器、路况分析仪、车载AP终端、摄像头、交换机、电磁阀组件、速度传感器和读卡器。本实用新型的装置与其它同类设备相比，可以实现机车位置的准确检测，实时分析前方路况状态，实时上报机车的工况信息和路况信息，并接收地面系统下发的控制指令，实现对机车的自动化控制；采用本实用新型的装置可以实现机车的自动化行驶，使机车的运行更加安全可靠，提高机车作业效率，减少井下人员的数量，从而也能减少因其它矿井事故引发的伤亡人数。
【IPC分类】H04N7/18, B61C17/00
【公开号】CN205256328
【申请号】CN201521011596
【发明人】魏臻, 徐自军, 汤俊, 程运安, 胡庆新, 程磊, 彭磊, 徐伟, 顾庆东, 闵向东
【申请人】合肥工大高科信息科技股份有限公司
【公开日】2016年5月25日
【申请日】2015年12月8日