一种数字化煤场无人值守控制系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种数字化煤场无人值守控制系统及其控制方法。控制系统包括设置在煤场内的左煤区轨道巡检机器人；左煤区轨道巡检机器人设置在左煤区轨道上，左煤区轨道一侧设置有左煤区第一无线基站；控制系统还包括设置在煤场内于左煤区轨道巡检机器人对向设置的右煤区轨道巡检机器人；右煤区轨道巡检机器人设置在右煤区轨道上；右煤区轨道一侧设置有右煤区第一无线基站；左煤区轨道和右煤区轨道之间的煤场内设置有斗轮机行走轨道；斗轮机行走轨道上部设置有斗轮机；斗轮机本体上设置有斗轮机本体UWB定位标签，斗轮机前端堆取料臂上设置有堆取料臂UWB定位标签。采用全新的控制理念，简化了系统实现和维护难度，提高了系统智能化水平。能化水平。能化水平。

【技术实现步骤摘要】
一种数字化煤场无人值守控制系统及其控制方法


[0001]本专利技术属于数字化煤场
，具体涉及一种数字化煤场无人值守控制系统及其控制方法。

技术介绍

[0002]发电厂等用煤大户，都有自己的煤场，为响应国家环保要求，露天煤场逐步实现封闭化改造。对于封闭煤场，需要对其温度、有毒有害气体、粉尘浓度、烟雾、进出煤情况、安全作业情况等进行全方位监测，传统的人工为主导的煤场作业模式和独立功能的监测系统已难以满足新形势下数字化、智能化和高效绿色节能的转型需求。
[0003]现有技术煤场监测多为独立功能，封闭煤场安全监测系统只负责对封闭煤场内的温度、有毒有害气体、粉尘浓度、烟雾等进行监测报警，煤场自动盘煤系统只负责煤场内煤堆体积盘点，斗轮机无人值守系统只负责斗轮机无人值守控制，而且斗轮机无人值守系统的自动避障、实时堆取料体积盘点、行程测量、回程测量等均需要在斗轮机上安装大量的传感器实现功能，功能实现复杂，故障率高，维护困难。三个独立系统各自独立工作，只能通过集控室上位机软件集成、协调。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供了一种数字化煤场无人值守控制系统及其控制方法，该控制系统和控制方法的使用可以将煤场安全监测、自动在线盘煤以及斗轮机无人值守功能融合为一体。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种数字化煤场无人值守控制系统，所述控制系统包括设置在煤场内的左煤区轨道巡检机器人；所述左煤区轨道巡检机器人设置在左煤区轨道上，并可沿左煤区轨道往复运动；所述左煤区轨道一侧设置有左煤区第一无线基站；所述控制系统还包括设置在煤场内于所述左煤区轨道巡检机器人对向设置的右煤区轨道巡检机器人；所述右煤区轨道巡检机器人设置在右煤区轨道上，并可沿右煤区轨道往复运动；所述右煤区轨道一侧设置有右煤区第一无线基站；所述左煤区轨道和右煤区轨道之间的煤场内设置有斗轮机行走轨道；所述斗轮机行走轨道上部设置有斗轮机；所述斗轮机本体上设置有斗轮机本体UWB定位标签，斗轮机前端堆取料臂上设置有堆取料臂UWB定位标签。
[0006]优选的，所述左煤区轨道一侧还设置有左煤区第二无线基站；所述右煤区轨道一侧还设置有右煤区第二无线基站。
[0007]优选的，所述控制系统根据煤场大小，对无线基站的数量进行相应增加。
[0008]优选的，所述控制系统还包括机器人检修平台、无线充电站、现场控制柜和上位机监控平台；所述斗轮机包括设置在堆取料臂前端的斗轮和设置在斗轮机后端的配重臂。
[0009]优选的，所述左煤区轨道巡检机器人和右煤区轨道巡检机器人都包括有机器人本体；所述机器人本体上设置有运行指示灯和电源开关；所述机器人本体上还设置有航空插座和传感器底板；所述传感器底板下部安装有烟雾传感器、粉尘传感器、一氧化碳传感器和
甲烷传感器；所述机器人本体上还设置有云台；所述云台上安装有高清摄像机和红外热成像仪；所述机器人本体上设置有无线数传模块天线。
[0010]优选的，所述机器人本体上还设置有激光扫描仪。
[0011]优选的，所述机器人本体上还设置有无线充电接收器和接近开关。
[0012]优选的，所述机器人本体内部设置有行程传感器。
[0013]优选的，所述机器人本体后端安装有后超声波测距传感器和后急停开关；所述机器人本体前端安装有前超声波测距传感器和前急停开关。
[0014]一种数字化煤场无人值守控制系统的控制方法，包括如下方法：S1：当斗轮机未收到新堆取料作业任务时：斗轮机通过内部控制器自动将堆取料臂旋转至与斗轮机行走轨道平行的位置；左煤区轨道巡检机器人和右煤区轨道巡检机器人开始沿各自轨道往复行走进行巡检，通过机器人本体上设置的传感器底板上集成的烟雾传感器、粉尘传感器、一氧化碳传感器、甲烷传感器、高清摄像机和红外热成像仪实现煤场全区域安全监测功能；并且通过给机器人发送的定时盘煤指令，在机器人进行安全监测巡检的同时，定时启动激光扫描仪，实现煤堆定时盘点功能；S2：当斗轮机收到新的堆取料作业任务后：斗轮机自动行驶至堆取料作业任务单中规定的斗轮机行走轨道的对应位置，在斗轮机行驶过程中，轨道巡检机器人退出沿轨道往复巡检任务，启动激光扫描仪，根据斗轮机实时位置保持在斗轮机前方，随斗轮机同步移动，对斗轮机前方区域进行实时激光扫描，实现斗轮机行走过程中的自动避障，斗轮机行驶至要求位置后，将堆取料臂旋转至需要堆取料的对应煤区位置，开始堆取料作业；此时如果斗轮机要在左煤区堆取料，则左煤区轨道巡检机器人行驶至斗轮机的堆取料臂作业区域上方，而右煤区轨道巡检机器人行驶至斗轮机的配重臂区域上方；如果斗轮机要在右煤区堆取料，则右煤区轨道巡检机器人行驶至斗轮机的堆取料臂作业区域上方，而左煤区轨道巡检机器人行驶至斗轮机的配重臂区域上方；斗轮机堆取料臂上方的轨道巡检机器人启动激光扫描仪，对斗轮周边作业区域进行扫描轮廓识别，实时更新堆取煤的体积并进行上传，通过三维建模实时显示煤场内煤堆的堆取状态；并且轨道巡检机器人通过对激光扫描仪扫描出的轮廓进行识别提取，提取出斗轮处煤堆的料高、斗轮机堆取料臂高度信息，以及进入斗轮作业范围内的障碍物轮廓，当斗轮机的堆取料臂和斗轮高度接近碰撞报警区域时，轨道巡检机器人向斗轮机发出报警，提示斗轮机对堆取料臂和斗轮进行防碰撞避障控制，斗轮机根据接收的防碰撞信息，并结合堆取料臂UWB定位标签空间坐标定位信息，执行防碰撞动作；相同的，当外部障碍物进入堆取料臂和斗轮避障作业区域的报警范围内后，轨道巡检机器人向斗轮机发送紧急避障信息，斗轮机执行自动避障动作；配重臂区域上方的轨道巡检机器人同步启动激光扫描仪，对配重臂区域内有效范围的煤区进行三维扫描，同时对配重臂范围内的障碍物进行识别，向斗轮机发出配重臂避障信息；同时高清摄像机向下俯视，实时监测斗轮机堆取料臂作业状态和安全状态、斗轮机机身前后方位安全状态、斗轮机配重臂周边安全状态。
[0015]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：1.通过轨道巡检机器人进行堆煤区的巡检，且通过机器人上设置的传感器，在巡检的同时实现煤场安全监测和盘煤功能，解决了现有煤场安全监测需要在煤场间隔一定距离布置多套传感器，每套传感器只能测量安装点位置的气体浓度，无法实现全区域测量的难题；2. 因机器人只需搭载一套传感器系统，无需在煤场间隔布置许多套传感器设备，节省了煤场安全监测成本和维护难度；3.斗轮机的运行进行自动控制并进行自动避障处理，通过采用全新的控制理念，不需要再在斗轮机上布置大量的用于实现料高检测、障碍物自动避障、实时堆取料轮廓扫描等功能的传感器，大大简化了系统实现和维护难度，提高了系统智能化水平和可靠性。
[0016]通过以下参照附图对本公开的示例性实施例的详细描述，本公开的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
[0017]为了更清楚地说明本公开实施例或相关技术中的技术方案，下面将对实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种数字化煤场无人值守控制系统，其特征在于：所述控制系统包括设置在煤场内的左煤区轨道巡检机器人（1）；所述左煤区轨道巡检机器人（1）设置在左煤区轨道（2）上，并可沿左煤区轨道（2）往复运动；所述左煤区轨道（2）一侧设置有左煤区第一无线基站（3）；所述控制系统还包括设置在煤场内于所述左煤区轨道巡检机器人（1）对向设置的右煤区轨道巡检机器人（5）；所述右煤区轨道巡检机器人（5）设置在右煤区轨道（6）上，并可沿右煤区轨道（6）往复运动；所述右煤区轨道（6）一侧设置有右煤区第一无线基站（7）；所述左煤区轨道（2）和右煤区轨道（6）之间的煤场内设置有斗轮机行走轨道（12）；所述斗轮机行走轨道（12）上部设置有斗轮机（10）；所述斗轮机（10）本体上设置有斗轮机本体UWB定位标签（11），斗轮机（10）前端堆取料臂上设置有堆取料臂UWB定位标签（9）。2.根据权利要求1所述的一种数字化煤场无人值守控制系统，其特征在于：所述左煤区轨道（2）一侧还设置有左煤区第二无线基站（4）；所述右煤区轨道（6）一侧还设置有右煤区第二无线基站（8）。3.根据权利要求1所述的一种数字化煤场无人值守控制系统，其特征在于：所述控制系统根据煤场大小，对无线基站的数量进行相应增加。4.根据权利要求1所述的一种数字化煤场无人值守控制系统，其特征在于：所述控制系统还包括机器人检修平台、无线充电站、现场控制柜和上位机监控平台；所述斗轮机（10）包括设置在堆取料臂（14）前端的斗轮（13）和设置在斗轮机（10）后端的配重臂（15）。5.根据权利要求1所述的一种数字化煤场无人值守控制系统，其特征在于：所述左煤区轨道巡检机器人（1）和右煤区轨道巡检机器人（5）都包括有机器人本体（101）；所述机器人本体（101）上设置有运行指示灯（104）和电源开关（105）；所述机器人本体（101）上还设置有航空插座（106）和传感器底板（114）；所述传感器底板（114）下部安装有烟雾传感器（107）、粉尘传感器（108）、一氧化碳传感器（109）和甲烷传感器（110）；所述机器人本体（101）上还设置有云台（112）；所述云台（112）上安装有高清摄像机（111）和红外热成像仪（113）；所述机器人本体（101）上设置有无线数传模块天线（115）。6.根据权利要求5所述的一种数字化煤场无人值守控制系统，其特征在于：所述机器人本体（101）上还设置有激光扫描仪（118）。7.根据权利要求5所述的一种数字化煤场无人值守控制系统，其特征在于：所述机器人本体（101）上还设置有无线充电接收器（119）和接近开关（120）。8.根据权利要求5所述的一种数字化煤场无人值守控制系统，其特征在于：所述机器人本体（101）内部设置有行程传感器。9.根据权利要求5所述的一种数字化煤场无人值守控制系统，其特征在于：所述机器人本体（101）后端安装有后超声波测距传感器（102）和后急停开关（103）；所述机器人本体（101）前端安装有前超声波测距传感器（117）和前急停开关（116）。10.根据权利要求1

【专利技术属性】
技术研发人员：孟庆志，刘庚，孙全庆，耿佃全，
申请(专利权)人：济南祥控自动化设备有限公司，
类型：发明
国别省市：