[发明专利]一种具备高精度定位导航功能的井下矿机车、驾驶系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及采矿技术领域，尤其涉及一种具备高精度定位导航功能的井下矿机车、驾驶系统及方法。

背景技术

近几年来，矿山安全生产监控系统得到迅速发展，井下人员考勤定位远程管理及安全生产管理信息化系统、矿井数字化瓦斯远程监控系统等初步实现安全、生产远程监测。井下人员定位系统在国内的应用已十分普遍，但是矿井移动设备的定位技术和装备还待开发。目前的井下人员与设备定位精度不高，多为区域性定位，而井下矿山人员及设备的安全，一直是矿山安全生产中最为关心的问题。

随着国家对智能大型装备制造的政策支持，结合井下矿山未来生产场景无人化的需求，因此，在开发高精度定位技术和装备基础上实现井下矿山设备无人驾驶，以保证井下矿安全生产和保障国家对井下矿产资源大量需求的供应，具有现实和战略意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具备高精度定位导航功能的井下矿机车、驾驶系统及方法，具有结构简单、安全新高和智能化程度高的优点。

本发明采用的技术方案如下：

一种具备高精度定位导航功能的井下矿机车，所述矿机车包括：头部、连接部、支撑部和装载部；所述头部包括：位于头部前方的照明装置、位于头部顶部的无线通信装置、GPS定位装置和射频定位装置、位于头部内的控制装置；所述的连接部包括侧梁、加强梁、限位块，侧梁对称设置，侧梁之间固定有横梁，侧梁上端面固定加强梁，限位块一端固定在侧梁前端外侧，另一端悬空，，所述的举升件上设有液压缸；所述支撑部一端与横梁活动连接，另一端与装载部连接。

进一步的，所述装载部包括横撑梁、轴、挂钩、后厢板、侧厢板、连接板、固定销、定位轴，所述的装载部底部设有横撑梁，横撑梁与后机架的举升件相连接，装载部底部尾端设有与后车架尾部相连接的轴，后厢板两侧固定连接有连接板，固定在侧厢板上端的定位轴与连接板活动连接，固定销固定在侧厢板下端，后厢板下端设有定位销，挂钩一端与固定销连接，另一端钩挂在定位销上。

进一步的，所述的限位块靠近侧梁悬空的端面与水平面成100°-120°。

一种具备高精度定位导航功能的井下矿机车的驾驶系统，所述系统包括：用于控制系统运行的中央处理器；用于进行射频定位的射频定位模块；用于进行无线通信的无线通信模块；用于在矿洞中进行照明的照明装置；用于进行图像采集的图像采集装置；用于进行GPS定位的GPS定位模块；用于控制矿车电机运行的运动控制系统和建立有矿道模型的矿道模型库和用于为射频定位模块共参考点的固定坐标读写器节点组；所述中央处理器分别信号连接于射频定位模块、无线通信模块、照明装置、图像采集装置、GPS定位模块、运动控制系统和矿道模型库。

进一步的，所述射频定位模块包括：控制器、收发器和现场存储计算单元；所述控制器分别信号连接于收发器和现场存储计算单元。

进一步的，所述固定坐标读写器节点组由若干个固定坐标读写器组成；每一个固定坐标读写器均分别信号连接于收发器；所述固定坐标读写器包括：坐标控制器、坐标收发器和坐标现场存储计算单元；所述坐标控制器分别信号连接于坐标收发器和坐标现场存储计算单元。

进一步的，所述矿道模型库由多个分离的存储器组成，各个存储器间相互独立；每个存储器内由多个独立的数据库组成；每个数据库内均存储有矿道道路模型；所述矿道道路模型用于和射频定位模块的定位结果以及GPS定位模块的定位结果相结合，确定矿车在矿道中的位置。

进一步的，所述无线通信模块和远程控制终端相连；所述远程控制终端能够通过发送远程控制命令控制矿车的运行，且中央处理器根据接收到的控制命令能够控制照明装置在矿道中进行照明和图像采集装置获取矿洞中的图像信息。

一种具备高精度定位导航功能的井下矿机车的驾驶系统的方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1：系统初始化，若有远程控制终端控制，则远程控制终端发送的远程控制命令经无线通信模块被中央处理器接收后，中央处理器根据接收到的控制命令控制照明照明装置打开；同时，图像采集装置开始获取矿洞中的图像信息经中央处理器处理后发行至远程控制终端；中央处理器也将根据远程控制终端发送过来的控制命令控制运动控制系统控制矿机车运动；

步骤2：在没有远程控制终端进行控制时，矿机车通过射频定位模块进行定位；同时通过GPS定位模块进行定位，中央处理器根据两者的定位结果的两者的坐标值取平均值得到定位结果；

步骤3：中央处理器再根据矿道模型库中对应的矿道模型规划运动路径；控制运动控制系统控制矿机车前进。