一种具备导航功能的井下运送系统及控制方法与流程

本发明属于采矿技术领域，具体涉及一种具备导航功能的井下运送系统及控制方法。

背景技术

现有技术中较常用的定位方法是利用全球导航卫星系统来测定位置，全球导航定位系统是全球性的位置与时间测定系统，它包括卫星星座、地面监护系统及用户终端设备，可以为地球表面、近地面和地球外空任意地点的用户提供全天候、实时、高精度的三维位置、速度以及精密的时间信息。gps系统、galilea系统和glonass系统都属于全球导航卫星系统的范畴。但是全球卫星导航定位系统通常只能用于地面无遮挡环境下的目标导航和定位，在有遮挡的情况下，导航信号的质量会迅速恶化，从而导致无法完成定位。特别是对于煤矿矿井，由于导航信号无法穿过地表，利用导航卫星信号几乎是不可能的。另外，地下煤矿矿井地形复杂、电磁信号反射、多径干扰情况严重，对定位效果带来了更多的问题。

随着国家对智能大型装备制造的政策支持，结合井下矿山未来生产场景无人化的需求，因此，在开发高精度定位技术和装备基础上实现井下矿山设备无人驾驶，以保证井下矿安全生产和保障国家对井下矿产资源大量需求的供应，具有现实和战略意义。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种实现矿机在线远程控制，从而实现对矿机在自动化作业过程的监控，避免出现意外状况的出现，避免了因其作业过程中产生的电子信号干扰，影响其他电子设备终端的使用及避免机矿机因碰撞受到损坏的具备导航功能的井下运送系统及控制方法。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种具备导航功能的井下运送系统，包括智能终端设备和矿机车体，

所述智能终端设备，用于生成相应的控制页面参数，以及当控制页面中的控件被触发时，将相应的控制命令发送至服务器；

所述矿机车体包括：

无线通信模块，对所述智能终端设备和所述矿机车体进行网络配置，及与多个无线节点进行无线通信，各节点分别记录各自的无线通信连接信息；

定位模块，连接所述无线通信模块，用于根据第一类无线节点的连接信息确定当前位置信息，根据第二类无线节点的连接信息对当前位置信息进行校验；

控制模块，连接所述定位模块，用于将一个坐标转换成具体指令的控制系统；

地图及位置测量模块，连接所述定位模块，用于扫描周围环境建立地图。

上述的具备导航功能的井下运送系统，所述矿机车体还包括所述矿机车体包括可发射探测信号的发射器及接收探测信号反射信号的接收器和控制器；所述控制器检测所述发射器发射探测信号及所述反射器反射信号的情况，当满足第一预设条件时，控制所述矿机车体执行减速动作；当满足第二预设条件时，控制所述矿机车体执行转向动作。

上述的具备导航功能的井下运送系统，所述无线节点包括：

连接模块，用于收发无线信号建立对应的无线连接；

通信模块，连接所述连接模块，用于将无线连接信息传输给服务器。

上述的具备导航功能的井下运送系统，所述定位模块根据测量参数的不同，包括采用基于接收信号强度、基于到达角度和基于接收信号时间中至少一种方式进行所述校验。

本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：一种具备导航功能的井下运送系统的控制方法，根据以上任一所述的井下运送系统，包括以下步骤：

步骤a，智能终端设备和矿机车体通过所述无线通信模块进行网络配置，以连接到服务器，获取地图信息和无线节点信息，并将无线节点位置和所述地图信息结合后发送服务器，与所述服务器同步；

步骤b，与多个无线节点进行无线通讯，各节点分别记录各自的无线通讯连接信息；

步骤c，根据第一类无线节点的连接信息确定当前位置信息，根据第二类无线节点的连接信息对当前位置信息进行校验；

步骤d，将校验后的位置信息和当前扫描结果结合后与服务器同步，所述智能终端设备将相应的控制命令发送至所述运送服务器；

步骤e，所述服务器将所述控制命令发送给所述矿机车体；

步骤f，所述矿机车体根据所述控制命令做出相应处理。

上述的具备导航功能的井下运送系统的控制方法，所述步骤a包括：

步骤a1，智能终端设备和矿机车体通过所述无线通信模块进行网络配置，以连接到服务器；

步骤a2，所述服务器分别对所述矿机车体进行产品认证，和对所述智能终端设备身份与权限进行识别和确认；

步骤a3，所述智能终端设备收到所述服务器发出的认证成功与身份和权限确认的通知后，更新所述矿机车体设备状态列表，并生成对应的控制参数页面。

上述的具备导航功能的井下运送系统的控制方法，所述步骤e包括：

步骤e1，发射探测障碍物的探测信号及接收该障碍物反射回来的反射信号；

步骤e2，检测所述发射探测信号及接收反射信号的情况；

步骤e3，满足第一预设条件时，所述矿机车体执行减速动作；

步骤e4，满足第二预设条件时，所述矿机车体执行转向动作。

上述的具备导航功能的井下运送系统的控制方法，所述反射信号的强度大于第二预设值时车体执行转向动作包括所述矿机车体进行转向，直至检测到的反射信号强度小于第三预设值；或所述矿机车体与探测到的障碍物间的距离小于第四预设值时车体执行转向动作包括所述矿机车体进行转向，直至与所述障碍物间的距离大于第五预设值，所述第三预设值与所述第一预设值相同。

上述的具备导航功能的井下运送系统的控制方法，所述第一预设条件包括所述矿机车体与障碍物间的距离小于第一预设值，所述第二预设条件包括所述矿机车体与障碍物间的距离小于第二预设值，所述第一预设值大于所述第二预设值。

上述的具备导航功能的井下运送系统的控制方法，所述矿机车体与障碍物间的距离小于第二预设值时所述矿机车体执行转向的动作包括所述矿机车体边转向边移动，直至所述矿机车体与障碍物间的距离大于第三预设值。

综上所述，本发明具有以下有益效果：这种具备导航功能的井下运送系统及控制方法可实现对其远程控制，避免矿机作业时带来的电子干扰；通过多种无线定位技术帮助矿机实现定位，由于多种定位技术相结合，系统不再依赖于单一的设备和技术，可大幅提高矿机定位的精度和可靠性，在煤矿矿井这类地下环境中定位准确，也保证了矿井工人的人身安全，同时，本发明既可用于煤矿矿井定位，还可运用于室内或者其他复杂环境下的辅助定位，具有很好的推广能力。

附图说明

图1为本发明一种具备导航功能的井下运送系统的结构示意图；

图2为本发明一种具备导航功能的井下运送系统的控制方法的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

参阅图1，本发明提供一种具备导航功能的井下运送系统，包括智能终端设备2和矿机车体1，

所述智能终端设备2，用于生成相应的控制页面参数，以及当控制页面中的控件被触发时，将相应的控制命令发送至服务器；

所述矿机车体1包括：

无线通信模块3，对所述智能终端设备2和所述矿机车体1进行网络配置，及与多个无线节点7进行无线通信，各节点分别记录各自的无线通信连接信息；

定位模块4，连接所述无线通信模块3，用于根据第一类无线节点的连接信息确定当前位置信息，根据第二类无线节点的连接信息对当前位置信息进行校验；

控制模块5，连接所述定位模块4，用于将一个坐标转换成具体指令的控制系统；

地图及位置测量模块6，连接所述定位模块4，用于扫描周围环境建立地图。

其中，智能终端设备2可以为内置wifi模块的智能手机、平板电能、智能电视机或计算机等等。矿机车体1本身具有wifi模块的矿机车体1。

无线通信模块2还用于将接收到的udp数据包广播给矿机车体1，以使矿机车体1通过内置的wifi模块，过滤到wifi信息后进行联网配置。

进一步地，本发明一种具备导航功能的井下运送系统的较佳的实施例中，所述矿机车体1还包括可发射探测信号的发射器11及接收探测信号反射信号的接收器12和控制器13；所述控制器13检测所述发射器11发射探测信号及所述反射器反射信号的情况，当满足第一预设条件时，控制所述矿机车体1执行减速动作；当满足第二预设条件时，控制所述矿机车体1执行转向动作。

发射器11与接收器12平行设置时，反射信号的强度与距离成线性比例关系，可更好地探测距离较远的障碍物。

控制器13根据发射器11发射探测信号及接收器12接收反射信号的情况控制矿机车体1进行相应动作，当控制器检测到矿机车体1的发射器11发射探测信号与接收器12接收反射信号的情况满足第一预设条件时，控制矿机车体1执行减速动作，当控制器13检测矿机车体1的发射器11发射探测信号与接收器12接收反射信号的情况满足第二预设条件时，控制矿机车体1执行转向动作。

所述第一预设条件包括所述反射信号的强度大于第一预设值，所述第二预设条件包括所述反射信号的强度大于第二预设值或所述第二预设条件包括所述矿机车体与探测到的障碍物间的距离小于第四预设值，所述第一预设值小于所述第二预设值。

进一步地，本发明一种具备导航功能的井下运送系统的较佳的实施例中，所述无线节点7包括：

连接模块71，用于收发无线信号建立对应的无线连接；

通信模块72，连接所述连接模块71，用于将无线连接信息传输给服务器。

本发明至少采用两种无线技术分别进行定位和位置校验，故多个无线节点中至少包括两类，两类无线节点优选采用定位方式、精度或成本不同的，比如以精度低、成本低的进行广泛配置并实现初次定位，以精度高、成本高的进行重点配置并实现二次校验。

进一步地，本发明一种具备导航功能的井下运送系统的较佳的实施例中，所述定位模块4根据测量参数的不同，包括采用基于接收信号强度、基于到达角度和基于接收信号时间中至少一种方式进行所述校验。

服务器一般包括：处理单元、存储单元、控制单元和通讯单元；处理单元用于对初始地图信息进行地图校正，比照实际场景完成去噪和优化，以形成与室内实际场景相匹配的室内地图；存储单元用于存储地图信息和接收到的位置关系信息；控制单元用于对矿机车体1和/或无线节点7进行控制操作；通讯单元用于与矿机车体1及无线节点7进行数据信息通讯。其中，位置信息的计算可由矿机车体1、无线节点7和服务器中任意一方或多方进行，考虑到服务器本身具备相应的计算和处理能力，优选在服务器端进行，但该优选方式不应理解为对本发明具体实施例的限制，即上述定位模块4可设置在矿机车体1、无线节点7和/或服务器中。

参阅图2，一种具备导航功能的井下运送系统的控制方法，根据以上任一所述的井下运送系统，包括以下步骤：

步骤a，智能终端设备和矿机车体通过所述无线通信模块进行网络配置，以连接到服务器，获取地图信息和无线节点信息，并将无线节点位置和所述地图信息结合后发送服务器，与所述服务器同步；

步骤b，与多个无线节点进行无线通讯，各节点分别记录各自的无线通讯连接信息；

步骤c，根据第一类无线节点的连接信息确定当前位置信息，根据第二类无线节点的连接信息对当前位置信息进行校验；

步骤d，将校验后的位置信息和当前扫描结果结合后与服务器同步，所述智能终端设备将相应的控制命令发送至所述运送服务器；

步骤e，所述服务器将所述控制命令发送给所述矿机车体；

步骤f，所述矿机车体根据所述控制命令做出相应处理。

其中步骤a中，多个节点的位置固定且已知，各节点位置和当前位置信息采用统一坐标系的坐标来表示和标注。

进一步地，本发明一种具备导航功能的井下运送系统的控制方法的较佳的实施例中，所述步骤a包括：

步骤a1，智能终端设备和矿机车体通过所述无线通信模块进行网络配置，以连接到服务器；

步骤a2，所述服务器分别对所述矿机车体进行产品认证，和对所述智能终端设备身份与权限进行识别和确认；

步骤a3，所述智能终端设备收到所述服务器发出的认证成功与身份和权限确认的通知后，更新所述矿机车体设备状态列表，并生成对应的控制参数页面。

进一步地，本发明一种具备导航功能的井下运送系统的控制方法的较佳的实施例中，所述步骤e包括：

步骤e1，发射探测障碍物的探测信号及接收该障碍物反射回来的反射信号；

步骤e2，检测所述发射探测信号及接收反射信号的情况；

步骤e3，满足第一预设条件时，所述矿机车体执行减速动作；

步骤e4，满足第二预设条件时，所述矿机车体执行转向动作。

进一步地，本发明一种具备导航功能的井下运送系统的控制方法的较佳的实施例中，所述反射信号的强度大于第二预设值时车体执行转向动作包括所述矿机车体进行转向，直至检测到的反射信号强度小于第三预设值；或所述矿机车体与探测到的障碍物间的距离小于第四预设值时车体执行转向动作包括所述矿机车体进行转向，直至与所述障碍物间的距离大于第五预设值，所述第三预设值与所述第一预设值相同。

矿机车体检测到反射信号的强度大于第一预设值时，以一负加速度运行，即不断地降低运行速度，其中，可以以一固定的加速度运行也可以以一变化的加速度运行。需要说明的是，当矿机车体检测到其与障碍物间的距离小于第一预设值时，以一负加速度运行为较佳的实施方式，从而可以使矿机车体运行到反射信号强度大于第二预设值的位置进行转向时具有较低的运行速度。

矿机车体在接收到的反射信号的强度大于第一预设值时执行减速动作，在接收到的反射信号的强度大于第二预设值时执行转向动作。也可以为，矿机车体在接收到的反射信号的强度大于第一预设值时执行减速动作，在与障碍物间的距离小于第四预设值时执行转向动作。

当矿机车体在检测到与障碍物间的距离小于第四预设值时进行转向的动作包括矿机车体进行转向直至其与障碍物间的距离大于第五预设值。第五预设值的设置可参考矿机车体在反射信号强度为第一预设值时与障碍物间的距离进行设置。

进一步地，本发明一种具备导航功能的井下运送系统的控制方法的较佳的实施例中，所述第一预设条件包括所述矿机车体与障碍物间的距离小于第一预设值，所述第二预设条件包括所述矿机车体与障碍物间的距离小于第二预设值，所述第一预设值大于所述第二预设值。

进一步地，本发明一种具备导航功能的井下运送系统的控制方法的较佳的实施例中，所述矿机车体与障碍物间的距离小于第二预设值时所述矿机车体执行转向的动作包括所述矿机车体边转向边移动，直至所述矿机车体与障碍物间的距离大于第三预设值。

矿机车体检测到与障碍物间的距离小于第一预设值时，以一负加速度运行，即不断地降低运行速度，可以以一固定的加速度运行也可以以一变化的加速度运行。需要说明的是，当矿机车体检测到其与障碍物间的距离小于第一预设值时，以一负加速度运行为较佳的实施方式。

本发明这种具备导航功能的井下运送系统及控制方法可实现对其远程控制，避免矿机作业时带来的电子干扰；通过多种无线定位技术帮助矿机实现定位，由于多种定位技术相结合，系统不再依赖于单一的设备和技术，可大幅提高矿机定位的精度和可靠性，在煤矿矿井这类地下环境中定位准确，也保证了矿井工人的人身安全，同时，本发明既可用于煤矿矿井定位，还可运用于室内或者其他复杂环境下的辅助定位，具有很好的推广能力。

本实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。