矿用防爆单轨吊单车智能驾驶系统技术方案

本发明专利技术提供一种矿用防爆单轨吊单车智能驾驶系统，包括用于感知防爆单轨吊机车运行路径和环境信息并根据感知的信息自主决策并输出单轨吊机车运行策略信号的感知运算单元，用于接收并根据感知运算单元发送的运行策略信号对单轨吊机车运行实施相应操控的驱动控制单元，用于实现包括运行启动、运行线路、运行参数设置以及运行状态显示的人机交互单元；驱动控制单元与感知运算单元电连接，驱动控制单元和感知运算单元分别与人机交互单元电连接。采用本发明专利技术的单轨吊机车能够不依赖煤矿井下通信网络以及设于地面作为决策机构的后台服务器，独立实现无人驾驶，且整体结构简单，成本较低，可方便地在煤矿现有人工单轨吊机车上改装，具有良好的性价比。具有良好的性价比。具有良好的性价比。

【技术实现步骤摘要】
矿用防爆单轨吊单车智能驾驶系统


[0001]本专利技术涉及煤矿防爆单轨吊
，具体涉及一种矿用防爆单轨吊单车智能驾驶系统。

技术介绍

[0002]矿用防爆单轨吊是煤矿的一种重要的辅助运输设备，被广泛应用于煤矿井下人员、物料和设备运输，传统防爆单轨吊的驾驶方式均为在单轨吊的前后驾驶室内各由1名司机进行操控驾驶，同时还配备调度员、押车工，使得煤矿井下单轨吊运行用人数量较多，成本高；并且煤矿井下运输巷道复杂环境，单轨吊运行过程中司机难免因环境、疲劳等因素的影响出现操控失误造成运输事故时有发生。随着煤矿工业的发展，对煤矿井下运输设备的自动化和安全性的要求越来越高，煤矿传统防爆单轨吊的驾驶运行方式无法满足煤矿井下运输智能化、安全化以及减人增效的要求。为此，无人驾驶的煤矿单轨吊应运而生，如申请公布号为CN112850482A和CN112850481A的中国专利文献所公开的无人驾驶单轨吊车即能够实现自主无人驾驶。目前包括前述专利文献所公开在内的无人驾驶单轨吊车，普遍采用的技术方案均是利用设于单轨吊车上的环境感知装置探测单轨吊机车运行路况及环境信息，并将探测到的相关信息，利用煤矿井下设置的4G或其他通信网络传输到地面上设置的后台服务器，由地面上的后台服务器根据接收的单轨吊机车运行路况及环境信息，进行单轨吊机车运行行为决策，并将决策控制信息通过煤矿井下的通信网络回传给机车上的执行控制器，单轨吊机车上的执行控制器再根据地面后台服务器发送的决策控制信息实施相应的无人加强操作控制。现有此类无人驾驶的煤矿单轨吊存在的问题是：其一，无人驾驶完全依赖煤矿井下的通信网络，由于煤矿井下环境恶劣，无论是无线通信网络或者有线通信网络在恶劣环境下通信不畅且极易发生故障，通信网络一旦发生故障则单轨吊机车无法继续实现自主运行，严重时甚至会引发事故；其二，在煤矿井下的恶劣环境下，利用通信网络传输信息必然存在信息传递的通信网络延迟的问题，煤矿单轨吊机车在无人驾驶运行过程中一旦遇到紧急状况时，由于信息传递的延迟将无法及时作出相应的反应处理，存在安全隐患；其三，为保证煤矿单轨吊机车有效地无人驾驶运行，就必须建立完善的煤矿井下通信网络并确保其不间断地处于良好运行状态，则势必从另一方面增加煤矿设备和人员成本。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是：针对现有技术中存在的问题，提供一种矿用防爆单轨吊单车智能驾驶系统，采用该智能驾驶系统的矿用防爆单轨吊机车能够不依赖煤矿井下的通信网络以及设于地面作为决策机构的后台服务器，独立实现无人驾驶运行。
[0004]本专利技术的技术方案是：本专利技术的矿用防爆单轨吊单车智能驾驶系统，其结构特点是：包括用于感知防爆单轨吊机车运行路径和环境信息并根据感知的信息自主决策并输出单轨吊机车运行策略信号的感知运算单元，用于接收并根据感知运算单元发送的运行策略信号对单轨吊机车运行实施相应操控的驱动控制单元，用于实现包括运行启动、运行线路、
运行参数设置以及运行状态显示的人机交互单元；上述驱动控制单元与感知运算单元通过CAN总线电连接，驱动控制单元和感知运算单元分别通过CAN总线与人机交互单元电连接。
[0005]进一步的方案是：上述感知运算单元包括用于单轨吊机车运行过程中实时定位的本安型RFID定位卡，用于探测单轨吊轨道实时状态信息的本安型AI摄像仪，用于探测单轨吊机车前方是否有障碍物以及障碍物与车头间距离的本安型激光雷达，用于探测单轨吊机车左右两侧是否有障碍物的本安型超声波雷达，以及用于根据实时探测信息自主决策形成单轨吊机车运行策略并将运行策略信号发送给上述驱动控制单元执行的感知运算主机。
[0006]进一步的方案是：上述本安型RFID定位卡在安装有单轨吊轨道的井下巷道顶部依设定的间距间隔设置若干个，本安型AI摄像仪在单轨吊机车的前车头和后车头的上部各固定设置1台；本安型激光雷达在单轨吊机车的前车头和后车头的前端居中位置各设置1个；本安型超声波雷达在单轨吊机车的前车头和后车头的左右两侧面上各固定设置1个；感知运算主机在单轨吊机车的前车头和后车头内各固定设置1台。
[0007]进一步的方案是：上述感知运行主机包括第一隔爆箱，设于上述第一隔爆箱内的第一CPU模块、分别与上述第一CPU模块电连接的无线通讯模块和第一CAN通信模块以及为感知运算单元提供工作电源的第一电源模块；上述RFID定位卡与无线通讯模块无线通信，本安型AI摄像仪、本安型激光雷达和本安型超声波雷达分别与第一CPU模块电连接。
[0008]进一步的方案是：上述感知运算单元还包括固定设于单轨吊机车的前车头和后车头上的声光报警器，上述声光报警器与上述第一CPU模块电连接。
[0009]进一步的方案是：上述驱动控制单元包括用于接收并处理由上述感知运算单元发送的控制策略信号并输出相应操控动作控制信号的驱动控制器，用于根据驱动控制器的操控动作控制信号自动对单轨吊机车实施相应操控动作的液压电磁阀组。
[0010]进一步的方案是：上述液压电磁阀组包括前进电磁阀、后退电磁阀、制动电磁阀、夹紧电磁阀和调度电磁阀。
[0011]进一步的方案是：上述驱动控制器包括第二隔爆箱，设于上述第二隔爆箱内的第二CPU模块、分别与上述第二CPU模块电连接的第二CAN通信模块和继电器组、为驱动控制器提供工作电源的第二电源模块以及单轨吊机车具有的ECU模块；上述ECU模块分别与第二CPU模块以及第二CAN通信模块电连接。
[0012]进一步的方案是：上述人机交互单元包括固定设于单轨吊机车具有的前车头和后车头内设有的驾驶室内的触摸显示屏。
[0013]本专利技术具有积极的效果：（1）采用本专利技术的智能驾驶系统的矿用防爆单轨吊机车，能自动感知运行的路径环境及路况信息，并根据环境及路况信息，自主采用相应的运行控制策略实现无人驾驶，完全不依赖煤矿井下的通信网络且无需地面后台服务器，从而能够有效解决现有技术中依赖煤矿井下的通信网络和地面实施控制决策的后台服务器的无人驾驶煤矿单轨吊机车普遍存在的如
技术介绍
记载的三类技术问题。（2）本专利技术的智能驾驶系统主要由感知运算单元、驱动控制单元以及人机交互单元组成，各单元均采用集成化设计，各单元间采用总线通信，使其整体结构简单，成本较低，在煤矿现有人工驾驶的单轨吊机车上可方便进行改装，能够大幅降低煤矿单轨吊机车无人化驾驶的成本投入，具有良好的性价比。（3）安装有本专利技术的智能驾驶系统的矿用防爆单轨吊机车，相对于现有依赖煤矿井下通信网络和地面决策后台服务器的无人驾驶单轨吊机车，运行更为安全可靠。（4）本发
明的智能驾驶系统，其通过安装在单轨吊运行巷道上的若干个本安型RFID定位卡能对单轨吊机车运行进行准确实时定位，安装在单轨吊前后车头居中前部的本安型激光雷达探测单轨吊运行前方是否有障碍物及障碍物距离，安装在单轨吊前后车头上部的本安型AI摄像仪探测单轨吊运行轨道的状态是否存在轨道错位、脱落等故障，安装在单轨吊前后车头侧面的本安型超声波雷达探测单轨吊车身左右两侧是否有障碍物等一系列的结构设计，使得安装有本专利技术的智能驾驶系统的矿用防爆单轨吊机车本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种矿用防爆单轨吊单车智能驾驶系统，其特征在于：包括用于感知防爆单轨吊机车运行路径和环境信息并根据感知的信息自主决策并输出单轨吊机车运行策略信号的感知运算单元，用于接收并根据所述感知运算单元发送的运行策略信号对单轨吊机车运行实施相应操控的驱动控制单元，用于实现包括运行启动、运行线路、运行参数设置以及运行状态显示的人机交互单元；所述驱动控制单元与感知运算单元通过CAN总线电连接，驱动控制单元和感知运算单元分别通过CAN总线与人机交互单元电连接。2.根据权利要求1所述的矿用防爆单轨吊单车智能驾驶系统，其特征在于：所述感知运算单元包括用于单轨吊机车运行过程中实时定位的本安型RFID定位卡，用于探测单轨吊轨道实时状态信息的本安型AI摄像仪，用于探测单轨吊机车前方是否有障碍物以及障碍物与车头间距离的本安型激光雷达，用于探测单轨吊机车左右两侧是否有障碍物的本安型超声波雷达，以及用于根据实时探测信息自主决策形成单轨吊机车运行策略并将运行策略信号发送给所述驱动控制单元执行的感知运算主机。3.根据权利要求2所述的矿用防爆单轨吊单车智能驾驶系统，其特征在于：所述本安型RFID定位卡在安装有单轨吊轨道的井下巷道顶部依设定的间距间隔设置若干个，本安型AI摄像仪在单轨吊机车的前车头和后车头的上部各固定设置1台；本安型激光雷达在单轨吊机车的前车头和后车头的前端居中位置各设置1个；本安型超声波雷达在单轨吊机车的前车头和后车头的左右两侧面上各固定设置1个；感知运算主机在单轨吊机车的前车头和后车头内各固定设置1台。4.根据权利要求2所述的矿用防爆单轨吊单车智能驾驶系统，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：许雷，钱军，史发慧，应洋，雷鹏，谢爽，刘国芳，孙俊杰，
申请(专利权)人：常州科研试制中心有限公司，
类型：发明
国别省市：