一种露天矿山的无人挖掘装载运输系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种露天矿山的无人挖掘装载运输系统，包括无人挖掘装载系统和无人运输车队控制系统，无人挖掘装载系统用于挖掘矿石并将矿石自动装载在矿石运输车上，无人运输车队控制系统包括主控制室、头车和跟车，主控制室用于实时与头车和跟车通信，头车内置用于记录安全行驶路径的路径记忆模块并沿该路径行驶，头车还安装内预设报警倾角值和极限倾角值的路面平整度检测装置，检测到位于所处路面位置的车身倾角大于等于该报警倾角值时，向主控制室发送该位置路面的不平整报警信息；而当倾角大于等于该极限倾角值时，还控制头车和跟车停止前行。本实用新型专利技术大大增加了矿山作业的自动化程度，减少了人员配置，增加了矿山的安全性能。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种露天矿山的无人挖掘装载运输系统。
技术介绍
露天矿山的采矿过程一般包括爆破、挖掘、装载和运输四个过程。由于矿山内的路况均比较复杂，因此多采用人为操作各个过程所需的工程机械，工作环境差，而且危险性高。由于矿山的挖掘普遍存在动作简单，挖掘机只需要执行一段连续重复的动作即可，因此有些矿山已采用无人挖掘机进行挖掘，同时配合无人装载，实现了矿山挖掘的半自动化。运输的过程则由于不确定因数较多，因此目前还需人为操作，难以实现无人化。现有的无人运输车队均需配合一条路况非常好的特定道路才能实现，并且该无人运输车队采用的控制系统一般有两种，第一种是在每一辆汽车上均安装有路径导航装置，每一辆车均沿预设好的路径行驶；另一种是在车队的前方具有一辆头车，头车一般人为驾驶，头车选择行驶路径，头车和跟车之间安装跟随系统，后续的车队通过该跟随系统跟随头车的行进轨迹行驶。跟随系统目前采用两种方式，一种是头车向跟车发送跟随固定频谱，跟车接收到跟随固定频谱的信息后，跟随头车沿着头车走过的路径行走，该方式适合低速且转弯角度大的路面行驶。另一种则是，头车和跟车均安装有GPS，头车行驶时实时生成行驶路径和位置信息，跟车则接收该行驶路径并按该行驶路径行驶，并根据GPS显示的自身位置信息和接收到的头车位置信息，计算保持一个安全距离。为了防止后车撞上前车，每辆跟车的前端均安装有毫米波雷达，通过该毫米波雷达测量和前车的距离，以保证行驶时保持在一个安全距离。而对于露天矿山上的矿石运输车来说，由于露天矿山的路面并非坚硬的水泥路面，不像普通公路那么平整。路面在大吨位的运输车压过后，时间一长往往会产生塌陷造成路面不平整，且还存在一系列其它安全问题，因此仅直接采用现有汽车上的无人车队控制系统，将难以直接应用于露天矿山上的运输车队。鉴于此，本技术人为此研制出一种露天矿山的无人挖掘装载运输系统，有效的解决了上述问题，本案由此产生。
技术实现思路
本技术提供的一种露天矿山的无人挖掘装载运输系统，大大增加了矿山作业的自动化程度，减少了人员配置，增加了矿山的安全性能。为了实现上述目的，本技术的技术方案如下：一种露天矿山的无人挖掘装载运输系统，包括无人挖掘装载系统和无人运输车队控制系统；无人挖掘装载系统用于挖掘矿石并将矿石自动装载在矿石运输车上；无人运输车队控制系统包括主控制室、头车和跟车，跟车为所述矿石运输车，跟车和头车之间安装跟随系统，跟车通过该跟随系统跟随头车的实际行进轨迹前行，头车采用差分GPS技术进行位置定位，主控制室用于实时与头车和跟车通信，头车内置用于记录安全行驶路径的路径记忆模块，头车沿该安全行驶路径行驶，头车还安装路面平整度检测装置，路面平整度检测装置用于检测车身倾角并内设报警倾角值和极限倾角值，路面平整度检测装置检测到位于所处路面位置的车身倾角大于等于该报警倾角值时，向主控制室发送该位置路面的不平整报警信息；路面平整度检测装置检测到位于所处路面位置的车身倾角大于等于该极限倾角值时，向主控制室发送该位置路面的不平整紧急报警信息，并控制头车和跟车停止前行。所述报警倾角值小于极限倾角值，极限倾角值小于头车和跟车的实际翻车倾角值。所述头车为非矿石运输车，头车两侧安装和跟车前后轮距一致的附加轮。还包括报警解除装置，用于向主控制室发送报警解除信号，所述路面平整度检测装置为采用陀螺仪检测头车的车身倾角。所述头车和跟车还安装有RFID识别模块和红外识别模块中的一种以上，RFID识别模块读取到具有RFID标签的移动物靠近时，控制头车和跟车停止前行；红外识别模块探测到人或动物靠近时，控制头车和跟车停止前行。所述头车安装有四周测障用的声呐识别模块和/或头车的前端安装除障推土板，声呐识别模块检测到前方有障碍物时，控制头车和跟车停止前行，并向主控制室发送障碍报警信息。所述头车和跟车行驶道路两侧的路边间隔安装信标，每个信标均安装有控制信号发射器、红外发射器和红外接收器，信标之间通过红外发射器和红外接收器连接，头车或跟车碰触红外发射器发射的红外线时，具有接收该红外线的信标向该头车或跟车发送远离控制信号，该头车或跟车接收到该远离控制信号时向远离该路边的方向偏离行驶。所述无人挖掘装载系统包括无人挖掘机、推土机、斜坡道、输送装置和卸料装置，矿体外侧具有水平平台，水平平台外侧预设置斜坡道，无人挖掘机和推土机置于水平平台上，无人挖掘机用于自动挖掘矿体的矿石并将挖掘的矿石堆放在无人挖掘机行进轨迹的外侧，推土机用于将堆放的矿石推下斜坡道，输送装置的一端安装于斜坡道底部，输送装置另一端安装于卸料装置的卸料斗上方，卸料装置的出料口安装自动阀门，卸料装置下方安装检测跟车是否在出料口下方的感应器，感应器检测到跟车时打开自动阀门进行卸料。所述无人挖掘机内置用于挖掘控制的单片机，所述无人挖掘机的行进轨迹为沿矿体边缘直线行走，所述矿石堆放呈直线形且和斜坡道平行布置。所述输送装置安装有用于吸收矿石下落冲击力的缓冲床，缓冲床设置重物感应装置，重物感应装置检测到重物时驱动输送装置工作。采用上述方案后，本技术通过无人挖掘装载系统用于挖掘矿石并将矿石自动装载在矿石运输车上后，再通过无人运输车队控制系统将矿石运输到指定地点，大大增加了矿山作业的自动化程度，减少了人员配置，增加了矿山的安全性能。本技术主要是针对露天矿山的运输环境进行设计。露天矿山的路面由于用于行走重型的运输车，因此每天的路面状况均会有所不同，为此在头车上设置路径记忆模块，一般情况下，每天均需人为的驾驶头车在道路上行驶一圈，人为的预先按当天的安全路径行驶，头车的记忆模块则记录下该人为驾驶时的安全行驶路径，并在接下来的时间按该安全行驶路径行驶。然由于装载了矿石的跟车较重，每次行驶过后，路面可能会被压陷造成路面不平整，为此头车还安装路面平整度检测装置。且将路面平整度检测装置的触发适应性的设计呈两种，一种报警倾角值和极限倾角值。检测到路面倾角达到报警倾角时，此时可以继续行驶，不会发生翻车的可能，控制室内的检测人员接受到该不平整报警信息时，即可组织人员进行抢修。当未及时抢修或其它原因导致路面倾角达到极限倾角值时，则控制头车和跟车停止前行，等待抢修，并向主控制室发送不平整紧急报警信息。附图说明图1是本实施例无人挖掘装载系统的结构示意图（省略无人挖掘机）；图2是本实施无人挖掘机的挖掘示意图一；图3是本实施无人挖掘机的挖掘示意图二；图4是本实施例无人运输车队控制系统头车和跟车行驶时的结构示意图；图5是本实施例无人运输车队控制系统头车和跟车行驶的基本流程图；图6是本实施例头车和跟车的前视图之间的比较图；图7是本实施例信标的结构示意图。标号说明无人挖掘机11，行进轨迹111，推土机12，斜坡道13，输送装置14，缓冲床141，重物感应装置142，卸料装置15，卸料斗151，出料口152，自动阀门153，感应器154，矿体16，扇形区域161，水平平台17，矿石堆放区18；头车10，跟车20，路面平整度检测装置21，附加轮22，RFID识别模块23，红外识别模块24，声呐识别模块25，除障推土板26，信标27，控制信号发射器271，红外发射器272，红外接收器273，红外线28。具体实施方式为了进一步解释本技术的技术方案，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种露天矿山的无人挖掘装载运输系统，其特征在于：包括无人挖掘装载系统和无人运输车队控制系统；无人挖掘装载系统用于挖掘矿石并将矿石自动装载在矿石运输车上；无人运输车队控制系统包括主控制室、头车和跟车，跟车为所述矿石运输车，跟车和头车之间安装跟随系统，跟车通过该跟随系统跟随头车的实际行进轨迹前行，头车采用差分GPS技术进行位置定位，主控制室用于实时与头车和跟车通信，头车内置用于记录安全行驶路径的路径记忆模块，头车沿该安全行驶路径行驶，头车还安装路面平整度检测装置，路面平整度检测装置用于检测车身倾角并内设报警倾角值和极限倾角值，路面平整度检测装置检测到位于所处路面位置的车身倾角大于等于该报警倾角值时，向主控制室发送该位置路面的不平整报警信息；路面平整度检测装置检测到位于所处路面位置的车身倾角大于等于该极限倾角值时，向主控制室发送该位置路面的不平整紧急报警信息，并控制头车和跟车停止前行。

【技术特征摘要】
1.一种露天矿山的无人挖掘装载运输系统，其特征在于：包括无人挖掘装载系统和无人运输车队控制系统；无人挖掘装载系统用于挖掘矿石并将矿石自动装载在矿石运输车上；无人运输车队控制系统包括主控制室、头车和跟车，跟车为所述矿石运输车，跟车和头车之间安装跟随系统，跟车通过该跟随系统跟随头车的实际行进轨迹前行，头车采用差分GPS技术进行位置定位，主控制室用于实时与头车和跟车通信，头车内置用于记录安全行驶路径的路径记忆模块，头车沿该安全行驶路径行驶，头车还安装路面平整度检测装置，路面平整度检测装置用于检测车身倾角并内设报警倾角值和极限倾角值，路面平整度检测装置检测到位于所处路面位置的车身倾角大于等于该报警倾角值时，向主控制室发送该位置路面的不平整报警信息；路面平整度检测装置检测到位于所处路面位置的车身倾角大于等于该极限倾角值时，向主控制室发送该位置路面的不平整紧急报警信息，并控制头车和跟车停止前行。2.如权利要求1所述的一种露天矿山的无人挖掘装载运输系统，其特征在于：所述报警倾角值小于极限倾角值，极限倾角值小于头车和跟车的实际翻车倾角值。3.如权利要求1所述的一种露天矿山的无人挖掘装载运输系统，其特征在于：所述头车为非矿石运输车，头车两侧安装和跟车前后轮距一致的附加轮。4.如权利要求1所述的一种露天矿山的无人挖掘装载运输系统，其特征在于：还包括报警解除装置，用于向主控制室发送报警解除信号，所述路面平整度检测装置为采用陀螺仪检测头车的车身倾角。5.如权利要求1所述的一种露天矿山的无人挖掘装载运输系统，其特征在于：所述头车和跟车还安装有RFID识别模块和红外识别模块中的一种以上，RFID识别模块读取到具有RFID标签的移动物靠近时，控制头车和跟车停止前行；红外识别模块探测到人或动物靠近时，控制头车和跟车停止前...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑晓辉，李继宁，
申请(专利权)人：郑晓辉，
类型：新型
国别省市：福建;35