基于虚拟现实的行车远程智能自动运行系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于虚拟现实的行车远程智能自动运行系统，属一种行车控制系统，该系统中包括上位机、下位机（即可编程逻辑控制器，图1中所示的PLC）、行程开关、编码器、变频器与变频电机，上位机通过网络接入可编程逻辑控制器，用于由上位机根据现场建筑尺寸调用三维监控软件，对行车及行车所在现场建立三维模型；将虚拟现实中的三维建模引入作为行车运行的监控方式，结合可编程逻辑控制器自动控制行车运行状态，不仅提升了行车运行控制的精确性，还能对行车运行的状态进行全方位监控。且有效避开了危险空域，从而避免由此给操作员人身带来的安全及健康隐患；将操作员由操作为主的工作方式变为监控为主，从而降低了操作员的劳动强度。

Remote intelligent automatic operation system of vehicle based on virtual reality

The invention discloses an automatic vehicle intelligent remote operation system based on virtual reality is a kind of driving control system, the system includes the upper computer and the lower computer (programmable logic controller, shown in Figure 1 PLC), travel switch, encoder, variable frequency motor and inverter, programmable logic computer through the network access controller, used by the host computer monitoring software based on 3D scene building size calls, the establishment of three-dimensional model of road and traffic in the scene; 3D modeling in virtual reality is introduced as the monitoring side running mode with programmable logic controller control the running state, not only to enhance the accuracy of train operation control a full range of monitoring, but also on the running state. And effectively avoid the danger to the operator, thereby preventing the people safety and health problems caused by the body; the operator work by operation of the main variable for monitoring, thereby reducing the labor intensity of the operator.

【技术实现步骤摘要】
基于虚拟现实的行车远程智能自动运行系统
本专利技术涉及一种行车控制系统，更具体的说，本专利技术主要涉及一种基于虚拟现实的行车远程智能自动运行系统。
技术介绍
目前国内危险废物焚烧处理为将废物从储池中抓取投入投料斗中，作业需要专门的行车操作员在行车室通过人为观察或通过监控视频来操作行车。前述行车室通常位于废物储池的上方，操作员通过操作室玻璃观察储池进行操作，由于储池内存放的危废会产生有毒易燃易爆气体，一旦发生燃烧或爆炸，将对行车操作室造成很大的安全事故，危及操作员生命安全与设备财产损失，不符合安全管理规定。同时储池内存放的危废物会产生有毒有害有机挥发性气体，长期在此环境工作，对于行车操作员的身体健康也会造成不良影响，违反相关职业健康安全管理规定。前述的另一种方式是通过监控视频观察现场来操作行车，长期注释监控屏幕会使操作员很快会产生视觉疲劳、炫目，操作容易出现失误；并且现场视频在料坑恶略的环境下，镜头清晰度会下降，并且由于通讯传输的延迟现象，使得视频监控相对于现场的情况会出现几秒甚至十几秒的延迟，极易因此发生抓斗冲顶等安全事故。因而有必要针对危险废物焚烧处理中行车运行的控制方式进行研究和改进。
技术实现思路
本专利技术的目的之一在于解决针对不足，提供一种基于虚拟现实的行车远程智能自动运行系统，以期望解决现有技术中操作员在现场控制行车易因危险气体而发生安全事故，且健康受到威胁，通过监控视频查看现场情况控制行车易导致视觉疲劳，且因视频信号延迟而发生安全事故等技术问题。为解决上述的技术问题，本专利技术采用以下技术方案：本专利技术所提供的一种基于虚拟现实的行车远程智能自动运行系统，所述的系统包括：上位机，所述上位机通过网络接入可编程逻辑控制器，用于由上位机根据现场建筑尺寸调用三维监控软件，对行车及行车所在现场建立三维模型；可编程逻辑控制器，所述可编程逻辑控制器分别接入行程开关与编码器，用于当行车运行过程中碰到行程开关时，将当前的到位信号传输至可编程逻辑控制器，由可编程逻辑控制器根据传输信号的当前行程开关所在的位置，计算出当前行车所在的位置坐标；并由编码器将行车上各个轴承旋转的圈数信号传输至可编程逻辑控制器，由可编程逻辑控制器根据当前圈数信号，计算出当前行车所在的位置坐标；变频电机，所述变频电机通过变频器接入可编程逻辑控制器，用于由可编程逻辑控制器根据目标位置指令，调出目标位置指令对应的详细坐标，与通过所述到位信号以及所述圈数信号计算得出的行车所在位置的坐标进行比较，根据比较结果向变频器输出控制指令，再由变频器根据控制指令控制变频电机的转速及正反转，从而控制行车的前进与后退的行程以及运行的速度；所述可编程逻辑控制器还用于将行车的实时位置坐标通过网络传输至上位机，由上位机根据行车的实时位置坐标，调整三维模型中行车的实时位置，使三维模型中的行车位置与现场的情况保持同步。作为优选，进一步的技术方案是：所述的三维模型是通过建模软件将行车及行车所在的现场空间按照1:1的比例真实的反映至三维场景中。更进一步的技术方案是：所述行程开关为多个，且分别固定安装于行车的大车与小车轨道旁的相应位置。更进一步的技术方案是：所述编码器为多个，且分别安装于行车的大车车轮轴承、小车车轮轴承以及抓斗电机轴承上，用于与轴承同步旋转。更进一步的技术方案是：所述编码器均通过DP通讯的方式将圈数信号传输至可编程逻辑控制器；所述可编程逻辑控制器也通过DP通讯方式向变频器传输控制指令。更进一步的技术方案是：所述的目标位置指令为上位机通过网络传输至可编程逻辑控制器，且目标位置为三维模型中行车行程中的任意位置。更进一步的技术方案是：所述可编程逻辑控制器中预设有危险区域坐标阈值范围，用于由可编程逻辑控制器通过所述危险区域坐标阈值范围，控制行车使其无法进入危险区域，或者当行车进入所述危险区域坐标阈值范围内后，向上位机反馈报警信息。更进一步的技术方案是：所述可编程逻辑控制器中还预设了多层安全防护坐标阈值范围，所述多层安全防护坐标阈值范围置于危险区域坐标阈值范围的前端，用于当行车进入所述多层安全防护坐标阈值范围后，由可编程控制器向上位机反馈警告信息。更进一步的技术方案是：可编程逻辑控制器向变频器输出控制指令，从而控制变频电机运行速度的方式为以低频率运行至少10秒，然后切换到高频率运行，当行车位置接近目标位置2至4米时，运行速度由高频率切换到低频率运行。与现有技术相比，本专利技术的有益效果之一是：1）通过将行车及其所在现场情况进行三维建模，使得操作员无需再在现场操作行车，并且相对于视频监控的方式而言，三维场景中的观察视角更为立体，可全方位的观察行车的运行情况，有效避开了危险空域，从而避免由此给操作员人身带来的安全及健康隐患；2）通过可编程控制器根据行程开关与编码器反馈的信号，控制变频电机的运行状态，实现了行车的自动化运行，无需操作员频繁操作行车，将操作员由操作为主的工作方式变为监控为主，从而降低了操作员的劳动强度；3）采用工业级的通讯传输方式，有效解决了行车位置的滞后问题，并且由可编程逻辑控制器根据控制程序控制行车按照预定的路线运行，误操作率较低，从而降低了因误操作而导致的设备安全事故，使行车运行更加安全可靠；4）将虚拟现实中的三维建模引入作为行车运行的监控方式，结合可编程逻辑控制器自动控制行车运行状态，不仅提升了行车运行控制的精确性，还能对行车运行的状态进行全方位监控。附图说明图1为用于说明本专利技术一个实施例的系统结构示意框图；图2为用于说明本专利技术一个实施例的系统执行的逻辑流程图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步阐述。参考图1所示，本专利技术的一个实施例是一种基于虚拟现实的行车远程智能自动运行系统，正如图中所示出的，该系统中包括上位机、下位机（即可编程逻辑控制器，图1中所示的PLC）、行程开关、编码器、变频器与变频电机，基于前述系统中的各个组成部分，具体的连接方式及用途如下：首先是上位机，该上位机通过网络接入可编程逻辑控制器，用于由上位机根据现场建筑尺寸调用三维监控软件，对行车及行车所在现场建立三维模型；前述的三维模型可以直接通过市面上主流的建模软件将行车及行车所在的现场空间按照1:1的比例真实的反映至三维场景中；行车及行车所在现场的三维模型在远端的上位机中进行显示，以便操作人员对行车现场进行监控与操作；然后是作为系统控制核心的可编程逻辑控制器，该可编程逻辑控制器分别接入行程开关与编码器，用于当行车运行过程中触碰到行程开关时，将当前的到位信号传输至可编程逻辑控制器，由可编程逻辑控制器根据传输信号的当前行程开关所在的位置，计算出当前行车所在的位置坐标；并由编码器将行车上各个轴承旋转的圈数信号传输至可编程逻辑控制器，由可编程逻辑控制器根据当前圈数信号，计算出当前行车所在的位置坐标；作为系统的核心，本实施例所述的自动运行系统可基于西门子S7-1200PLC搭建；最后是变频电机，该变频电机通过变频器接入可编程逻辑控制器，结合图2所示，用于由可编程逻辑控制器根据目标位置指令，调出目标位置指令对应的详细坐标，与通过所述到位信号以及所述圈数信号计算得出的行车所在位置的坐标进行比较，根据比较结果向变频器输出控制指令，再由变频器根据控制指令控制变频电机的转速及正反转，从而控制行车的前进与后退的行程以本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于虚拟现实的行车远程智能自动运行系统，其特征在于所述的系统包括：上位机，所述上位机通过网络接入可编程逻辑控制器，用于由上位机根据现场建筑尺寸调用三维监控软件，对行车及行车所在现场建立三维模型；可编程逻辑控制器，所述可编程逻辑控制器分别接入行程开关与编码器，用于当行车运行过程中碰到行程开关时，将当前的到位信号传输至可编程逻辑控制器，由可编程逻辑控制器根据传输信号的当前行程开关所在的位置，计算出当前行车所在的位置坐标；并由编码器将行车上各个轴承旋转的圈数信号传输至可编程逻辑控制器，由可编程逻辑控制器根据当前圈数信号，计算出当前行车所在的位置坐标；变频电机，所述变频电机通过变频器接入可编程逻辑控制器，用于由可编程逻辑控制器根据目标位置指令，调出目标位置指令对应的详细坐标，与通过所述到位信号以及所述圈数信号计算得出的行车所在位置的坐标进行比较，根据比较结果向变频器输出控制指令，再由变频器根据控制指令控制变频电机的转速及正反转，从而控制行车的前进与后退的行程以及运行的速度；所述可编程逻辑控制器还用于将行车的实时位置坐标通过网络传输至上位机，由上位机根据行车的实时位置坐标，调整三维模型中行车的实时位置，使三维模型中的行车位置与现场的情况保持同步。...

【技术特征摘要】
1.一种基于虚拟现实的行车远程智能自动运行系统，其特征在于所述的系统包括：上位机，所述上位机通过网络接入可编程逻辑控制器，用于由上位机根据现场建筑尺寸调用三维监控软件，对行车及行车所在现场建立三维模型；可编程逻辑控制器，所述可编程逻辑控制器分别接入行程开关与编码器，用于当行车运行过程中碰到行程开关时，将当前的到位信号传输至可编程逻辑控制器，由可编程逻辑控制器根据传输信号的当前行程开关所在的位置，计算出当前行车所在的位置坐标；并由编码器将行车上各个轴承旋转的圈数信号传输至可编程逻辑控制器，由可编程逻辑控制器根据当前圈数信号，计算出当前行车所在的位置坐标；变频电机，所述变频电机通过变频器接入可编程逻辑控制器，用于由可编程逻辑控制器根据目标位置指令，调出目标位置指令对应的详细坐标，与通过所述到位信号以及所述圈数信号计算得出的行车所在位置的坐标进行比较，根据比较结果向变频器输出控制指令，再由变频器根据控制指令控制变频电机的转速及正反转，从而控制行车的前进与后退的行程以及运行的速度；所述可编程逻辑控制器还用于将行车的实时位置坐标通过网络传输至上位机，由上位机根据行车的实时位置坐标，调整三维模型中行车的实时位置，使三维模型中的行车位置与现场的情况保持同步。2.根据权利要求1所述的基于虚拟现实的行车远程智能自动运行系统，其特征在于：所述的三维模型是通过建模软件将行车及行车所在的现场空间按照1:1的比例真实的反映至三维场景中。3.根据权利要求1所述的基于虚拟现实的行车远程智能自动运行系统，其特征在于：所述行程开关为多个，且分别固定安装于行车的大车与小车轨道旁的相应位置...

【专利技术属性】
技术研发人员：张宁，张建欢，
申请(专利权)人：南京建磊电力技术有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32