一种基于二进制拓扑和边缘算法的单轨吊离线调度系统技术方案

本发明专利技术涉及煤矿井下单轨吊车及其它相似轨道车辆的调度领域。一种基于二进制拓扑和边缘算法的单轨吊离线调度系统，每辆单轨吊车都安装有车载可编程控制器，车载专用车载可编程控制器具有人机界面和输入键盘；每个道岔都安装具有逻辑编程功能的道岔控制器，用来控制当前道岔的换岔和锁定，每个道岔控制器都内置一个小型基站AP，每辆单轨吊车的车载控制器都内置与小型基站AP配合联通的STA装置，在每辆单轨吊车运行到一个道岔附近时，单轨吊车与该道岔的小型基站AP建立无线连接。岔的小型基站AP建立无线连接。岔的小型基站AP建立无线连接。

【技术实现步骤摘要】
一种基于二进制拓扑和边缘算法的单轨吊离线调度系统


[0001]本专利技术涉及煤矿井下单轨吊车及其它相似轨道车辆的调度领域。

技术介绍

[0002]现有技术中煤矿井下单轨吊车调度一般有两种方案。
[0003]第一种以车载视频为依据的远程控制方案，本方案需要在井下布置千兆或万兆级工业环网，并在车辆行驶区域保证无线网络的稳定覆盖。在单轨吊两车头安装至少各一个摄像头（作为远程控制依据）；车身处加装CPE（或其他无线通讯设备）与车辆主控制器通讯连接。主控器开放数据上传通讯，并开放控制授权。就可以在井上或井下的集中控制平台对单轨吊车进行远程控制。硬件较为简便，多用于车辆的智能化改造项目。
[0004]第二种依托服务器的在线集中调度系统方案，本方案需要煤矿建立井上调度服务器定位服务器等。首先用上位机软件做出相关页面，绘制井下巷道地图（或结合GIS地理信息系统）确定固定设备位置，依靠定位服务器及相关定位方法确定车辆位置。井上人机界面的井下巷道、车辆位置状态等作为基础依据，在调度服务器写出各种逻辑程序。再由井上集中控制平台以统一控制或者手动干预的形式实现单轨吊的无人化调度功能。本方案的车辆控制部分仍然依靠无线网络。在车辆控制方面的逻辑与第一种方案类似。
[0005]两种方案的车辆控制都必须依靠路径无线网络的全面而稳定的覆盖。而实际中，在井下的各种设备状态是难于保证的，如果存在无线网络质量低的问题，则：第一种方案中视频信号的延迟、卡顿甚至掉线，会直接导致远程控制车辆的依据失效，存在安全隐患。两种方案对车辆的控制均依靠无线通讯，于是为了保证单轨吊接收无线控制信号的正确性，就需要对无线通讯信号进行实时心跳监测——即必须将从车辆控制器到远程控制平台之间的所有关设备的心跳写在无线通讯协议之中。在此基础上：如果所有心跳都正常（低容错），则证明无线通讯正常，车辆控制器可以接收和执行无线控制信号；一旦发现任何设备的心跳异常，则说明通讯不稳定，以安全为前提，逻辑上必须中断接收远程控制信号，并直接停车。这就导致两种方案的车辆控制部分即使在无线网络全覆盖的前提下，依然存在难以避免的不稳定性。

技术实现思路

[0006]本专利技术所要解决的技术问题是：如何解决煤矿井下单轨吊车无人化调度的不稳定性。
[0007]本专利技术所采用的技术方案是：一种基于二进制拓扑和边缘算法的单轨吊离线调度系统，每辆单轨吊车都安装有车载可编程控制器，车载专用车载可编程控制器具有人机界面和输入键盘；每个道岔都安装具有逻辑编程功能的道岔控制器，用来控制当前道岔的换岔和锁定，每个道岔控制器都内置一个小型基站AP，每辆单轨吊车的车载控制器都内置与小型基站AP配合联通的STA装置，在每辆单轨吊车运行到一个道岔附近时，单轨吊车与该道岔的小型基站AP建立无线连接，按如下步骤进行单轨吊离线调度：
步骤一、根据巷道的道岔分布（可以在巷道图上查到），对道岔进行二进制编码并输入到对应的道岔控制器中，将巷道入口进入后第一个道岔编码为1，编码为1的道岔前方左侧再次出现的第一个道岔编码为10，编码为1的道岔前方右侧再次出现的第一个道岔编码为11，任意一个编码为x的道岔前方左侧再次出现的第一个道岔编码为x0，编码为x的道岔前方右侧再次出现的第一个道岔编码为x1，从编码为x的道岔到编码为x0道岔之间的轨道为x0编码的区间，从编码为x的道岔到编码为x1道岔之间的轨道为x1编码的区间，x为任意一个道岔的编码数字；步骤二、将道岔的二进制编码即分级道岔数据全部导入到每辆单轨吊车的车载可编程逻辑控制器，在每个车载可编程控制器中生成巷道的轨道编码即分级区间数据，形成巷道的拓扑逻辑图；步骤三、当一辆单轨吊车上的车载可编程控制器收到调度需求时（可通过无线信号接收），通过输入键盘输入目标区域和优先等级并发出控制指令，单轨吊车的优先等级根据所载货物确定，紧急需求货物、重而大的货物优先等级高，目标区域即为单轨吊车所要到达的轨道编码区域，可编程逻辑控制器收到控制指令后，比较目标区域轨道编码（比如为1010100）和当前位置轨道编码（比如为10101100），并生成规划路线，即从两个编码中找出从第一个数字起连续编码中最后一个相同的数字并将连续相同数字构成一个新的编码（如为10101）作为中转编码，规划路线为从当前位置轨道编码运行到中转编码然后运行到目标区域轨道编码（即从10101100
→
10101
→
1010100），可编程逻辑控制器控制单轨吊车按规划路线行驶到达目标区域。
[0008]每个道岔的三个方向安装有多个用于标明其道岔编码及相对道岔位置的的无源信标，每处轨道的区间可能的停车点（装货区或充电区等）前后都有一个用于标明其区间编码的无源信标，每辆单轨吊车上安装有射频信号识别装置，当单轨吊车路过任意一个无源信标时，射频信号识别装置识别该无源信标，并将对应的道岔编码或区间编码输入到车载可编程控制器，并通过人机界面显示当前所处的道岔编码和区间编码。
[0009]车载可编程控制器控制单轨吊车按规划路线行驶到达目标区域过程中，当其STA装置与任意一个道岔的小型基站AP建立连接后，可编程逻辑控制器将其对应的单轨吊车编号、优先等级、规划路线输送给道岔的小型基站AP，然后再输送给道岔控制器，道岔控制器根据规划路线控制道岔的换岔和锁定。
[0010]当同一个道岔的小型基站AP同时收到两个STA装置的连接信号时，检查两个不同STA装置发送信号中包含的优先等级，道岔控制器根据优先等级高的单轨吊车的规划路线控制道岔的换岔和锁定，同时发送信号通知优先等级低的单轨吊车进行避让。
[0011]本专利技术的有益效果是：本专利技术采用离线控制：不需要全覆盖、高质量的无线网络作为远程控制的必要条件；本专利技术采用边缘计算：不需要井上服务器和相应的逻辑程序；本专利技术采用车载射频定位：解决位置区间识别需要，不依赖精确定位。
附图说明
[0012]图1是本专利技术的分级道岔二进制拓扑示意图；图2是本专利技术的分级区间二进制拓扑示意图；图3是本专利技术的流程示意图。
具体实施方式
[0013]一种基于二进制拓扑和边缘算法的单轨吊离线调度系统，为了规避远程控制单轨吊对无线网络的依赖，我们提出了一种不需要实时无线信号作为车辆正常受控必要条件的控制方案——离线控制方案。
[0014]离线控制的关键在于，单轨吊车在接收到控制信号之后，自主行驶至目标，不需要实时以无线通讯为必要条件。
[0015]这就需要对单轨吊控制器的接收指令形式进行调整：现有两种方案的车辆接收的控制信号是停车、前进、后退之类的简单实时指令，指令依靠人工远程发出（方案一）或通过调度服务器依照上位机逻辑程序（方案二）发出。
[0016]本专利技术离线控制方案中：单轨吊接收的控制信号，是以“目标位置”的形式发出（类似于方案一中的调度服务器的“自主驾驶程序”）。由于车辆的行驶不依靠无线网络伴随，所以就不需要井上调度服务器。
[0017]在这样的条件下，“自主行驶至目标位置”的功能就两个重要的工作：1、对整个井下本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于二进制拓扑和边缘算法的单轨吊离线调度系统，其特征在于：每辆单轨吊车都安装有车载可编程控制器，车载专用车载可编程控制器具有人机界面和输入键盘；每个道岔都安装具有逻辑编程功能的道岔控制器，用来控制当前道岔的换岔和锁定，每个道岔控制器都内置一个小型基站AP，每辆单轨吊车的车载控制器都内置与小型基站AP配合联通的STA装置，在每辆单轨吊车运行到一个道岔附近时，单轨吊车与该道岔的小型基站AP建立无线连接，按如下步骤进行单轨吊离线调度：步骤一、根据巷道的道岔分布，对道岔进行二进制编码并输入到对应的道岔控制器中，将巷道入口进入后第一个道岔编码为1，编码为1的道岔前方左侧再次出现的第一个道岔编码为10，编码为1的道岔前方右侧再次出现的第一个道岔编码为11，任意一个编码为x的道岔前方左侧再次出现的第一个道岔编码为x0，编码为x的道岔前方右侧再次出现的第一个道岔编码为x1，从编码为x的道岔到编码为x0道岔之间的轨道为x0编码的区间，从编码为x的道岔到编码为x1道岔之间的轨道为x1编码的区间，x为任意一个道岔的编码数字；步骤二、将道岔的二进制编码即分级道岔数据全部导入到每辆单轨吊车的车载可编程逻辑控制器，在每个车载可编程控制器中生成巷道的轨道编码即分级区间数据，形成巷道的拓扑逻辑图；步骤三、当一辆单轨吊车上的车载可编程控制器收到调度需求时，通过输入键盘输入目标区域和优先等级并发出控制指令，单轨吊车的优先等级根据所载货物确定，紧急需求货物、重而大的货物优先等级高，目标区域即为单轨吊车所要到达的轨道编码区域，可编程逻辑控制器收到控制指令后，比较目标区域轨道编码和...

【专利技术属性】
技术研发人员：王朝，曹鸿阳，高亮亮，邢中中，王明勇，岳君峰，宁振兵，张乐乐，
申请(专利权)人：太原矿机电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：