一种露天矿山作业方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种露天矿山作业方法及系统，属于智慧矿山技术领域。方法包括：获取挖机的位置信息、姿态信息、属性信息；将位置信息、姿态信息、属性信息输入预先建立好的矿卡位置预测模型中，得到矿卡与挖机的相对位置和矿卡的姿态信息；相对位置包括相对距离和相对方向；矿卡位置预测模型根据相同开采方式的矿山开采的历史操作数据训练得到；判断矿卡的相对位置是否合适，若不合适则进行调整，矿卡按照调整后的相对位置进行停靠；若合适，则矿卡按照模型得到的相对位置进行停靠。本发明专利技术通过矿卡位置预测模型对矿卡的停靠信息进行计算，提高了停靠位置的准确性和停靠效率，并且适应性强，同时还保证了停靠的安全。同时还保证了停靠的安全。同时还保证了停靠的安全。

【技术实现步骤摘要】
一种露天矿山作业方法及系统


[0001]本专利技术涉及一种露天矿山作业方法及系统，属于智慧矿山


技术介绍

[0002]矿料装载是矿区生产作业流程中的重要环节之一，需要在矿车与铲车(即挖机)安全定位的基础上，由铲车控制铲臂挖掘并装载至矿车箱槽，由矿车将矿料安全运输出目的地，整个装载过程依靠矿车与铲车的密切协同配合。而传统的矿车与铲车的协同配合方案多为人工调度与控制，装载效率低，且安全系数小，严重制约着当前矿山的生产运营经济发展。
[0003]随着大数据、传感器、5G通讯、人工智能等高新技术的推进和不断突破，无人驾驶技术逐步成熟，其自主可控的高效率、高保障优势特点与矿山的“数字型、效益型、环保型、学习型、创新型、安全型”建设目标相契合。无人驾驶技术集V2X通信技术、车载传感技术、决策规划技术以及智能控制技术与一体，能够实现矿车的自主可控以及与铲车的自动装载协同配合，保证装载流程的有序性、高效性和安全性。
[0004]目前，无人矿卡与挖机的协同作业方式有以下两种：
[0005]1.开发挖卡协同app，以挖机为中心，将挖机周围的区域划分为8个区域，各区域预先设定方向角，由挖机司机在触摸屏上点选区域位置来确定无人矿卡的停靠方向及相对挖机的位置。该方案局限性高，无人矿卡与挖机的相对方向选择性有限，不能适应采矿平台地形复杂的特征；同时，采矿平台需经常爆破，地形随时改变，高精地图无法实时覆盖，该方案未考虑高精地图未覆盖的场景，因此目前的挖机与无人矿卡的协同作业方案无法适应全时全场景的露天矿山，实际运行过程中存在极大的安全隐患。
[0006]2.加强矿区管理水平，固定挖机与矿卡的相对位置，预先设定好矿卡的停靠位置，由挖机来配合矿卡进行作业。该方法简单粗暴，不能寻找到最佳的装料位置，对挖机司机的作业要求高，同时影响作业效率。
[0007]综上现有的露天矿山作业适应性差、安全性低、效率低。

技术实现思路

[0008]本申请的目的在于提供一种露天矿山作业方法及系统，用以解决现有露天矿山作业适应性差、安全性低、效率低的问题。
[0009]为实现上述目的，本申请提出了一种露天矿山作业方法的技术方案，包括以下步骤：
[0010]1)获取挖机的位置信息、姿态信息、属性信息；属性信息包括挖机的大小和挖机的臂长信息；
[0011]2)将位置信息、姿态信息、属性信息输入预先建立好的矿卡位置预测模型中，得到矿卡与挖机的相对位置和矿卡的姿态信息；相对位置包括相对距离和相对方向；所述矿卡位置预测模型根据相同开采方式的矿山开采的历史操作数据训练得到；历史操作数据包括
历史的挖机的位置信息、姿态信息、属性信息，对应的历史的矿卡与挖机的相对位置和矿卡的姿态信息；
[0012]3)判断矿卡的相对位置是否合适，若不合适则进行调整，矿卡按照调整后的相对位置进行停靠；若合适，则矿卡按照步骤2)的相对位置进行停靠。
[0013]本专利技术的露天矿山作业方法的技术方案的有益效果是：本专利技术在基于挖机和矿卡协同作业中，通过矿卡位置预测模型对矿卡的停靠信息进行计算，该模型是在历史的操作数据训练得到的，提高了停靠位置的准确性和停靠效率，并且相同开采方式的矿山可以采用相同的矿卡位置预测模型，该模型的适应性强，同时在矿卡位置预测模型输出的停靠信息不合适的情况下，对矿卡的停靠信息进行调整，保证停靠的安全。
[0014]进一步地，所述步骤3)中通过人为的方式，结合周围地形以及人工经验判断矿卡的相对位置是否合适。
[0015]进一步地，所述矿卡位置预测模型为神经网络模型。
[0016]进一步地，通过挖机的定位装置获取挖机的位置信息和姿态信息。
[0017]进一步地，挖机的位置、姿态，矿卡的相对位置、姿态，挖机作业区域均在挖机的人机交互屏上显示。
[0018]另外，本申请还提出一种露天矿山作业系统的技术方案，系统包括智能云控平台，智能云控平台内设置有通信装置，用于与挖机、矿卡进行通信，智能云控平台还包括控制器，
[0019]控制器用于获取挖机的位置信息、姿态信息、属性信息；属性信息包括挖机的大小和挖机的臂长信息；
[0020]将位置信息、姿态信息、属性信息输入预先建立好的矿卡位置预测模型中，得到矿卡与挖机的相对位置和矿卡的姿态信息；相对位置包括相对距离和相对方向；所述矿卡位置预测模型根据相同开采方式的矿山开采的历史操作数据训练得到；历史操作数据包括历史的挖机的位置信息、姿态信息、属性信息，对应的历史的矿卡与挖机的相对位置和矿卡的姿态信息；
[0021]控制器还用于接收矿卡输出的调整后的相对位置，所述调整后的相对位置为矿卡位置预测模型输出的相对位置不合适时调整得到的相对位置。
[0022]进一步地，所述矿卡位置预测模型为神经网络模型。
附图说明
[0023]图1是本专利技术露天矿山作业的整体结构图；
[0024]图2是本专利技术露天矿山作业方法的流程图；
[0025]图3是本专利技术挖机的人机交互屏的显示示意图。
具体实施方式
[0026]露天矿山作业方法实施例：
[0027]本专利技术的主要构思在于，为了提高矿卡的停靠效率和准确性，本专利技术采用矿卡位置预测模型对矿卡的停靠信息进行计算，同时对矿卡位置预测模型输出的停靠信息进行判断，在停靠信息不合适的情况下，进行调整，保证停靠的安全性，这里的停靠信息包括矿卡
与挖机的相对位置和矿卡的姿态信息；相对位置包括相对距离和相对方向。
[0028]本专利技术的露天矿山作业方法是基于如图1所示的露天矿山作业的整体结构的，该结构包括挖机、矿卡(这里的矿卡为无人矿卡)、以及露天矿山作业系统。
[0029]露天矿山作业系统包括智能云控平台，智能云控平台包括无线通信模块和控制器。挖机和无人矿卡均包括定位装置和无线通信装置。挖机还设置有人机交互触摸屏(简称人机交互屏)。
[0030]挖机的定位装置包括定位主天线和定位姿态天线，均安装于挖机座舱后部发动机舱的上方，天线的高度高于座舱，用于获取挖机的位置坐标(经纬度)和姿态(航向角)；无线通信装置包括5G模组和天线，5G模组和天线安装于挖机座舱顶部的中间位置，5G模组固定于挖机座舱内部，用于与智能云控平台和无人矿卡进行数据交互，上传挖机的作业信息、位置信息、姿态信息，获取无人矿卡的作业信息、智能云控平台的调度信息等；人机交互触摸屏安装于挖机座舱内部，方便挖机司机查看和操作，实时显示挖机在高精地图上的位置和姿态，实时显示智能云控平台计算的最佳装料停靠点，可进行二次停靠、停靠位置更换、挖机作业状态切换等功能。
[0031]露天矿山作业方法如图2所示，包括以下步骤：
[0032]1)用户通过智能云控平台创建作业计划，智能云控平台自动创建作业编组，将作业任务下发至编组内的挖机和无人矿卡。
[0033]2)挖机通过无线通信装置接收调度任务并在人机交互屏上进行显示，挖机内的司机根据人机交互屏上的提示，人工操本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种露天矿山作业方法，其特征在于，包括以下步骤：1)获取挖机的位置信息、姿态信息、属性信息；属性信息包括挖机的大小和挖机的臂长信息；2)将位置信息、姿态信息、属性信息输入预先建立好的矿卡位置预测模型中，得到矿卡与挖机的相对位置和矿卡的姿态信息；相对位置包括相对距离和相对方向；所述矿卡位置预测模型根据相同开采方式的矿山开采的历史操作数据训练得到；历史操作数据包括历史的挖机的位置信息、姿态信息、属性信息，对应的历史的矿卡与挖机的相对位置和矿卡的姿态信息；3)判断矿卡的相对位置是否合适，若不合适则进行调整，矿卡按照调整后的相对位置进行停靠；若合适，则矿卡按照步骤2)的相对位置进行停靠。2.根据权利要求1所述的露天矿山作业方法，其特征在于，所述步骤3)中通过人为的方式，结合周围地形以及人工经验判断矿卡的相对位置是否合适。3.根据权利要求1所述的露天矿山作业方法，其特征在于，所述矿卡位置预测模型为神经网络模型。4.根据权利要求1所述的露天矿山作业方法，其特征在于，通过挖机的定位装置获取挖机的位置信息和姿态...

【专利技术属性】
技术研发人员：李博，徐阳，秦献军，武闯，
申请(专利权)人：郑州宇通矿用装备有限公司，
类型：发明
国别省市：