[发明专利]一种基于GNSS的堆取料机位置检测及防碰撞系统

说明书

技术领域

本发明涉及空间定位技术领域，尤其涉及一种基于GNSS的堆取料机位置检测及防碰撞系统。

背景技术

随着水路运输业的快速发展，现代港口规模和吞吐量不断增长，港口各种装卸设备数量不断增加，如何高效可靠使用这些装卸设备是各港口单位关心的问题。港口装卸设备中主要的斗轮堆取料机又称悬臂式堆取料机，是散货堆场作业的核心设备。它是堆取料合一的机械，即是一种挖取和堆存煤炭、矿石、砂石等松散物料的高效率机械。它不仅适用于电厂，而且在码头、港口也很适用，大多数的转运煤及松散物料的码头、港口都采用斗轮堆取料机。斗轮堆取料机的采用，大大缩短了堆取时间，提高了工作效率，减轻了工人劳动强度。

目前堆取料机位置检测大多采用的是人眼定位、光电编码器装置（光码盘）、激光位移传感器、行走限位开关、RFID方式。光电编码器装置，整套装置安装在驱动电机前部的一个金属壳体内，由盘状齿轮与定位车齿条啮合，通过驱动轴驱动编码器。盘状齿轮的圆周与定位车驱动小齿轮的圆周相同。编码器由传动齿轮自下而上通过减速机、联轴节驱动，实现定位车的位置检测。这几种检测位置的方式均存在一定缺陷，具体表现如下：

人眼定位受制于眼睛健康状况和精神状态，环境影响比较大，作业时间长；

光电编码器装置在车轮打滑就会形成累计误差,相对定位的机械接触工作方式；

激光位移传感器在不洁净环境会失去作用，轨道沉降导致车辆走行抖动会使反光板靶位不准，亦会导致位置检测不准，行走限位开关由于是点定位，对连续性位置检测存在盲区，RFID方式是无线点定位，存在漏读现象,延时较大，故这几种传感器在检测位置时多数为机械式、灵敏度低、寿命短、故障率高、可靠性低，操作繁锁，而且存在溜放环节(即失控区)，致使半自动操作难以可靠稳定运行。由于堆取料机是较大的设备，其惯性较大，在启动和停止时也是硬性的，所以在工作过程中会产生很大的撞击和震动，噪音污染严重，严重影响其安全性和有关零部件的寿命，易于损坏设备，由此设备精确位置控制显得尤为重要。

为提高装卸均化作业的效率和安全问题，应保证堆取料机具备寻堆认址、定位,自动确定各层料堆起点、终点及位置跟踪、终点记忆、料流对中心、电缆保护、整机自动堆取料，从而实现流畅和高效的堆取料自动作业。同时中控室能够对作业过程进行监视。所以有必要对堆取料机大机位置进行连续跟踪、悬臂三维位置实时检测，解决堆取料作业过程中空间防碰撞的难题。

发明内容

本发明提供了一种堆取料机的GNSS位置检测及智能防碰撞系统，确保多台堆取料机在同场作业时能够精确定位，防止发生碰撞事故。

本发明解决上述问题的技术方案是：一种基于GNSS的堆取料机位置检测及防碰撞系统，包括精确定位系统、空间防碰撞预警控制系统、数据传输系统。

本发明的精确定位系统采用GNSS差分定位技术，包括基准站系统和流动站系统。基准站作为定位信号接收和发送站，建立在基础稳定、干扰少的料场附近空旷区域。流动站在一台堆取料机上设置两台，分别安装在大机回转中心和悬臂中部或头部中心点处。基准站和流动站上均安装有信号接收机。所述流动站上安装有数据处理器。

本发明的空间防碰撞预警控制系统包括车载控制器、车载显示屏、车载声光报警器以及地面控制器、地面显示屏和地面声光报警器，所述的车载控制器、车载显示屏和车载声光报警器安装与司机操作室内，所述地面控制器、地面显示屏和地面声光报警器安装于地面监控室内。

本发明的数据传输可采用GPRS、无线电台、wifi、光纤传输。优选的，本发明港的数据传输采用GPRS技术。

在本发明中，地面控制器输入端连接流动站的数据处理器，输出端连接地面显示屏、地面声光报警器以及车载控制器；所述车载控制器输出连接地面控制器、车载声光报警器和车载显示屏。

在本发明中，为防止雷电对整个系统的干扰，所述基准站、堆取料机以及地面监控室均安装有防雷模块。

本发明的有益效果在于：

使用本系统后，进行数据采集和空间几何算法，再将计算结果传给PLC，进行大机精确位置检测和防碰撞控制的计算与报警，还可以检测悬臂旋转角度及俯仰角度，效果显著。不但解决了其它位移传感器检测大机位置不准确的问题，而且节省了检测悬臂旋转角度及俯仰角度的传感器，消除了数据检测中间转换的误差，提高了数据精准度。同时，计算过程简单、直观，可实现多台堆取料机同场同时作业，实时检测各个悬臂之间的最小距离，防止发生碰撞，提高了安全性和作业效率，可以用于多种类型的堆取料机，提高同场作业效率达到80％左右，可实现无人操作。