矿井机车精确定位方法及装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种矿井机车精确定位方法及装置，主要由防爆井下机车车载分站1、防爆摄像仪2、防爆无线通讯基站3、标识牌4以及车载分站监控系统与矿井机车监控系统组成。防爆井下机车车载分站安装在井下机车或移动设备上，配备有防爆摄像仪、显示器、键盘、喇叭、麦克以及各种接口，并配备具有图像识别功能的车载分站监控系统，实时采集巷道标识牌的图像并识别机车所在精确位置，配合矿井机车监控系统，辅助井下移动设备的计划、调度、运输和安全管理。矿井机车监控系统安装与车载分站监控系统相关联的监控和管理软件。本方法和装置使矿井机车监控系统增加了精确定位和保护措施，解决了井下移动设备在运动中调度和管理的难题。
【专利说明】 矿井机车精确定位方法及装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种矿井机车精确定位方法及装置，属于矿井机电设备检测及控制【技术领域】。
【背景技术】
[0002]目前，对于矿井井下有司机操作的各类矿井机车和移动设备，已有相应的矿井机车监控系统对其进行监控和集控。但是在机车运动过程中，矿井机车的精确定位仍然缺乏有效的检测、报警和联锁控制手段。
[0003]经全面检索查新，与本发明专利“矿井机车精确定位方法及装置”相关的文献，例如，《煤矿机械》2011年02期的论文“图像识别技术在矿井机车监控系统中应用”，文中描述了可以采用图像识别的方法定位机车，但是没有精确机车定位的具体实现方法和装置描述；《中国矿业》2010年08期的论文“物联网技术在煤矿物流信息化中的应用”，描述了在煤矿井下运输巷道布设RFID标识卡，矿井机车车载定位分站配有RFID读卡器和无线网卡，可实现矿井机车的精确定位。但是，存在矿井机车车载定位分站功能单一、RFID卡成本高等弊端；《煤矿机电》2011年03期的论文“基于图像处理的井下机车监控系统”，提出了在巷道的特定位置放置一些矩形反光板作标志物，据此图像的识别确定机车位置。而该技术侧重于图像分析。
[0004]专利“一种铁路机车定位系统及定位方法”(CN103777219A)公开了一种采用GPS和数据库的定位方法，该方法需要建立铁路路线经纬度与公里标对应的数据库。
[0005]上述论文、专利所述的方法和方案与本发明的技术方案均有明显的差别。
【发明内容】
[0006]为解决矿井井下机车的定位问题，本发明公开了一种矿井机车精确定位方法及装置。本发明的目的在于解决井下机车或者井下移动设备精确定位的技术难题，既要求满足国家防爆标准，又具有安全可靠、成本低廉、结构简单等特点。
[0007]本发明专利所采用的技术方案是:本装置主要由防爆井下机车车载分站1、防爆摄像仪2、防爆无线通讯基站3、标识牌4以及车载分站监控系统与矿井机车监控系统组成。防爆井下机车车载分站I安装在井下机车或有司机操作的移动设备上，配备有天线7、显示屏8、键盘9、喇叭10、麦克11以及视频及其他接口，并与防爆摄像仪2连接，同时配备具有图像识别功能的车载分站监控系统软件。在机车运行过程中，车载分站实时采集运输巷道标识牌4的图像并识别，将机车所在精确位置信息存入车载分站监控系统，精确位置信息包括经过每一标识牌的线路号、线路长度位置、机车速度、机车行进方向和时间；车载分站监控系统实时接收来自矿井机车监控系统的运输调车计划、调度指令和机车前方路况，机车司机依据运输调车计划、调度指令、机车前方路况、本机车运行工况和运载信息做出选择录入，车载分站监控系统对运输调车计划、调度指令、键盘录入信息、报警信息和精确位置信息进行逻辑运算和处理，生成机车运行实绩并实时上传给矿井机车监控系统；同时，运输调度还可以和机车司机实时对话，结合矿井机车监控系统和车载分站监控系统，实现对井下移动设备的计划、调度、安全管理和监控。防爆无线通讯基站3合理布设在运输巷道顶部，与矿井工业以太网连接，并与防爆井下机车车载分站I进行无线通讯。标识牌4布设在运输巷道每一条运输线路的顶部，对于有轨巷道，标识牌4安装在轨道线路的正上方，对于无轨巷道，标识牌安装在划定的运输线路上方。标识牌4的布设间隔以满足定位需要为原贝1J。标识牌4有方向标识、运输线路编码和运输线路位置编码。
[0008]本发明专利的有益效果是:本发明的方法和装置使矿井机车监控系统增加了精确定位和保护措施，尤其强化了进路、岔道口和井底车场的联锁闭塞安全机制，解决了矿井机车运行中无法监控精确位置的难题。本发明专利适用于各类井工开采矿井的井下特殊环境，满足了矿井机车精确定位和有效监控的需求，为矿井运输设备的安全运行提供了重要的技术保障。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1为矿井机车精确定位装置组成结构示意图。
[0010]图2为防爆井下机车车载分站组成示意图。
[0011]图3为标识牌示意图。
【具体实施方式】
[0012]下面结合附图和实施例对本发明专利做进一步说明。
[0013]图1是本发明矿井机车精确定位方法及装置的结构示意图，图2是防爆井下机车车载分站组成示意图。
[0014]如图1、图2所示，本发明主要由防爆井下机车车载分站1、防爆摄像仪2、防爆无线通讯基站3和标识牌4组成。防爆井下机车车载分站I包括:天线7、显示屏8、键盘9、喇叭10、麦克11，并与防爆摄像仪2相连。本发明还包括防爆井下机车车载分站监控系统软件和矿井机车监控系统软件，矿井机车监控系统安装有与防爆井下机车车载分站相关联的监控、计划、调度、运行、报警和图表软件系统。
[0015]如图1所示，井下机车5行进在运输巷道6中，在运输巷道6顶部的适当位置安装有防爆无线通讯基站3和标识牌4 ;机车5内装有防爆井下机车车载分站1，机车5顶部适当位置安装带光源的防爆摄像仪2，防爆摄像仪2与防爆井下机车车载分站I连接，防爆摄像仪2随着井下机车5在行进中抓拍标识牌4的图像，并由防爆井下机车车载分站I识别标识牌4中的方向、线路号、线路长度位置、机车速度和时间等信息；防爆井下机车车载分站I与防爆无线通讯基站3通信，实时接收矿井机车监控系统的运输调车计划和调度指令，实时上传机车的运行实绩，从而保证矿井机车监控系统对井下机车运行的实时监控、调度和管理，实现对各类事故的预警、报警和紧急事故处理，防止井下机车事故的发生，可有效提闻生广运输的效率。
[0016]图2是防爆井下机车车载分站I的组成示意图。防爆井下机车车载分站I由天线7、显示屏8、键盘9、喇叭10、麦克11组成，并配有视频及其他接口，同时配有车载分站监控系统软件，车载分站I与防爆摄像仪2电连接，通过天线7和防爆无线通讯基站3与矿井机车监控系统无线网络连接。车载分站监控系统实时接收运输调车计划、调度指令信息，机车司机依据运输调车计划、调度指令、机车运行工况和运载信息做出选择录入；车载分站监控系统对运输调车计划、调度指令、键盘录入信息、报警信息和精确位置信息进行逻辑运算和处理，生成机车运行实绩并实时上传给矿井机车监控系统。
[0017]所述的防爆井下机车车载分站I配有防爆外壳，符合国家相关矿井的安全标准；视频接口可以在线连接多于一台的防爆摄像仪，以便增加采集和识别图像的可靠性；所述的显示屏8装配着防爆保护玻璃，防爆保护玻璃是防爆外壳的一个组成部分；所述的键盘9采用防爆、防水金属键盘，由数字、箭头、退格和确认键组成；所述的其他接口可以连接外部串行口设备、输入/输出设备和音频设备，用来检测机车运行工况、输出报警和语音交互。
[0018]图3为标识牌4示意图。标识牌4有方向标识12和标识牌编码13，方向标识12用来识别车辆运行的方向和识别图像的正反方向，标识牌编码13由两部分组成:运输线路编码和运输线路位置编码，运输线路位置编码可以是运输线路的绝对米数，也可以是标识牌顺序编号。
[0019]本发明适用于各类井工开采矿井的井下特殊环境，满足了矿井机车精确定位和有效监控的需求，为矿井运输设备的安全运行提供了重要的技术保障。
【权利要求】
1.一种矿井机车精确定位装置，由防爆井下机车车载分站(I)、防爆摄像仪(2)、防爆无线通讯基站(3)、标识牌(4)组成，其特征是:所述防爆井下机车车载分站(I)安装在井下机车或有司机操作的移动设备上，配备有天线(7)、显示屏(8)、键盘(9)、喇叭(10)、麦克(11)以及视频及其他接口，并与防爆摄像仪(2 )连接；防爆无线通讯基站(3 )合理布设在运输巷道顶部，与矿井工业以太网连接，并与防爆井下机车车载分站(I)进行无线通讯；标识牌(4)布设在运输巷道每一条运输线路的顶部。
2.根据权利要求1所述的一种矿井机车精确定位装置，其特征是:防爆摄像仪(2)的头部配备镜头和光源，防爆摄像仪(2)安装在井下机车顶部，使光源照射角度大于镜头的视场角，以便满足抓拍标识牌的要求；所述的光源使防爆摄像仪(2)拍摄标识牌的图像能够识别。
3.根据权利要求1所述的一种矿井机车精确定位装置，其特征是:标识牌(4)安装在井下运输巷道顶部，对于有轨巷道，标识牌安装在运输轨道线路的正上方，对于无轨巷道，标识牌安装在划定的运输线路上方；标识牌的布置间隔以满足定位需要为原则。
4.根据权利要求1所述的一种矿井机车精确定位装置，其特征是:防爆无线通讯基站(3)安装在井下运输巷道顶部，按照运输巷道情况和防爆无线通讯基站的通讯技术参数要求分布安装；防爆无线通讯基站(3)通过无线网络与矿井机车监控系统连接。
5.一种矿井机车精确定位方法，其特征是:包括防爆井下机车车载分站监控系统软件和矿井机车监控系统软件，矿井机车监控系统安装有与防爆井下机车车载分站相关联的监控、计划、调度、运行、报警和图表软件系统。
6.根据权利要求5所述的一种矿井机车精确定位方法，其特征是:防爆井下机车车载分站监控系统软件具有图像识别功能，在机车运行过程中，防爆井下机车车载分站监控系统实时采集运输巷道标识牌(4)的图像并识别，将机车所在精确位置信息存入车载分站监控系统；车载分站监控系统实时接收来自矿井机车监控系统的运输调车计划、调度指令和机车前方路况信息，机车司机依据运输调车计划、调度指令、机车前方路况、本机车运行工况和运载物料信息做出选择录入，车载分站监控系统对运输调车计划、调度指令、键盘录入信息、本机车运行工况、运载物料信息、报警信息和精确位置信息进行逻辑运算和处理，生成机车运行实绩并实时上传给矿井机车监控系统；同时，运输调度还可以和机车司机实时对话，结合矿井机车监控系统和车载分站监控系统，实现对井下移动设备的计划、调度、安全管理和监控。
7.根据权利要求6所述的一种矿井机车精确定位方法，其特征是:所述精确位置信息包括在机车运动过程中，其经过每一标识牌的线路号、线路长度位置、机车速度、机车行进方向和时间。
8.根据权利要求6所述的一种矿井机车精确定位方法，其特征是:所述标识牌(4)有方向标识和标识牌编码，方向标识用来识别车辆运行的方向和识别图像的正反方向，标识牌编码由两部分组成:运输线路编码和运输线路位置编码，运输线路位置编码可以是运输线路的绝对米数，也可以是标识牌顺序编号。
【文档编号】B61L27/00GK104260762SQ201410525717
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年10月9日 优先权日:2014年10月9日
【发明者】许开成, 裴文良, 杨利, 崔广涛 申请人:唐山开诚电控设备集团有限公司