应用于露天煤矿车辆防撞预警的方法及装置与流程

本发明涉及采石采煤技术领域，尤其涉及一种应用于露天煤矿车辆防撞预警的方法及装置。

背景技术：

煤炭开采可分为露天开采和地下开采两种开采方式，由于露天开采生产效率和安全性能均明显优于地下开采，在政策的支持下，露天煤矿呈现大型化、集约化开采的特征，进而导致矿坑内设备数量大幅增长，尤其是应用最广泛的单斗-卡车开采工艺的露天煤矿，同时作业设备的达到几百辆，道路条件和视线条件较差，大型的矿山设备存在很大的作业盲区，从而导致露天矿发生的人员伤亡大都发生在设备的碰撞事故中，给露天矿的安全管理带来巨大的挑战。

随着数字矿山技术的不断推广应用和矿山安全管理信息化水平的不断提高，部分大型露天煤矿投入了卡车防撞预警系统。目前，已有的卡车防撞预警系统采用的预警原理太过简单，无法识别预警类型和预警级别，尤其在高密度设备环境下运行时出现无效预警频率太高，严重影响驾驶员对有效信息的获取和及时响应，导致系统运行效果不佳。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种应用于露天煤矿车辆防撞预警的方法及装置，以实现对不同类型险情进行更为精确地预警，保障了矿上作业人员的安全。

为了实现上述目的，本发明实施例采用的技术方案如下：

第一方面，本发明实施例提供了一种应用于露天煤矿车辆防撞预警的方法，所述方法包括：确定各个车辆在预设露天煤矿地图中的行驶路径；过滤与当前车辆不属于同一行驶路径的其他所述车辆得到车辆集群；从所述车辆集群中确定与所述当前车辆距离最近的前方车辆为目标车辆；实时检测所述目标车辆与所述当前车辆的间隔距离；实时获取所述当前车辆行驶过程中的参数信息；该参数信息包括但不限于，两车相对速度、刹车制动时间、反应时间、道路摩擦系数以及气候因素；最后，依据所述间隔距离与参数信息进行警报。

优选的，所述确定各个车辆在预设露天煤矿地图中的行驶路径的步骤包括：根据各个所述车辆的初始位置为对应的车辆生成目标驾驶路径；将多条所述目标驾驶路径标注于所述预设露天煤矿地图中；根据所述车辆上的定位装置确定所述车辆的实时位置，并计算所述实时位置与多条所述目标驾驶路径的距离值，若所述距离值小于阈值，则确定所述目标驾驶路径为所述车辆的行驶路径。

优选的，所述从所述车辆集群中确定与所述当前车辆距离最近的前方车辆为目标车辆的步骤包括：依据从所述当前车辆的行驶路径上选取的参照位置以及所述当前车辆的实时位置确定参考向量；依据所述车辆集群中其他车辆的实时位置以及所述参照位置确定测量向量；依据所述参考向量和所述测量向量之间的夹角确定相对于所述当前车辆的前方车辆；选取与所述当前车辆距离最近的前方车辆为目标车辆。

优选的，所述依据所述间隔距离与参数信息进行警报的步骤包括：检测所述目标车辆与当前车辆的行驶方向，若所述行驶方向为相向而行，则直接依据所述间隔距离进行警报；若所述行驶方向为同向行驶，则依据所述参数信息计算报警因子，在所述报警因子与所述间隔距离均符合预设条件下进行警报。

优选的，所述方法还包括：所述预设露天煤矿地图上包含至少一个危险路段标识，并在检测到车辆进入所述危险路段标识时进行提示，所述危险路段标识包括盲区路段、事故频发路段、车流密度大路段、急转弯路段、多方向交叉口。

第二方面，本发明实施例还提供了一种应用于露天煤矿车辆防撞预警的装置，所述装置包括：处理模块，所述处理模块用于确定各个车辆在预设露天煤矿地图中的行驶路径，过滤与当前车辆不属于同一行驶路径的其他所述车辆得到车辆集群，从所述车辆集群中确定与所述当前车辆距离最近的前方车辆为目标车辆；收发模块，所述收发模块用于实时检测所述目标车辆与所述当前车辆的间隔距离，实时获取所述当前车辆行驶过程中的参数信息；所述处理模块还用于依据所述间隔距离与参数信息进行警报。

优选的，所述处理模块具体用于：根据各个所述车辆的初始位置为对应的所述车辆生成目标驾驶路径；将多条所述目标驾驶路径标注于所述预设露天煤矿地图中；根据所述车辆上的定位装置确定所述车辆的实时位置，并计算所述实时位置与多条所述目标驾驶路径的距离值，若所述距离值小于阈值，则确定所述目标驾驶路径为所述车辆的行驶路径。

优选的，所述处理模块具体用于：依据从所述当前车辆的行驶路径上选取的参照位置以及所述当前车辆的实时位置确定参考向量；依据所述车辆集群中其他车辆的实时位置以及所述参照位置确定测量向量；依据所述参考向量和测量向量之间的夹角确定相对于所述当前车辆的前方车辆；选取与所述当前车辆距离最近的前方车辆为目标车辆。

优选的，所述处理模块具体用于：检测所述目标车辆与当前车辆的行驶方向，若所述行驶方向为相向而行，则直接依据所述间隔距离进行警报；若所述行驶方向为同向行驶，则依据所述参数信息计算报警因子，在所述报警因子与所述间隔距离均符合预设条件下进行警报。

优选的，所述处理模块还用于：所述预设露天煤矿地图上包含至少一个危险路段标识，并在检测到车辆进入所述危险路段标识时进行提示，所述危险路段标识包括盲区路段、事故频发路段、车流密度大路段、急转弯路段、多方向交叉口。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：通过该申请的方法和装置，一方面根据车辆所在的位置自主地为车辆规划最优的驾驶路径，另一方面在车辆行驶过程中，对同一行驶路径上的车辆进行防撞监控，能对不同类型险情进行精确地预警，实时准确，提高了作业效率并保障了矿上作业人员的安全。

附图说明

图1为本发明一种应用于露天煤矿车辆防撞预警的方法的流程示意图；

图2为本发明实施例涉及的一种筛选方法示意图；

图3为本发明一种应用于露天煤矿车辆防撞预警的装置的功能模块示意图。

图中：100、应用于露天煤矿车辆防撞预警的装置；110、处理模块；120、收发模块。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，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的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。

请参照图1，是本发明实施例提供的一种应用于露天煤矿车辆防撞预警的方法的流程示意图，该方法包括：

s110，确定各个车辆在预设露天煤矿地图中的行驶路径。

具体为，在预设露天煤矿地图为事先依据施工现场的实际情况进行创建，每个车辆上均安装有定位装置，如gps或北斗星定位装置等，且各个定位装置均通过无线网络接入到露天煤矿控制系统中，以将车辆的实时位置显示于预设露天煤矿地图上，供位于车辆内的驾驶人员查看。一般情况下，车辆会处于装点(装运货物的地点)或卸点(卸载货物的地点)，进而系统会根据各个车辆的初始位置为对应的车辆生成目标驾驶路径，也即，为了便于各个车辆更快地找到最优驾驶路径，更快地完成货物的装上或卸载，系统将会根据车辆的初始位置计算出一条最优路径，以就近完成货物运输工作。进一步地，系统将会将生成的多条目标驾驶路径标注于预设露天煤矿地图中，并在车辆的车载终端上显示出来，供驾驶员查看，容易理解的，对于当前车辆的目标驾驶路径将会进行区别显示。

需要说明的是，该目标驾驶路径为系统为车辆规划的较优的行驶路径，但是在实际行驶过程中，驾驶人员也可根据实际需要变更行驶路径，因而对车辆的真实行驶路径还需进行进一步确定。其确定方式为：根据车辆上的定位装置确定车辆的实时位置，并计算该实时位置与多条目标驾驶路径的距离值，若该距离值小于阈值，该阈值可根据目标驾驶路径的宽度进行设置，如10米，则该目标驾驶路径则为该车辆的实际行驶路径。需要强调的是，该目标驾驶路径未必为系统之前为该车辆设定的目标驾驶路径，也可以是为其他车辆设定的目标驾驶路径，即是说，当前车辆距离哪一条目标驾驶路径更近，则该条目标驾驶路径为车辆的实际行驶路径。

进一步地，当车辆处于交叉路口时，此时可能出现车辆的实际位置距离多条目标驾驶路径的距离值均小于阈值，进而将在多个距离值中选取最小的距离值对应的目标驾驶路径为车辆的实际行驶路径。又或者出现定位偏差，导致无法有效获得车辆的实时位置，此时将把事先为车辆确定的目标驾驶路径确定为车辆的实际行驶路径。由于系统为每条目标驾驶路径均设置有唯一的编号，故可通过上述方式区别确定每一辆车辆在预设露天煤矿地图中的实际行驶路径。

s120，过滤与当前车辆不属于同一行驶路径的其他车辆得到车辆集群。

具体为，由于每个车辆所在的行驶路径都有编号，故若其他车辆与当前车辆的行驶路径的编号相同，则处于同一行驶路径上，若其他车辆与当前车辆的行驶路径的编号不同，则处于不同的行驶路径上。为了避免同一水平，不同工作平盘的设备误报或同一工作平盘临近路径的误报，过滤掉与当前车辆不属于同一行驶路径的其他车辆得到车辆集群，该车辆集群中的车辆为与当前车辆处于同一行驶路径的所有车辆。进而，只针对车辆集群内的车辆分析与当前车辆的碰撞风险即可，极大地减少了分析样本数量，提高了预警及时性。

s130，从车辆集群中确定与当前车辆距离最近的前方车辆为目标车辆。

具体为，该车辆集群中包含了所有与当前车辆处于同一行驶路径上的其他车辆，该其他车辆可能处于该当前车辆前方，也可能处于当前车辆后方，此处仅需要分析处于当前车辆前方的车辆与当前车辆的碰撞风险即可。故首先需从车辆集群中筛选出处于当前车辆前方的车辆，其具体做法为：

请参照图2，是本发明实施例提供的一种筛选方法示意图。首先，依据当前车辆的行驶路径上选取的参照位置以及当前车辆的实时位置确定参考向量，该参照位置即为a(x1,y1)，其为在当前车辆的行驶路径上随机选取的一点，该实时位置为b(x2,y2)，进而形成的参考向量为从a到b方向形成的向量其次，依据车辆集群中其他车辆的实时位置以及参照位置确定测量向量，如其他车辆的实时位置为c(xc,yc)，则测量向量为最后，依据参考向量和测量向量之间的夹角确定相对于当前车辆的前方车辆，即该参考向量和测量向量之间的夹角为当cosα>0，表明夹角为锐角，此时车辆为当前车辆的前方车辆，当cosα<0，表明夹角为钝角，此时车辆为当前车辆的后方车辆，进而可通过夹角确定相对于当前车辆的所有前方车辆。如通过同样的计算方式，可确定出位于c位置和f位置的车辆为相对于当前车辆的后方车辆，位于d位置和e位置的车辆为相对于当前车辆的前方车辆。

进而，在确定出该车辆集群中相对于当前车辆的所有前方车辆后，系统将会根据对车辆的实时定位情况，从多个前方车辆中选取与当前车辆距离最近的车辆作为目标车辆，并监控该目标车辆与当前车辆的碰撞风险，以进一步缩小分析样本。

s140，实时检测目标车辆与当前车辆的间隔距离。

具体为，系统将会实时接收安装于车辆上的定位装置发回的位置信息，并通过该位置信息检测目标车辆与当前车辆的间隔距离。

s150，实时获取当前车辆行驶过程中的参数信息。

具体为，该系统还将实时获取当前车辆行驶过程中的各种参数信息，该参数信息包括但不限于，目标车辆与当前车辆之前的相对速度、当前车辆的刹车制动时间、驾驶员的反应时间、道路摩擦系数、气候因素等，该参数信息可以通过传感器检测获得，也可以通过关联其他系统获得。

s160，依据间隔距离与参数信息进行警报。

具体为，首先根据车辆上安装的定位装置检测的信息确定目标车辆和当前车辆的行驶方向，若目标车辆和当前车辆为相向而行，则可预见的车辆发生碰撞事故的风险较高，则可直接根据间隔距离进行警报，如可设置三级预警机制，如当两车距离50～80米之间，开启三级预警机制，将两车的距离显示于车载终端，并播报给驾驶员，当两车距离30～50米之间，开启二级预警机制，当两车距离小于30米，开启一级预警机制，容易理解的，该预警机制的级别数量以及间隔多少距离开始进行预警均可根据实际需要进行设置。

若目标车辆与当前车辆同向行驶，则可依据安装于车辆的定位装置确定出目标车辆与当前车辆各自的速度，若当前车辆的速度小于目标车辆的速度，则不会存在碰撞风险，无需进行预警，若当前车辆的速度大于目标车辆的速度，则可能存在碰撞风险，需要进行预警。此时，由于当前车辆与目标车辆的速度情况可能时时发生变化，则此时若单纯依据间隔距离进行报警，可能产生误报或频繁报警的情况，以至于给驾驶人员增加困扰，故可依据参数信息(如两车相对速度、刹车制动时间、反应时间、道路摩擦系数、气候因素)综合计算出报警因子，当该报警因子到达一定数值且间隔距离也符合三级报警机制的标准时，进行警报，以提高警报准确性。

此外，该方法还包括在预设露天煤矿地图上包含至少一个危险路段标识，并在系统检测到车辆进入危险路段标识时进行提示，如可事先在预设露天煤矿地图上标注出盲区地段、事故频发地段、车流密度大路段、急转弯路段、多方向交叉口路段等，当根据车辆上的定位装置检测到车辆靠近上述危险路段时，系统即发送提示信息至车辆的车载终端以及时提醒驾驶人员危险路段的具体位置和情况，以避免意外事故的发生。进一步地，该方法还可进行疲劳驾驶预警，如当某一车辆的行驶路径为直线时，通过对车辆的位置检测发现车辆的行驶路线为变化的曲线，则可能是驾驶人员出现疲劳驾驶的情况，则系统可及时对驾驶人员进行提醒。

本发明实施例提供的方法的实际应用场景可以为：

系统根据车辆的初始位置规划出目标驾驶路径，进而根据车辆的实际位置和目标驾驶路径确定出车辆的实际行驶路径。当车辆按照实际行驶路径进行行驶时，对车辆预设范围内进行搜索，如附近80米范围，当有危险路段的时候及时提醒驾驶人员。此外，还将筛选出与当前车辆行驶于同一行驶路径的前方车辆，并监控距离最近的前方车辆与当前车辆的间隔距离，并进行及时警报，以提高各种类别险情下的碰撞风险监控。

请参照图3，是本发明实施例提供的一种应用于露天煤矿车辆防撞预警的装置100的功能模块示意图，该装置包括处理模块110和收发模块120。

处理模块110，该处理模块110用于确定各个车辆在预设露天煤矿地图中的行驶路径，过滤与当前车辆不属于同一行驶路径的其他车辆得到车辆集群，从车辆集群中确定与当前车辆距离最近的前方车辆为目标车辆。

在本发明实施例中，s110、s120以及s130可以由处理模块110执行。

收发模块120，该收发模块120用于实时检测目标车辆与当前车辆的间隔距离，实时获取当前车辆行驶过程中的参数信息。

在本发明实施例中，s140和s150可以由收发模块120执行。

处理模块110还用于依据间隔距离与参数信息进行警报。

在本发明实施例中，s160可以由处理模块110执行。

由于在对露天煤矿车辆防撞预警的方法部分已经详细描述，在此不再赘述。

综上所述，本发明实施例提供的一种应用于露天煤矿车辆防撞预警的方法及装置，即可提供优化的路径又可实时监控预警，保证了运行的高效和作业安全性。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。