環(huán)形車場(chǎng)無(wú)人值守智能運(yùn)行系統(tǒng)（專利）
一、概述
為響應(yīng)國(guó)家煤礦安監(jiān)局《煤礦機(jī)器人重點(diǎn)研發(fā)目錄》運(yùn)輸類第十七條“車場(chǎng)推車機(jī)器人”的要求，我公司研發(fā)了環(huán)形車場(chǎng)智能推車機(jī)器人。采用AI視頻監(jiān)控及自動(dòng)道岔為輔，自動(dòng)推車機(jī)器人及彎道推車機(jī)相輔助的推車系統(tǒng)，基于AI圖像智能識(shí)別技術(shù)、精確定位技術(shù)、無(wú)線傳輸技術(shù)及模糊控制技術(shù)，我們開(kāi)發(fā)了井口車場(chǎng)運(yùn)行狀態(tài)感知系統(tǒng)。通過(guò)程控或遠(yuǎn)程無(wú)線遙控操作+自動(dòng)道岔+AI智能圖像識(shí)別系統(tǒng)，從而形成整個(gè)井口車場(chǎng)的從罐籠升井罐門、罐內(nèi)阻自動(dòng)開(kāi)閉+操車系統(tǒng)自動(dòng)推車+礦車進(jìn)入環(huán)形車場(chǎng)自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)+空車進(jìn)入罐籠入井的整套無(wú)人值守智能化運(yùn)轉(zhuǎn)系統(tǒng)。使車場(chǎng)運(yùn)行達(dá)到機(jī)械化減人，自動(dòng)化換人，智能化增效的目的。采用該自動(dòng)化無(wú)人環(huán)形智能車場(chǎng),將會(huì)大大提高礦井生產(chǎn)的安全保障能力，加強(qiáng)煤礦的安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)。
二、傳統(tǒng)環(huán)形車場(chǎng)存在的問(wèn)題
1)電機(jī)車司機(jī)+機(jī)車摘掛工+道岔報(bào)道工，需要的人工多、不安全因素復(fù)雜；
2)推車機(jī)、翻車機(jī)、爬車機(jī)、道岔等設(shè)備，相互獨(dú)立，作業(yè)過(guò)程復(fù)雜，無(wú)系統(tǒng)性配合；
3)出井車輛類型與狀態(tài)無(wú)自動(dòng)識(shí)別，不能實(shí)現(xiàn)車輛的系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)度;
4)環(huán)形車場(chǎng)智能化不足、分散控制、運(yùn)行效低。
三、系統(tǒng)主要功能
1)籠罐簾門、罐內(nèi)阻自動(dòng)開(kāi)閉功能；
2)環(huán)形場(chǎng)道開(kāi)系；
3)推車機(jī)器人彎道自動(dòng)推調(diào)車功能；
4)環(huán)形車場(chǎng)狀態(tài)AI識(shí)別與自動(dòng)控制功能；
5)石礦車自動(dòng)及高功能；
6)推車機(jī)器人運(yùn)行遇障自動(dòng)避障功能。
四、系統(tǒng)主要特點(diǎn)
1)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)減人:2/3，系統(tǒng)運(yùn)行效率提升30%以上；
2)罐籠自動(dòng)化:罐籠到位后，實(shí)現(xiàn)罐籠罐簾門和罐內(nèi)阻車器自動(dòng)開(kāi)閉功能，節(jié)省人工；
3)操車自動(dòng)化：
a、礦車、平板車入井時(shí)，實(shí)現(xiàn)超重、超寬、超高、超長(zhǎng)等保護(hù)功能
b、井口車場(chǎng)人員監(jiān)控功能，實(shí)現(xiàn)井口等重要場(chǎng)合外人進(jìn)入實(shí)時(shí)監(jiān)控提醒功能
c、采用手持遙控器操作模式，取消信號(hào)工崗位，把勾工直接將作，節(jié)省人工；
4)環(huán)形車場(chǎng)動(dòng)化：
a、調(diào)度、運(yùn)行和控制等功能集成到中控臺(tái)及遙控終端，調(diào)車靈活，省時(shí)省力；
b、通過(guò)信息采集、數(shù)據(jù)處理、圖像識(shí)別、遠(yuǎn)程遙控實(shí)現(xiàn)一鍵控制；
c、推車機(jī)器人+翻車機(jī)+爬車機(jī)+推車機(jī)+道岔智能運(yùn)行；
d、推車機(jī)器人前后視頻監(jiān)控+運(yùn)行遇障自動(dòng)停車，避免運(yùn)行事故；
e、采取AI圖像識(shí)別+控制技術(shù)，使整個(gè)環(huán)形車場(chǎng)無(wú)人化操作，精簡(jiǎn)人員，減員增效。
五、系統(tǒng)組成
■ 系統(tǒng)主要由罐籠自動(dòng)化、操車自動(dòng)化及環(huán)形車場(chǎng)自動(dòng)化三大系統(tǒng)組成；
■ 罐籠自動(dòng)化系統(tǒng):主要包括自動(dòng)罐簾門和自動(dòng)罐內(nèi)阻等;操車自動(dòng)化改造系統(tǒng):手持遙控終端、防四超 (超重、超長(zhǎng)、超寬、超高)系統(tǒng)和區(qū)域人員監(jiān)控與安全閉鎖系統(tǒng)；
■ 環(huán)形車場(chǎng)自動(dòng)化系統(tǒng):自動(dòng)推車機(jī)器人、自動(dòng)道岔、AI智能監(jiān)控與識(shí)別等。
(一) 環(huán)形車場(chǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)
1、無(wú)線遙控推拉車機(jī)器人
主要由電池組供電系統(tǒng)、高效磁阻調(diào)速電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)、變頻調(diào)速控制系統(tǒng)、運(yùn)行避障系統(tǒng)及無(wú)線遙控系統(tǒng)等部分組成。
特點(diǎn)：
1)控制方式:遠(yuǎn)程程控、遙控器控制、就地控制，變頻調(diào)速，車速0-3m/s進(jìn)行調(diào)節(jié)。
2)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng):采用高效永磁 (磁阻)調(diào)速電機(jī)驅(qū)動(dòng)、前后雙驅(qū)動(dòng)。
3)制動(dòng)系統(tǒng)電氣制動(dòng)、外動(dòng)力自動(dòng)制動(dòng)。
4)機(jī)器人采用 LED 前后照明燈，每個(gè)照明燈都有白燈和紅燈，白燈照明、紅燈警戒。
5)自動(dòng)推車機(jī)器人可實(shí)現(xiàn)彎道、直道、進(jìn)罐進(jìn)行推拉車。
6)遙控系統(tǒng):控制人員可在控制室通過(guò)中控臺(tái)或者無(wú)線遙控器操作，無(wú)線遙控器能實(shí)時(shí)控制自動(dòng)推車機(jī)器人的起動(dòng)、停車、加速、減速、前進(jìn)、后退等功能。
7)自動(dòng)推車機(jī)器人前后均設(shè)置識(shí)別攝像頭，推車和后退時(shí)均能實(shí)時(shí)看到車前后情況，確保遠(yuǎn)程控制的安全性，自動(dòng)行駛時(shí)遇到人員自動(dòng)停車。
2、彎道推車機(jī)
銷齒彎道推車機(jī)由一列在軌道上運(yùn)行的銷齒小車組成銷齒驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)銷齒小車運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)直道彎道推車、拉車等作業(yè)。
3、礦用自動(dòng)道岔裝置
通過(guò)直線電機(jī)或液壓源驅(qū)動(dòng)道岔自動(dòng)開(kāi)閉，開(kāi)閉狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，確保道岔按照控制臺(tái)要求進(jìn)行開(kāi)閉。確保推車系統(tǒng)將車輛推送到指定位置。
4、基于AI圖像識(shí)別技術(shù)的中控系統(tǒng)
智能AI視頻識(shí)別集中控制系統(tǒng)針對(duì)“人的不安全行為”、“物的不安全狀態(tài)”“環(huán)境的不安全因素”，將計(jì)算機(jī)視覺(jué) (CV)技術(shù)與視頻監(jiān)控規(guī)則深度融合，滿足煤礦定制化實(shí)時(shí)視頻智能識(shí)別需求，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)管理過(guò)程中安全管理問(wèn)題的可感知、可預(yù)警、可追溯、可管理。
中控系統(tǒng)包括信息采集、數(shù)據(jù)處理、液壓控制、視覺(jué)識(shí)別控制、遠(yuǎn)程遙控及可視中控臺(tái)等.通過(guò)可視型中控臺(tái)和遙控器，操作人員可根據(jù)車輛運(yùn)行位置控制推車機(jī)器人調(diào)車、推車等動(dòng)作，遠(yuǎn)程控制實(shí)現(xiàn)減人增效，一個(gè)操作工即可控制整個(gè)車場(chǎng)。
（二）罐籠智能化系統(tǒng)(自動(dòng)罐簾門、音響照明及視頻監(jiān)控系統(tǒng)
系統(tǒng)介紹
罐籠智能化系統(tǒng)由罐籠、防爆電源、充電系統(tǒng)(無(wú)線或者有線)、自動(dòng)罐簾門、照明(MP3音樂(lè)播放)應(yīng)急通訊系統(tǒng)、罐內(nèi)自動(dòng)阻車器、張力監(jiān)測(cè)等部分組成。
罐籠電源系統(tǒng)
罐籠電源系統(tǒng)由礦用隔爆兼本安型鉀離子蓄電池電源、無(wú)線充電裝置及配套的安全電源管理軟件構(gòu)成。
1、自動(dòng)罐簾門
■ 自動(dòng)罐簾門采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)、罐籠到達(dá)指定位置時(shí)自動(dòng)操作門擋垂直折疊升降，從而實(shí)現(xiàn)罐簾門開(kāi)啟與關(guān)閉；
■ 具有自動(dòng)開(kāi)閉罐簾門功能。操作方式，手動(dòng)按鈕、遙控和自動(dòng)。可實(shí)現(xiàn)與操車等的聯(lián)動(dòng)控制實(shí)現(xiàn)罐簾門自動(dòng)化，提升礦井自動(dòng)化水平；
■ 多重安全閉鎖，罐位、罐門、安全門之間多層閉鎖，高可靠性；
■ 防夾功能。當(dāng)罐簾門上提遇到阻力達(dá)到一定值時(shí)，罐簾門會(huì)自動(dòng)停止；
■ 罐門開(kāi)閉速度可調(diào)功能；
■ 上電自學(xué)習(xí)功能。上電后，自動(dòng)檢測(cè)和校準(zhǔn)罐簾門位置，方便維護(hù)。
■ 簾門可人為掀開(kāi)。應(yīng)急時(shí)，可迅速手動(dòng)將罐簾門掀起，不影響應(yīng)急通行。
2、音響照明系統(tǒng)
音響照明裝置布置于罐籠內(nèi)防水棚下，解決了罐籠離開(kāi)井口后一處漆黑的境況。為人員乘罐提供良好的環(huán)境，提升乘罐舒適性。同時(shí)音響照明裝置內(nèi)集成語(yǔ)音或音樂(lè)播放功能，可播放音樂(lè)或是企業(yè)宣講等音頻內(nèi)容。
3、無(wú)線視頻及對(duì)講系統(tǒng)
無(wú)線視頻及對(duì)講系統(tǒng)由隔爆兼本安型無(wú)線交換機(jī)、礦用本安型攝像儀(本安型云臺(tái)攝像儀)、語(yǔ)音對(duì)講裝置、隔爆電源無(wú)線視頻監(jiān)控系統(tǒng)軟件等組成。
系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)罐籠內(nèi)無(wú)線視頻采集及語(yǔ)音通信、語(yǔ)音雙向通話等功能，視頻清晰度達(dá)到黑白攝像儀日光條件下圖像采集效果
4、運(yùn)行信息罐內(nèi)顯示系統(tǒng)
由罐內(nèi)顯示終端、井口通信中繼及車房信息主站構(gòu)成。車房信息主站負(fù)責(zé)將提升機(jī)及信號(hào)系統(tǒng)的狀態(tài)信息進(jìn)行收集，通過(guò)有線通信傳送到并口通信中繼，中繼將有線通信信息通過(guò)無(wú)線方式發(fā)送給罐內(nèi)顯示終端.罐內(nèi)顯示終端對(duì)接收到的信息進(jìn)行顯示展現(xiàn)。顯示信息有日期、日間、當(dāng)前打點(diǎn)信號(hào)、罐籠速度、罐籠實(shí)時(shí)位置(深度)及運(yùn)行方向等。
5、罐內(nèi)自動(dòng)阻車器
罐內(nèi)阻車器嚴(yán)重制約了礦山操車自動(dòng)化的發(fā)展，存在問(wèn)題:一是需要人工開(kāi)閉，二是容易出現(xiàn)事故，罐內(nèi)阻可以通過(guò)機(jī)械式、液壓式和電動(dòng)式來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化開(kāi)閉。機(jī)械式通過(guò)搖臺(tái)搭接實(shí)現(xiàn)開(kāi)閉，液壓式是通過(guò)外部曲軌，罐籠到位后自動(dòng)打開(kāi)，電動(dòng)式則是通過(guò)罐籠上電源給防爆電機(jī)供電，
防爆電機(jī)驅(qū)動(dòng)阻車器開(kāi)閉,方式有如下兩種。
6、無(wú)軌膠輪車自動(dòng)阻車系統(tǒng)
組成:由防爆電源、充電系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、電控系統(tǒng)等部分組成。
性能特點(diǎn)：自動(dòng)化安全閉鎖 無(wú)線遙控
1)使用安全:阻擋采用復(fù)合材料塊，阻車時(shí)自鎖性更強(qiáng);
2)性能可靠:傳動(dòng)環(huán)節(jié)少，故障率低，多重罐位閉鎖
3)操作簡(jiǎn)單:把鉤工遙控操作、程控自動(dòng)操作;
4)適用性強(qiáng):根據(jù)罐籠及膠輪車尺寸定制化設(shè)計(jì)布置;
5)安裝方便:直接鋪設(shè)在罐籠內(nèi)，螺栓連接即可。
7、罐籠乘人量化系統(tǒng)
罐籠乘人量化系統(tǒng)升級(jí)人員乘罐方式，實(shí)現(xiàn)上井口乘罐人員的量化和信息化。由進(jìn)出閘機(jī)、人機(jī)交互屏及到位傳感器等組成。
功能與特點(diǎn)
1)計(jì)數(shù)功能:檢測(cè)并顯示本次上罐和出罐人數(shù)；
2)當(dāng)上罐人員達(dá)到乘罐人數(shù)上限時(shí)給出提示并關(guān)閉閘門；
3)語(yǔ)音功能:當(dāng)達(dá)到最大允許乘罐人數(shù)后，將語(yǔ)音提示等待下一罐；
4)統(tǒng)計(jì)功能:記錄當(dāng)天提升系統(tǒng)提升罐數(shù)、下井及升井總?cè)藬?shù)；
5)信息功能:提供數(shù)據(jù)接口，供與礦井信息化平臺(tái)共享數(shù)據(jù)信息。
(三) 操車智能化改造系統(tǒng)防超載、手持遙控終端、車場(chǎng)區(qū)域監(jiān)控系統(tǒng)
1、防四超系統(tǒng)
主要由軌道防超載稱重系統(tǒng)，防超高、超寬、超高系統(tǒng)等組成。
防超載系統(tǒng):基于動(dòng)態(tài)軌道稱重方式，實(shí)現(xiàn)了礦車的動(dòng)態(tài)稱重。可避免了因提升超重造成的事故，節(jié)約了處理提升超重故障的時(shí)間，提高了工作效率。
防超高、超寬、超高系統(tǒng):通過(guò)AI攝像頭+紅外傳感器對(duì)下井設(shè)備進(jìn)行長(zhǎng)寬高測(cè)量，超過(guò)規(guī)定尺寸進(jìn)行警示及閉鎖。
2、手持遙控終端控制系統(tǒng)
1)副井操車信號(hào)遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，配套現(xiàn)有礦用副井提升信號(hào)及操車監(jiān)控裝置，采用手持無(wú)線遙控器方式控制，實(shí)現(xiàn)操車及信號(hào)遙控操作。在操作臺(tái)上有遙控控制及操作臺(tái)控制的轉(zhuǎn)換按鈕，能一鍵切換。
2)在原PLC控制箱內(nèi)增設(shè)內(nèi)置遙控接收器，通過(guò)遙控器與原PLC控制箱的通訊連接實(shí)現(xiàn)接收遙控發(fā)送器對(duì)應(yīng)的控制信號(hào)，并轉(zhuǎn)發(fā)給原系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)通過(guò)遙控器遠(yuǎn)程控制信號(hào)、操車系統(tǒng)的功能。
3)把鉤工配置礦用本安型遙控發(fā)送器，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方無(wú)線控制信號(hào)系統(tǒng)操作操車系統(tǒng)功能，取消信號(hào)工崗位。
3、車場(chǎng)區(qū)域監(jiān)控系統(tǒng)
以AI高清攝影儀為基礎(chǔ)，利用人工智能分析與處理技術(shù)，形成一套有效結(jié)合智能分析、警戒設(shè)防、錄像抓拍為一體的安全防范系統(tǒng)。
該系統(tǒng)與推車機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行閉鎖，避免人員在推車機(jī)前方而引發(fā)安全事故。
上一個(gè)：沒(méi)有了
下一個(gè)：沒(méi)有了
