[發明專利]一種基于數字孿生驅動的單軌吊車自動駕駛系統及方法

有效

• 申請號: 202110981866.5
• 申請日: 2021-08-25
• 公開（公告）號: CN113741442B
• 公開（公告）日: 2022-08-02
• 發明（設計）人: 盧昊;許北練;朱真才;彭玉興;周公博;沈剛;湯裕;江帆
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學;徐州立人單軌運輸裝備有限公司
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02;B66C11/06;B66C13/16;B66C13/18;B66C13/48;B66C15/00
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 彭英

本發明屬于礦山設備技術領域，具體涉及一種基于數字孿生驅動的單軌吊車自動駕駛系統及方法，該系統包括道岔傳感器模塊、定位系統模塊、數據中轉系統、智能控制系統、數字孿生系統以及自動駕駛模塊。道岔傳感器模塊用于感知單軌吊道岔軌道中活動軌的連接位置狀態；數據中轉系統用于井上、井下的數據傳輸；智能控制系統與道岔傳感器模塊之間雙向傳輸，智能控制系統與定位系統模塊之間雙向傳輸；數字孿生系統與智能控制系統雙向傳輸。該方法將數字孿生技術應用于單軌吊車的自動駕駛，通過自動駕駛模塊對進行單軌吊車的調度，減少礦下人員的投入，避免由于管理不規范或駕駛員操作不當而導致的安全事故。

技術領域

本發明屬于礦山設備技術領域，具體涉及一種基于數字孿生驅動的單軌吊車自動駕駛系統及方法。

背景技術

當前，我國正在大力推進煤礦智能化建設，礦山運輸系統正逐步由“有人化運輸”向“機械化換人”直至“無人化運輸”發展。煤炭運輸屬于高危行業，在煤礦事故中，由于運輸發生的煤炭事故不占少數。傳統單軌吊機車需要駕駛員在座艙內進行操作，但由于管理不規范或駕駛員操作不當等因素，易發生安全事故；同時由于巷道環境較差，對駕駛人員也會造成健康問題。

發明內容

本發明提供一種基于數字孿生驅動的單軌吊車自動駕駛系統及方法，實現單軌吊的無人化運輸，減少礦下人員的投入，避免由于管理不規范或駕駛員操作不當而導致的安全事故，獲知井下單軌吊的位置分布情況，實現單軌吊運輸調度的高效化。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種基于數字孿生驅動的單軌吊車自動駕駛系統及方法，所述自動駕駛系統包括數據中轉系統、高速通訊鏈路、自動駕駛模塊、位于井下的道岔傳感器模塊和定位系統模塊以及位于井上的智能控制系統和數字孿生系統，其中：

所述數據中轉系統包括若干礦燈，若干所述礦燈間隔安裝在巷道內壁，所述數據中轉系統用于井上、井下數據傳輸；

所述高速通訊鏈路用于所述道岔傳感器模塊與所述數據中轉系統之間、所述定位系統模塊與所述數據中轉系統之間以及所述數據中轉系統與所述智能控制系統之間的數據傳輸；

所述自動駕駛模塊與所述數據中轉系統連接，且所述自動駕駛模塊安裝于每輛單軌吊車上，所述自動駕駛模塊用于控制單軌吊車實現無人駕駛；

所述道岔傳感器模塊包括若干道岔傳感器，若干所述道岔傳感器一一設置于每個道岔的每個活動軌處，所述道岔傳感器用于感知每個道岔的每個活動軌連接位置狀態；

所述定位系統模塊用于對巷道內表面的輪廓進行拾取，對軌道裝置進行定位以及實時定位井下每輛單軌吊車的地理位置，并將拾取、定位以及地理位置信息傳輸至所述數據中轉系統；

所述智能控制系統與所述數據中轉系統之間雙向傳輸，所述數據中轉系統與所述道岔傳感器模塊之間雙向傳輸，所述數據中轉系統與所述定位系統模塊之間雙向傳輸；

所述數字孿生系統與所述智能控制系統雙向傳輸。

作為本發明的進一步優選，所述智能控制系統包括數據收發單元、數據處理單元以及控制單元，其中：

所述數據收發單元通過所述數據中轉系統與所述道岔傳感器模塊進行雙向傳輸，所述數據收發單元通過所述數據中轉系統與所述定位系統模塊進行雙向傳輸；

所述數據處理單元接收所述數據收發單元傳輸的信息，所述數據處理單元將信息優化處理后，將信息傳輸至所述數字孿生系統；

所述數字孿生系統傳輸信息至所述控制單元，所述控制單元發出指令至所述數據收發單元。

作為本發明的進一步優選，所述高速通訊鏈路還用于所述數據收發單元與所述數據中轉系統之間、所述數據收發單元與所述數據處理單元之間、所述數據處理單元與所述數字孿生系統之間、所述數字孿生系統與所述控制單元之間以及所述控制單元與所述數據收發單元之間的數據傳輸。