一种基于端边云架构的矿车无人驾驶运输系统云智能调度系统及充电方法技术方案

本专利公开了一种基于端边云架构的矿车无人驾驶运输系统云智能调度与充电方法，所述方法采用一种服务于矿车无人驾驶运输系统的云智能调度充电系统实现，所述系统基于端边云架构进行构建，包括：智能驾驶终端，智能路侧系统，无线充电系统和智能云平台；其中，“端”架构指的是智能驾驶终端，“边”架构指的是智能路侧系统和无线充电系统，“云”架构指的是智能云平台；通过上述技术方案，降低矿车无人驾驶运输系统中矿车的充电难度，提高了矿车充电效率。

A cloud intelligent scheduling system and charging method of mine car driverless transportation system based on end-to-side Cloud Architecture

【技术实现步骤摘要】
一种基于端边云架构的矿车无人驾驶运输系统云智能调度系统及充电方法
本专利技术属于矿车无人驾驶运输系统、云智能计算以及车辆调度领域，尤其涉及一种基于端边云架构的矿车无人驾驶运输系统云智能调度与充电方法。
技术介绍
随着自动驾驶技术、电动汽车以及云智能平台的发展，可充电式自动驾驶车辆已成为一种新型的载运工具，可为新一代的矿区运输作业提供更好的保障。运用于矿区运输的可充电式自动驾驶车辆面临着封闭式的工作环境，车辆行驶路段固定，这为车辆的全自动驾驶提供了条件。矿车无人驾驶运输系统可以实现矿区的全天候自动化矿物运输，在这一背景下，矿车的及时快速充电成为了实现矿车持续运输、矿场全天候生产所需解决的关键问题。目前市面上最常见的电动汽车充电技术是电动桩充电。然而对于矿车无人驾驶运输系统，充电桩充电不太适用。原因有两点：(1)现有的充电桩充电操作过程繁琐，动作难度大，对于国内目前的自动驾驶技术而言，实现成本较高，难度较大，实用性较差。(2)充电桩充电需要对充电桩的数量，布局等问题进行研究，且需要考虑该充电条件下可能带来的排队问题。使得车辆充电问题复杂化，同时使得矿区改造成本过高。针对以上一系列问题，本专利技术提出了一种基于端边云架构的矿车无人驾驶运输系统云智能调度与充电方法。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提出的技术方案包括：一种基于端边云架构的矿车无人驾驶运输系统云智能调度与充电系统。，其特征在于，所述系统基于端边云架构进行构建，包括：智能驾驶终端，智能路侧系统，无线充电系统和智能云平台；其中，“端”架构指的是智能驾驶终端，“边”架构指的是智能路侧系统和无线充电系统，“云”架构指的是智能云平台；所述智能驾驶终端由可充电式矿车及执行矿车自动驾驶操作的可拆卸式驾驶机器人两部分组成；所述可充电式矿车包括车载电量管理模块和车载通信模块；所述矿车车载电量管理模块负责对矿车的所处状态进行实时监控，监控内容包括电量管理模块采集矿车实时运行状态、位置信息和路面状况，包括矿车在矿场内的实时位置P，矿车实时电量E，矿车实时车速V，矿车载货状态S，矿车载货重量W，路面状况Q；并将采集的信息及时上传给区域内的智能路侧系统；所述可拆卸式驾驶机器人安装在矿车上，对矿车的行为进行控制，同时与矿车车载通信模块进行实时通信，完成矿车运行指令的下发和矿车行驶状态数据的接收；所述，矿车车载通信模块通过信息传输联通驾驶机器人与智能路侧系统，负责向驾驶机器人和智能路侧系统中的路侧单元发送信息，同时接收两者传送回来的指令；所述智能路侧系统由若干的路侧通信设备，包括路侧单元和基站，组成，路侧单元分布在矿场装货区、矿场卸货区、充电区和道路两旁，通过移动通信技术进行通信。负责接收矿车车载通信模块和智能云平台发送的信息和数据，同时也向车载通信模块和云平台上传数据和信息；所述无线充电系统于电磁感应通过无线充电的方式对矿车进行充电，预先将充电设备埋在充电区域的地面下，当矿车到达充电区域后，充电设备产生的电磁波将自动为矿车进行充电，所述无线充电系统的能量来源包括太阳能，利用太阳能对电网进行供电；同时矿场的矿车充电网络与当地的火力发电供电网络相连，发电网络通过整合太阳能与化石能对矿车进行充电；所述无线充电系统包括两个充电区域，在矿车平时停放的车辆维修区域建造一个主充电区，负责常规情况下的矿车充电；在矿车运输路程的中间区域建造辅助充电区，实现矿车的应急充电，来应对恶劣天气带来的矿车行驶过程电量下降过快的情况；智能云平台，负责接收路侧单元上传的矿车数据信息；同时负责调度矿车到相应的电场进行充电；云平台根据得到的矿车数据对矿车是否需要充电做出判断，并下达充电调度命令，其包括常规情况下的充电调度，云平台通过车辆的电量、行驶速度、路面状况、载货状态及载货重量，5个参数，根据能量损耗方程计算出车辆实际剩余行驶时间。云平台实时计算各个车辆的空载剩余行驶时间与满载剩余行驶时间；云平台根据充电阈值行驶时间Tt判断是否召回车辆到主充电区进行充电；充电阈值行驶时间Tt包括两个：①从卸货区出发，空车往返时间TtEMPT；②空车从卸货区出发到达装载区，满载后再从装货区返程，再次到达卸货区的行驶时间TtFULL。以及恶劣天气时的充电调度，当矿车出现需要及时充电的情况，云平台将调度矿车到辅助充电场进行充电。此外本专利还提供了，一种基于端边云架构的矿车无人驾驶运输系统云智能调度充电方法，其特征在于，所述方法采用如上所述的系统完成。本专利技术的优点在于：(1)降低矿车无人驾驶运输系统中矿车的充电难度，提高了矿车充电效率。本专利技术提出的一种基于端边云架构的矿车无人驾驶运输系统云智能调度与充电方法，依托于端边云架构和无线充电技术对矿区的可充电式自动驾驶矿车进行充电，充电过程简单、操作难度低，适应于当下国内的自动驾驶技术。(2)提高矿区的货物运输效率，提高矿区生产时长。本专利技术提出的一种基于端边云架构的矿车无人驾驶运输系统云智能调度与充电方法，通过智能云平台对矿车充电行为进行调度，可保证矿车的正常工作；通过主充电区域和辅助充电区域的设计，满足矿车在常规天气与恶劣天气下的充电需求；进而保证矿区全天候的生产运输需求，增加了生产时长，同时有效避免了人工运输产生的事故，提高了矿区的货物运输效率。附图说明图1为本专利技术中的智能驾驶终端示意图。图2为本专利技术提出的一种基于端边云架构的矿车无人驾驶运输系统云智能调度系统的架构示意图。图3为本专利技术提出的一种基于端边云架构的矿车无人驾驶运输系统云智能调度与充电方法中数据信息在系统各模块间的传递过程图。具体实施方式下面将结合具体实例及附图对本专利技术提出的一种基于端边云架构的矿车无人驾驶运输系统云智能调度与充电方法作进一步说明。本实施具体实施方式是首先提供一种服务于矿车无人驾驶运输系统的云智能调度充电系统，整个系统基于端边云架构进行构建，包括：智能驾驶终端，智能路侧系统，无线充电系统和智能云平台；“端”架构指的是智能驾驶终端，“边”架构指的是智能路侧系统和无线充电系统，“云”架构指的是智能云平台。其中智能驾驶终端由可充电式矿车及执行矿车自动驾驶操作的可拆卸式驾驶机器人两部分组成；快速充电的实现需要矿车具备如下模块：车载电量管理模块和车载通信模块。1.矿车车载电量管理模块矿车车载电量管理模块负责对矿车的所处状态(包括电量)进行实时监控，具体内容如下：(1)电量管理模块采集矿车实时运行状态、位置信息和路面状况，包括矿车在矿场内的实时位置P，矿车实时电量E，矿车实时车速V，矿车载货状态S，矿车载货重量W，路面状况Q。(2)电量管理终端将采集的信息及时上传给区域内的智能路侧系统。2.可拆卸式驾驶机器人将可拆卸式驾驶机器人安装在矿车上，实现矿车的自动驾驶。可拆卸式驾驶机器人技术不在本专利技术的技术范围内。可拆卸式驾驶机器人完成的具体内容如下：可拆卸式驾驶机器人负责对矿车的行为进行控制，保证矿车可以在矿本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于端边云架构的矿车无人驾驶运输系统云智能调度系统，其特征在于，/n所述系统包括：智能驾驶终端，智能路侧系统，无线充电系统和智能云平台；其中，“端”架构指的是智能驾驶终端，“边”架构指的是智能路侧系统和无线充电系统，“云”架构指的是智能云平台；/n所述智能驾驶终端由可充电式矿车及执行矿车自动驾驶操作的可拆卸式驾驶机器人两部分组成；所述可充电式矿车包括车载电量管理模块和车载通信模块；所述矿车车载电量管理模块负责对矿车的所处状态进行实时监控，监控内容包括电量管理模块采集矿车实时运行状态、位置信息和路面状况，包括矿车在矿场内的实时位置P，矿车实时电量E，矿车实时车速V，矿车载货状态S，矿车载货重量W，路面状况Q；并将采集的信息及时上传给区域内的智能路侧系统；所述可拆卸式驾驶机器人安装在矿车上，对矿车的行为进行控制，同时与矿车车载通信模块进行实时通信，完成矿车运行指令的下发和矿车行驶状态数据的接收；/n所述，矿车车载通信模块通过信息传输联通驾驶机器人与智能路侧系统，负责向驾驶机器人和智能路侧系统中的路侧单元发送信息，同时接收两者传送回来的指令；/n所述智能路侧系统由若干的路侧通信设备，包括路侧单元和基站，组成，路侧单元分布在矿场装货区、矿场卸货区、充电区和道路两旁，通过移动通信技术进行通信。负责接收矿车车载通信模块和智能云平台发送的信息和数据，同时也向车载通信模块和云平台上传数据和信息；/n所述无线充电系统于电磁感应通过无线充电的方式对矿车进行充电，预先将充电设备埋在充电区域的地面下，当矿车到达充电区域后，充电设备产生的电磁波将自动为矿车进行充电，所述无线充电系统的能量来源包括太阳能，利用太阳能对电网进行供电；同时矿场的矿车充电网络与当地的火力发电供电网络相连，发电网络通过整合太阳能与化石能对矿车进行充电；所述无线充电系统包括两个充电区域，在矿车平时停放的车辆维修区域建造一个主充电区，负责常规情况下的矿车充电；在矿车运输路程的中间区域建造辅助充电区，实现矿车的应急充电，来应对恶劣天气带来的矿车行驶过程电量下降过快的情况；/n智能云平台，负责接收路侧单元上传的矿车数据信息；同时负责调度矿车到相应的电场进行充电；云平台根据得到的矿车数据对矿车是否需要充电做出判断，并下达充电调度命令，其包括：/n常规情况下的充电调度，云平台通过车辆的电量、行驶速度、路面状况、载货状态及载货重量，5个参数，根据能量损耗方程计算出车辆实际剩余行驶时间。云平台实时计算各个车辆的空载剩余行驶时间与满载剩余行驶时间；云平台根据充电阈值行驶时间T...

【技术特征摘要】
1.一种基于端边云架构的矿车无人驾驶运输系统云智能调度系统，其特征在于，
所述系统包括：智能驾驶终端，智能路侧系统，无线充电系统和智能云平台；其中，“端”架构指的是智能驾驶终端，“边”架构指的是智能路侧系统和无线充电系统，“云”架构指的是智能云平台；
所述智能驾驶终端由可充电式矿车及执行矿车自动驾驶操作的可拆卸式驾驶机器人两部分组成；所述可充电式矿车包括车载电量管理模块和车载通信模块；所述矿车车载电量管理模块负责对矿车的所处状态进行实时监控，监控内容包括电量管理模块采集矿车实时运行状态、位置信息和路面状况，包括矿车在矿场内的实时位置P，矿车实时电量E，矿车实时车速V，矿车载货状态S，矿车载货重量W，路面状况Q；并将采集的信息及时上传给区域内的智能路侧系统；所述可拆卸式驾驶机器人安装在矿车上，对矿车的行为进行控制，同时与矿车车载通信模块进行实时通信，完成矿车运行指令的下发和矿车行驶状态数据的接收；
所述，矿车车载通信模块通过信息传输联通驾驶机器人与智能路侧系统，负责向驾驶机器人和智能路侧系统中的路侧单元发送信息，同时接收两者传送回来的指令；
所述智能路侧系统由若干的路侧通信设备，包括路侧单元和基站，组成，路侧单元分布在矿场装货区、矿场卸货区、充电区和道路两旁，通过移动通信技术进行通信。负责接收矿车车载通信模块和智能云平台发送的信息和数据，同时也向车载通信模块和云平台上传数据和信息；
所述无线充电系统于电磁感应通过无线充电的方式对矿车进行充电，预先将充电设备埋在充...

【专利技术属性】
技术研发人员：王云鹏，于海洋，任毅龙，刘晨阳，张路，季楠，刘帅，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京;11