本发明专利技术提供一种单轨吊无人驾驶控制系统及方法，属于单轨吊无人驾驶控制技术领域；所要解决的技术问题为：提供一种单轨吊无人驾驶控制系统硬件结构及控制方法的改进；解决该技术问题采用的技术方案为：车载控制器通过导线与激光雷达、激光测距传感器、倾角传感器、网络交换机、无线通信模块相连，网络交换机通过导线与网络摄像头相连；车载控制器具体通过CAN总线与单轨吊电控箱相连；超宽带定位模块具体通过无线电磁波与巷道内设置的超宽带定位基站无线连接；超宽带定位基站通过导线与无线通信基站相连；无线通信模块具体通过无线电磁波与无线通信基站无线连接；无线通信基站通过导线与数据交换机相连；本发明专利技术应用于井下单轨吊无人驾驶。无人驾驶。无人驾驶。
【技术实现步骤摘要】
一种单轨吊无人驾驶控制系统及方法
[0001]本专利技术一种单轨吊无人驾驶控制系统及方法，属于单轨吊无人驾驶控制
技术介绍
[0002]智能煤矿的建设与应用是近年来基于新兴技术如人工智能、机器人、物联网、大数据等
，推动煤炭工业技术更新和产业转型升级的重要手段，其具体是从人工化、机械化控制向自动化、信息化、数字化、安全化控制稳步推进，通过“机器换人”来实现煤矿作业“少人则安”和“无人则安”的目的。
[0003]目前，煤矿井下使用的单轨吊运输机车主要依赖司机人工驾驶，即司机位于机车前后两端的司机驾驶室人工控制单轨吊机车的加速、减速、停车、道岔扳动、风门开启等动作，从而导致井下辅助运输系统用工人数多、司机劳动强度大且存在运输驾驶过程中的不安全事故可能。在单轨吊无人驾驶过程中，机车沿着固定轨道运行，系统自动控制单轨吊机车的加速、减速、停车，以及道旁设备道岔的扳动，风门的开启/关闭，红绿灯控制等，和现有地面无人驾驶车的运行路线和环境有着本质区别。井下单轨吊无人驾驶系统目前还没有具体的实现方案，相应的系统和方法在国内还属于技术空白。本专利技术基于智能煤矿升级改造要求，提出了一种单轨吊无人驾驶系统及方法，该系统除了具备单轨吊机车的精确定位、安全探测、自主感知、主动避障等功能外，能实时检测运行路线上突然的出现障碍物等突发情况，自动控制单轨吊机车的加速、减速、停车，以及道旁设备道岔的扳动，风门的开启/关闭，红绿灯控制等，保证单轨吊在无人驾驶工作模式下安全、可靠、高效运行。
技术实现思路
[0004]本专利技术为了克服现有技术中的空白和不足，所要解决的技术问题为：提供一种单轨吊无人驾驶控制系统硬件结构及控制方法的改进。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：一种单轨吊无人驾驶控制系统，包括行驶在巷道内的单轨吊车体和设置在控制室内的无人驾驶控制台，所述单轨吊车体的外侧设置有激光雷达、激光测距传感器、车载控制器、倾角传感器、网络摄像头；所述单轨吊车体的内部设置有网络交换机、超宽带定位模块、单轨吊电控箱、无线通信模块；在巷道内还设置有道岔控制器、风门控制器、红绿灯控制器、无线通信基站、超宽带定位基站；所述无人驾驶控制台上还设置有无人驾驶控制电脑、数据交换机、定位服务器；所述车载控制器通过导线分别与激光测距传感器、倾角传感器、网络交换机、无线通信模块相连，所述网络交换机通过导线与网络摄像头、激光雷达相连；所述车载控制器具体通过CAN总线、或通过以太网网线、或通过RS485总线与单轨吊电控箱相连；
所述超宽带定位模块具体通过无线电磁波与巷道内设置的超宽带定位基站无线连接；所述超宽带定位基站通过导线与无线通信基站相连；所述无线通信模块具体通过无线电磁波与无线通信基站无线连接；所述无线通信基站通过导线与数据交换机相连；所述无线通信基站具体通过无线电磁波分别与道岔控制器、风门控制器、红绿灯控制器无线连接；所述数据交换机通过导线分别与无人驾驶控制电脑、定位服务器相连。
[0006]一种单轨吊无人驾驶控制方法，包括如下控制步骤：步骤一：在单轨吊车体上设置车载控制器分别接收激光测距传感器和倾角传感器采集的数据，将采集数据发送给无线通信模块；步骤二：控制车载控制器通过CAN总线或者RS485总线与单轨吊电控箱进行数据通信，获取单轨吊机车运行参数，将运行参数发送给无线通信模块；步骤三：控制车载控制器分别接收激光雷达和网络摄像头采集的数据，将采集数据发送给无线通信模块；步骤四：控制无线通信模块通过无线通信基站与控制室内设置的数据交换机进行数据通信，所述数据交换机将接收数据发送给无人驾驶控制电脑；步骤五：分别控制单轨吊行驶巷道内的道岔控制器、风门控制器、红绿灯控制器将工作参数通过无线电磁波实时发送给巷道内设置的无线通信基站；所述无线通信基站通过数据交换机将工作参数发送给无人驾驶控制电脑；步骤六：控制超宽带定位基站接收单轨吊车体上安装的超宽带定位模块实时获取的位置数据，通过无线通信基站、数据交换机将位置数据发送给定位服务器，所述定位服务器经过对位置数据进行坐标解算，将单轨吊当前的位置坐标信息通过数据交换机发送给无人驾驶控制电脑；步骤七：控制无人驾驶控制电脑依次通过数据交换机、无线通信基站、无线通信模块、网络交换机获取并显示网络摄像头采集的视频图像数据；步骤八：所述无人驾驶控制电脑根据计算得到的单轨吊位置坐标数据，通过数据交换机、无线通信基站分别向巷道内设置的道岔控制器、风门控制器、红绿灯控制器发送控制指令，控制道岔控制器扳动道岔，控制风门控制器开关风门，控制红绿灯控制器进行红绿灯显示；步骤九：所述无人驾驶控制电脑根据接收到的激光测距数据和激光雷达实时采集数据，计算判断当前单轨吊车体的行驶安全区域上是否有障碍物，当有时，则无人驾驶控制电脑发送控制信号依次通过数据交换机、无线通信基站、无线通信模块、车载控制器控制单轨吊电控箱动作，控制单轨吊报警停车；当没有时，则无人驾驶控制电脑不发送控制信号；步骤十：所述无人驾驶控制电脑依次通过数据交换机、无线通信基站、无线通信模块来获取单轨吊机车的运行参数，在无人驾驶控制电脑上实时显示运行参数，且当运行参数超过正常值时，无人驾驶控制电脑将发送控制指令给车载控制器，所述车载控制器通过CAN总线或者RS485总线与单轨吊电控箱通信，控制单轨吊报警停车。
[0007]所述步骤九中无人驾驶控制电脑判断当前单轨吊车体的行驶安全区域上是否有
障碍物的具体步骤为：所述无人驾驶控制电脑获取激光雷达采集的点云数据，计算判断在行驶路线区域内是否有障碍物，计算公式如下：；式中，为扫描点x坐标，为扫描点y坐标，n为当前扫描点数，sps为每圈采样点数，L[n]为点云数据；基于上式计算获取的障碍物坐标，根据以下公式分别计算判断障碍物是否位于行驶路线报警区或者故障区：如果且，则alarm=1；否则，alarm=0；其中，alarm为报警标志，为扫描点x坐标，为扫描点y坐标，W为扫描宽度，为报警距离值，为报警发生计时时间，为报警时间长度门限值；如果且，则fault =1；否则，fault=0；其中，fault为故障标志，为扫描点x坐标，为扫描点y坐标，W为扫描宽度，为故障距离值，为故障发生计时时间，为故障时间长度门限值。
[0008]所述步骤九中无人驾驶控制电脑判断当前单轨吊车体的行驶安全区域上是否有障碍物的具体步骤为：所述无人驾驶控制电脑分别获取设置在单轨吊车体左右两侧的激光测距传感器的测量数据，计算判断在行驶路线区域内是否有障碍物，计算公式如下：如果（||），且，，否则alarm=1；否则，alarm=0，；其中，alarm为报警标志，为左侧激光测距传感器获取到的障碍物距离，为右侧激光测距传感器获取到的障碍物距离，为报警距离值，为报警触发计时，为报警时间阈值；如果（||），且，，否则alarm=1；否则，alarm=0，；其中，fault为故障标志，为左侧激光测距传感器获取到的障碍物距离，为右侧激光测距传感器获取到的障碍物距离，为故障距离值，为故障触发计时，为故障时间阈值。
[0009]本发本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种单轨吊无人驾驶控制系统，包括行驶在巷道内的单轨吊车体（1）和设置在控制室内的无人驾驶控制台（16），其特征在于：所述单轨吊车体（1）的外侧设置有激光雷达（2）、激光测距传感器（3）、车载控制器（4）、倾角传感器（5）、网络摄像头（6）；所述单轨吊车体（1）的内部设置有网络交换机（7）、超宽带定位模块（8）、单轨吊电控箱（9）、无线通信模块（10）；在巷道内还设置有道岔控制器（11）、风门控制器（12）、红绿灯控制器（13）、无线通信基站（14）、超宽带定位基站（15）；所述无人驾驶控制台（16）上还设置有无人驾驶控制电脑（17）、数据交换机（18）、定位服务器（19）；所述车载控制器（4）通过导线分别与激光测距传感器（3）、倾角传感器（5）、网络交换机（7）、无线通信模块（10）相连，所述网络交换机（7）通过导线与网络摄像头（6）、激光雷达（2）相连；所述车载控制器（4）具体通过CAN总线、或通过以太网网线、或通过RS485总线与单轨吊电控箱（9）相连；所述超宽带定位模块（8）具体通过无线电磁波与巷道内设置的超宽带定位基站（15）无线连接；所述超宽带定位基站（15）通过导线与无线通信基站（14）相连；所述无线通信模块（10）具体通过无线电磁波与无线通信基站（14）无线连接；所述无线通信基站（14）通过导线与数据交换机（18）相连；所述无线通信基站（14）具体通过无线电磁波分别与道岔控制器（11）、风门控制器（12）、红绿灯控制器（13）无线连接；所述数据交换机（18）通过导线分别与无人驾驶控制电脑（17）、定位服务器（19）相连。2.一种单轨吊无人驾驶控制方法，其特征在于：包括如下控制步骤：步骤一：在单轨吊车体（1）上设置车载控制器（4）分别接收激光测距传感器（3）和倾角传感器（5）采集的数据，将采集数据发送给无线通信模块（10）；步骤二：控制车载控制器（4）通过CAN总线或者RS485总线与单轨吊电控箱（9）进行数据通信，获取单轨吊机车运行参数，将运行参数发送给无线通信模块（10）；步骤三：控制车载控制器（4）分别接收激光雷达（2）和网络摄像头（6）采集的数据，将采集数据发送给无线通信模块（10）；步骤四：控制无线通信模块（10）通过无线通信基站（14）与控制室内设置的数据交换机（18）进行数据通信，所述数据交换机（18）将接收数据发送给无人驾驶控制电脑（17）；步骤五：分别控制单轨吊行驶巷道内的道岔控制器（11）、风门控制器（12）、红绿灯控制器（13）将工作参数通过无线电磁波实时发送给巷道内设置的无线通信基站（14）；所述无线通信基站（14）通过数据交换机（18）将工作参数发送给无人驾驶控制电脑（17）；步骤六：控制超宽带定位基站（15）接收单轨吊车体上安装的超宽带定位模块（8）实时获取的位置数据，通过无线通信基站（14）、数据交换机（18）将位置数据发送给定位服务器（19），所述定位服务器（19）经过对位置数据进行坐标解算，将单轨吊当前的位置坐标信息通过数据交换机（18）发送给无人驾驶控制电脑（17）；
步骤七：控制无人驾驶控制电脑（17）依次通过数据交换机（18）、无线通信基站（14）、无线通信模块（10）、网络交换机（7）获...
【专利技术属性】
技术研发人员：田洪现，李锦上，徐冬冬，王高峰，
申请(专利权)人：山西易联智控科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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