[发明专利]一种矿山井下无轨设备防碰撞方法与装置

说明书

本发明公开了一种矿山井下无轨设备防碰撞方法与装置，相关方法包括：实时采集井下巷道的二维信息，并对其进行限幅滤波处理；在车辆运行过程中，基于限幅滤波处理后的二维信息，以及预先建立的横纵距离模型中实时的计算巷道轮廓和障碍物的位置，并结合危险状态三级预警机制实现无轨设备防碰撞预警。该方法可以避免无轨设备在快速行驶过程中互相碰撞及撞人事故，大幅降低井下无轨装备作业的事故风险。

技术领域

本发明涉及无轨运输技术领域，尤其涉及一种矿山井下无轨设备防碰撞方法与装置。

背景技术

无轨运输是我国金属非金属矿山在采矿生产过程中最为重要的物料运输方式之一。随着矿产资源的日益贫乏，地下矿山开采深度不断增加，地质条件逐步恶化，传统无轨运输系统普遍面临着作业环境恶劣、运输任务繁重、管理技术手段落后、安全风险高等问题，尤其在大规模的运输系统中，往往因缺乏有效的装备位置追踪手段及安全预警、防护措施造成意外事故，不仅影响生产运输效率，而且存在安全隐患。因此，金属非金属矿山井下无轨设备防碰撞是提升井下无轨运输系统安全高效作业水平的核心工作，具有迫切需求和重要意义。

国外在无轨设备防碰撞方面起步较早，形成了系列成果。澳大利亚联邦科学与工业研究组织(CSIRO)开发出Zebedee产品，可搭载在无轨设备上实现巷道轮廓感知与防碰撞。山特维克公司开发的AutoMine无轨设备在发达国家矿山得到推广应用。国内起步较晚，北京矿冶研究总院、北京科技大学开发了基于UWB-Laser无轨设备定位导航系统，实现了无轨设备防碰撞。

国外或部分国内无轨设备安装了激光雷达预警系统，通过判断设备与巷道距离进行预警，预警阈值固定。但是，由于巷道狭长，如果阈值设置过大，行驶过程中经常报警，行驶效率低；如果阈值设置过小，遇到紧急情况无法提前预警，安全性差。

发明内容

本发明的目的是提供一种矿山井下无轨设备防碰撞方法与装置，可以避免无轨设备在快速行驶过程中互相碰撞及撞人事故，大幅降低井下无轨装备作业的事故风险。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种矿山井下无轨设备防碰撞方法，包括：

实时采集井下巷道的二维信息，并对其进行限幅滤波处理；

在车辆运行过程中，基于限幅滤波处理后的二维信息，以及预先建立的横纵距离模型中实时的计算巷道轮廓和障碍物的位置，并结合危险状态三级预警机制实现无轨设备防碰撞预警。

限幅滤波处理包括如下步骤：

将当前时刻采集到的数据与上一时刻已经进行限幅滤波处理的数据与进行比较，若比较结果大于最大的允许增量δ则进行限幅滤波处理：

假设已经进行限幅滤波处理的数据为：当前时刻采集到的数据为y_n，则有：

其中，为当前时刻采集到的数据y_n的限幅滤波处理结果。

所述基于限幅滤波处理后的二维信息，以及预先建立的横纵距离模型中实时的判断车辆自身和周围环境信息包括：

安装在无轨设备车头横向中心的激光雷达扫描角度为0～190°，扫描光束每隔1°进行一次激光测距扫描，则共有191个扫描点；将191个扫描点距离信息进行横纵分离，得到所有扫描点与激光雷达之间的横向距离和纵向距离；以激光雷达为原点，左右扩展R+2M距离的整个前方区域为纵向敏感区域；纵向敏感区域左侧和右侧为横向敏感区域；其中，R为无轨设备的宽度，M为横向安全距离；