专利名称：露天矿山车辆智能调度终端的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及露天矿车辆调度导航领域，具体涉及一种露天矿山车辆智能调度终端。它利用GPS全球定位系统、油耗传感器、超声波传感器等采集车辆运行状态和生产状态等信息，通过无线Mesh网发送到中控室，并接收中控室发送的调度信息和指令，同时借助于电子地图的导航功能辅助驾驶员完成生产任务，自动记录统计生产情况，提高露天采矿生产效率和安全性。
背景技术：
由于露天矿山覆盖范围广，车辆运行状态变化快等特点，很难实时掌握各铲车和矿车生产情况，易造成矿车赶堆、车辆非工作时间长、偷油、偷矿的不良现象，这就造成我国露天采矿生产效率低，生产成本高，资源浪费严重的现状。矿山道路多崎岖狭窄，道路路况不稳定，且车辆密集，工作时间长，所以露天矿山车辆行驶安全隐患比较多，车辆完好率低。因此，设计一种露天矿山车载智能终端，来实时采集车辆、道路和现场设备运行情况等各种信息，从而对大规模生产的全局进行统筹管理，并完成车辆导航和辅助生产任务，是提高露天矿山生产效率、解决生产安全隐患的关键所在。
实用新型内容本实用新型解决的技术问题是提供了一种露天矿山车辆智能调度终端，能实时采集采、运设备的位置、运行状态、铲点矿石品质和油耗信息，来帮助调度人员或系统对装、运、卸的全过程进行监控与管理，并辅助驾驶员完成生产任务。它能极大的提高露天矿山的生产效率和安全性，同时节约生产成本。
为解决上述问题，本实用新型提供方案如下:本实用新型提供了一种露天矿山车辆智能调度终端，它包括:车载工控机，无线Mesh网模块，油耗检测模块，卸车检测模块，触摸屏，无线Mesh网天线，单频GPS导航天线，语音通信模块天线；其中车载工控机内部集成工控主板、电源模块、防水音箱、语音通信模块、GPS模块，该车载工控机整体采用工业级防尘、防水、防振设计，工作温度为-40°C -85°C；无线Mesh网模块通过RJ45接口和电源接口与车载工控机连接，并与无线Mesh网天线连接；油耗检测模块通过RS232接口和电源接口与车载工控机连接；卸车检测模块通过GPIO口和电源接口与车载工控机连接，触摸屏通过D-SUB接口、RS232接口和电源接口与车载工控机连接；单频GPS导航天线通过GPS天线接口与车载工控机连接；语音通信模块天线通过语音通信模块天线接口与车载工控机连接。车载工控机通过GPS模块、油耗检测模块、卸车检测模块采集车辆位置、油耗和车辆运行状态信息，并通过无线Mesh网模块组件发送到中控室，来实现生产的全局调度和监控，同时该终端接收中控室发出的调度任务和指令，并借助于触摸屏的导航功能和音箱的语音提示来完成生产任务。所述车载工控机中，所述工控主板为嵌入式的工控机主板，配置有1.66GHz的CPU, IG 的内存，集成 GPIO 口，RS232 接口，USB 接口，RJ45 接口，CF 卡接口，D-SUB 接口，GPS天线接口和语音通信模块天线接口 ；其中GPIO 口，通过光耦电路可以将24V和12V电压信号转换成主板GPIO 口识别的3.3V电压信号。所述车载工控机中，所述GPS模块，采用SUN-GPS3232芯片，实时采集车辆位置、速度等信息，它集成于工控机内部，并在工控机背面引出GPS天线接口，外接一个单频GPS导航天线，定位精度为3米。所述车载工控机中，所述语音通信模块采用摩托罗拉的车载台GM3188，集成于工控机内部，由电源模块供电，并在工控机背面引出天线接口，外界天线，支持VHF，UHF两个频段，8个通信信道，能实现车辆间的语音通信和语音调度。该模块与调度网络完全独立，可以避免语音通信时对数据传输造成干扰，并且当调度系统故障时能通过该模块进行人工语音调度，提高了设备的稳定性。所述车载工控机中，所述电源模块，采用智能DC/DC ATX变换器，7-30V宽压输入，标准ATX输出，有OVP、OCP、短路、智能控制ITPS点火、有输入反向保护功能。所述露天矿山车辆智能调度终端中，所述无线Mesh网模块,夕卜接无线Mesh网天线，采用5.SGHz和2.4GHz双频率进行通信，能满足车辆高速运行情况下宽带数据接入和节点间的无缝漫游。采用12-48VDC宽压供电，当DC电压低于10.5VDC时低压分离电路将自动地断电。大约在11.5VDC时，一旦DC电压启动运行将被恢复。所述露天矿山车辆智能调度终端中，所述油耗检测模块,采用高精度电容式油位传感器，能实时采集邮箱油位值，并将其油位值转换成电子信号，通过RS232接口发送给车载工控机，灵敏度高，精度可达0.5%，采用电容式原理，输出具有一定的阻尼时间，消除了因震动、颠簸弓I起的数据波动。所述露天矿山车辆智能调度终端中，所述卸车检测模块，采用超声波传感器检测卸车信号，当检测到矿车车斗卸车动作时输出一个24V开关量信号，车载工控机通过光耦电路将24V开关量信号转换成3.3V开关量型号，通过主板GPIO 口发送到CPU，完成卸车信号采集，使其自动完成产量统计工作。利用超声波传感器穿透能力强，检测距离远的特点，能适应工业现场尘土多的工作环境，并能避免因车辆颠簸造成的错误信号。所述露天矿山车辆智能调度终端中，所述触摸屏，采用10.4〃高亮度TFT IXD显示屏，构架采用铝合金面板、钢板后壳，能防尘、防振。薄膜键盘OSD为输入操作界面，标准15针D-SUB接口，RGB信号，提供多重扫描，可以嵌入式连接或壁挂安装方式。工作温度为-30。C-70。Co综上所述，本实用新型提供了一种露天矿山车辆智能调度终端，该终端能实时采集采、运设备的位置、运行状态和油耗信息，来帮助调度人员或系统对装、运、卸的全过程进行控制与管理，并辅助驾驶员完成生产任务。它能极大的提高露天矿山的生产效率和安全性，同时节约生产成本。
图1为露天矿山车辆调度系统整体框图图2为车载工控机外观示意图正面图3为车载工控机外观示意图侧面图4为车载工控机外观示意图背面具体实施方式
露天矿山车辆调度系统包括露天矿山车辆智能调度终端(1)，无线Mesh网(3)，中控室(2)组成。其关系如图1所示，露天矿山车辆智能调度终端和中控室通过基站和通信模块组件的Mesh网连接。露天矿山车辆智能调度终端安装在露天矿山车辆上，能实时采集采、运设备的位置、运行状态和油耗信息，通过Mesh网发送到中控室，中控室对这些信息进行分析处理、统计存储，并且结合生产任务做出调度计划，通过Mesh网把调度信息发送到露天矿山车辆智能调度终端，该终端解析调度信息，并标出路径，辅助驾驶员完成调度任务。露天矿山车辆智能调度终端结构如图1中所示，它包括车载工控机(4)，无线Mesh网模块(6)，油耗检测模块(8)，卸车检测模块(7)，触摸屏(5)，无线Mesh网天线(14)，单频GPS导航天线(15)，语音通信模块天线(16 )。车载工控机包括工控主板(9 )，GPS模块(10 )，语音通信模块(11)，电源模块(13)，防水音箱(12)。该工控机采用工业级防尘、防水，防振设计。工作温度为-40— 85°C。工控主板为嵌入式的工控机主板，配置有1.66GH的CPU，IG的内存，集成GPIO 口，RS232接口，USB接口，RJ45接口，CF卡接口，D-SUB接口，GPS天线接口和语音通信模块天线接口。其中GPIO 口，通过光耦电路可以将24V和12V电压信号转换成主板GPIO 口识别的3.3V电压信号。GPS模块，其采用SUN-GPS3232芯片，集成于车载工控机内部，外接一个单频GPS导航天线，定位精度为3米。语音通信模块，其采用摩托罗拉的车载台GM3188，支持VHF，UHF两个频段，8个通信信道。该模块与调度网络完全独立，当调度系统故障时能通过该模块进行人工调度，以免影响生产，并且该模块与调度网络信号相互不干扰。电源模块，采用智能DC/DC ATX变换器，7-30V宽压输入，标准ATX输出，输出5V、12V、24V，分别为油耗检测模块、卸车自检测模块、无线Mesh网模块供电，有0VP、0CP、短路、智能控制ITPS点火、有输入反向保护功能。无线Mesh网模块，外接无线Mesh网天线，采用5.8GHz和2.4GHz双频率进行通信，能满足车辆高速运行情况下宽带数据接入和节点间的无缝漫游。采用12-48VDC宽压供电，当DC电压低于10.5VDC时低压分离电路将自动地断电。大约在11.5VDC时，一旦DC电压启动运行将被恢复。油耗检测模块，其采用高精度油量传感器，采用电子信号，能够有效减小车辆颠簸或上下坡波动引起的信号噪声，误差率在1%以内，灵敏度高。通过RS232接口跟车载工控机连接。软件监控并统计油耗信息，提前发出加油提醒，以免影响生产。卸车检测模块，采用超声波传感器检测卸车信号，当检测到车辆卸车时输出一个开关量信号。用软件统计能避免人工统计的繁琐，避免失误。用超声波传感器能适应工业现场尘土多的工作环境。触摸屏，采用10.4"高亮度TFT IXD显示屏，构架采用铝合金面板、钢板后壳，能防尘、防振，薄膜键盘OSD为输入操作界面，标准15针D-SUB接口，RGB信号，提供多重扫描，可以嵌入式连接或壁挂安装方式。工作温度为-30°C -70°C，满足工业现场需求。[0029]图2到图4为车载工控机外观示意图所示，该工控机采用工业级防尘、防水，抗震设计。工作温度为-40— 85°C。如图2中所示为车载台正面，语音通信模块控制面板(28)包括通信模块开关按钮，跳频按钮和手咪接口。如图3中所示为车载工控机侧面，防水音响口(25)能防尘防水。如图4所示为车载工控机背面，该工控机从主板引出电源接口(20)，GPIO 口(18) (19)，RS232 接口(17)，USB 接口(22)，RJ45 接口(21)，D-SUB 接口(24)，GPS天线接口( 26 )，语音通信模块天线接口( 27 )，车载工控机开关(23 )。其中电源接口( 20 )包括一路7-30V宽压输入，两路24V输出，3路12V输出和一路5V输出。GPIO 口(18)经光耦电路将24V电压信号转换为主板识别的3.3V电压信号，GPIO 口(19)经光耦电路将12V电压信号转换为主板识别的3.3V电压信号。外引接口都有保护盖，满足防尘需求。
权利要求1.露天矿山车辆智能调度终端，其特征在于，该终端包括:车载工控机，无线Mesh网模块，油耗检测模块，卸车检测模块，触摸屏，无线Mesh网天线，单频GPS导航天线，语音通信模块天线；其中车载工控机内部集成工控主板、电源模块、防水音箱、语音通信模块、GPS模块，该车载工控机整体采用工业级防尘、防水、防振设计，工作温度为-40°C -85°C ;无线Mesh网模块通过RJ45接口和电源接口与车载工控机连接，并与无线Mesh网天线连接；油耗检测模块通过RS232接口和电源接口与车载工控机连接；卸车检测模块通过GPIO 口和电源接口与车载工控机连接，触摸屏通过D-SUB接口、RS232接口和电源接口与车载工控机连接；单频GPS导航天线通过GPS天线接口与车载工控机连接；语音通信模块天线通过语音通信模块天线接口与车载工控机连接。
2.根据权利要求1中所述的露天矿山车辆智能调度终端，其特征在于，包括车载工控机的工控主板，配置有1.66GHz以上的CPU，2G以上的内存，集成GPIO 口，RS232接口，USB接口，RJ45接口，CF卡接口、D-SUB接口、GPS天线接口和语音通信模块天线接口；其中GPIO口，通过光耦电路可以将24V和12V电压信号转换成主板GPIO 口识别的3.3V电压信号。
3.根据权利要求1中所述的露天矿山车辆智能调度终端，其特征在于，包括车载工控机的电源模块，采用智能DC/DC ATX变换器，7-30V宽压输入，标准ATX输出，有OVP、OCPjS路、智能控制ITPS点火和输入反向保护功能。
4.根据权利要求1中所述的露天矿山车辆智能调度终端，其特征在于，包括车载工控机的无线Mesh网模块，外接无线Mesh网天线，采用5.8GHz和2.4GHz双频率进行通信，能满足车辆高速运行情况下宽带数据接入和节点间的无缝漫游；其采用12-48VDC宽压供电，当DC电压低于10.5VDC时低压分离电路将自动地断电，DC电压启动运行将被恢复。
5.根据权利要求1中所述的露天矿山车辆智能调度终端，其特征在于，包括车载工控机的语音通信模块，其采用摩托罗拉的车载台GM3188，集成于工控机内部，由电源模块供电，并在工控机背面引出语音通信模块天线接口，外接语音通信模块天线，支持VHF，UHF两个频段，8个通信信道，能实现车辆间的语音通信和语音调度；该模块与调度网络完全独立，可以避免语音通信时对数据传输造成干扰，并且当调度系统故障时能通过该模块进行人工语音调度，提高了设备的稳定性。
6.根据权利要求1 中所述的露天矿山车辆智能调度终端，其特征在于，包括车载工控机的GPS模块，采用SUN-GPS3232芯片，实时采集车辆位置、速度和航向信息，它集成于工控机内部，并在工控机背面弓I出GPS天线接口，外接一个单频GPS导航天线，定位精度为3米。
7.根据权利要求1中所述的露天矿山车辆智能调度终端，其特征在于，包括油耗检测模块，采用高精度电容式油位传感器，能实时采集邮箱油位值，并将其油位值转换成电子信号，通过RS232接口发送给车载工控机，灵敏度高，精度可达0.5%，采用电容式原理，输出具有一定的阻尼时间，消除了因震动、颠簸引起的数据波动。
8.根据权利要求1中所述的露天矿山车辆智能调度终端，其特征在于，包括卸车检测模块，采用超声波传感器检测卸车信号，当检测到矿车车斗卸车动作时输出一个24V或12V电压信号，车载工控机通过光耦电路将24V或12V电压信号转换成3.3V电压信号，通过主板GPIO 口发送到车载工控机，完成卸车信号采集，使其自动完成产量统计工作。
9.根据权利要求1中所述的露天矿山车辆智能调度终端，其特征在于，包括触摸屏，采用高亮度TFTLCD显示屏，构架采用铝合金面板、钢板后壳，能防尘、防振，薄膜键盘OSD作为输入操作界面，操作简单方便，标准15针D-SUB接口，RGB信号，提供多重扫描，可以嵌入式连接或壁挂安装方式，工 作温度为-30°C -70°C。
专利摘要本实用新型提供了一种露天矿山车辆智能调度终端，该终端包括车载工控机，无线Mesh网模块，油耗检测模块，卸车检测模块，触摸屏，无线Mesh网天线，单频GPS导航天线，语音通信模块天线；其中车载工控机内部集成工控主板、电源模块、防水音响、语音通信模块、GPS模块。该露天矿山车辆智能调度终端应用在露天矿山车辆上能实时采集采、运设备的位置、运行状态、铲点矿石品质和油耗信息，通过无线Mesh网发送到中控室，并接收中控室发送的调度信息和指令，来实现露天矿山对装、运、卸的全程监控与管理，并能为员工提供生产导航功能，辅助员工完成生产任务，达到提高露天矿山生产效率和安全性，节约生产成本的目的。
文档编号G08G1/00GK202996011SQ20122034281
公开日2013年6月12日 申请日期2012年7月13日 优先权日2012年7月13日
发明者郝晓辰, 韩辉, 姚永强, 孙超, 刘浩然 申请人:燕山大学