CN107487715B - 一种用于室外行车吊装钢卷库位精确定位的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于室外行车吊装钢卷库位精确定位的方法，所述室外行车吊装钢卷库位定位包括大车定位***、小车定位***以及基于将两种***的网络通讯、数据采集及转换库位信息***，所述大车定位***采用卫星导航技术（GNSS）及数据差分技术（RTK)，包括基准站、大车移动站以及两者之间的无线通讯模块、控制及数据传输模块；所述小车定位***包括刻度标尺电缆***，游尺指针模块，刻度生成及分析转换传输模块；所述库位信息***是将大小车定位数据采集、并通过设定好的钢卷库位转化成具体的库位，在计算机终端上实时显示，从而实现吊装钢卷库位精确定位。

Description

一种用于室外行车吊装钢卷库位精确定位的方法

技术领域

本发明涉及一种定位方法，具体涉及一种用于室外行车吊装钢卷库位精确定位的方法。

背景技术

梅钢运输码头是钢铁公司的大型仓储水运码头，主要担负着公司生产的热轧钢卷和板材的外发工作。梅钢运输码头在室外有4个堆场，分成两个区域，每个区域（大车轨道）上有两个室外16T+16T行车，行车建造于1994年，使用超过了20年。室外行车从事入库作业时，行车吊装钢卷落地后，钢卷的库位信息靠人工输入管理***。人工确认和输入劳动强度高，也容易出错，造成库位信息不准确，在出库时钢卷的就更不易找到。在参考现有的行车定位技术时，室外行车主要存在以下三方面问题：第一，采用单纯的卫星导航技术（如GPS），定位的数据误差较大（几米甚至十几米）；第二，根据室外行车自身结构特点，小车方向不适用卫星定位，行车上横梁在小车经过时，遮挡住卫星的信号接收；第三，大车方向不适用刻度标尺定位技术，室外行车大车轨道处没有合适的位置安装刻度标尺，况且行车大车行程将近200M，刻度标尺感应线圈过长，定位精度不能可靠保证；第四，定位数据的格式不尽相同，采用两种定位方式，数据采集及传输需要可靠，更为关键的是需要对数据进行处理，转换成原来使用的库位信息。因此，迫切的需要一种新的方案解决上述技术问题，实现吊装板卷的精确定位。

发明内容

本发明正是针对现有技术中存在的技术问题，提供一种用于室外行车吊装钢卷库位精确定位的方法，该方法针对现有技术和室外行车自身结构进行技术攻关，形成一种用于室外行车吊装钢卷库位精确定位的方法，该技术方案能够确保室外行车吊装板卷的精确定位。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下，一种用于室外行车吊装钢卷库位精确定位的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤，1)室外行车吊装钢卷库位精确定位主要由大车定位***、小车定位***、网络通讯以及数据采集及转换库位信息***；2）所述大车定位***设置卫星（GNSS)基准站，在办公楼顶开阔处设置一个基础稳定的卫星接收天线，配备相应的防雷接地***，并在附近室内安装地面控制柜，内部包括坐标定位仪、电源模块、无线通讯模块（含天线），坐标定位仪以及无线通讯模块与厂内局域网交换主机相连；

3）在室外行车大梁上设置大车移动站，配置对应的卫星接收天线及端梁控制柜，柜内包括坐标定位仪、电源模块、无线通讯模块（含天线），移动站数据通过无线通讯和无线通讯与局域网交换机相连；4）基准站接收的卫星数据与移动站接收卫星数据通过无线网络进行通讯和RTK差分计算，以便得到更精确地卫星定位数据（误差小于1厘米），并通过厂内局域网交换机将实时的大车定位数据按固定的频率发送到终端监控主机；5）在小车运行区域对应的大梁上每隔2M水平安装电缆支架，并将刻度标尺感应电缆固定在支架上，电缆的一端接入上述端梁控制柜内刻度标尺分析仪上，将刻度分析仪与柜内信号分配器、无线通讯模块（含天线）相连；6）在小车车厢控制柜内安装电源模块、刻度生成仪，在小车下方距感应电缆距离15CM左右安装游标指针，指针与大梁上的感应电缆保持一定的距离，在小车运行时游标指针发射位置信号；通过与感应电缆连接的刻度分析仪接收位置信号接收，再经过信号分配器转换后向无线通讯模块发送位置数据，基准站内无线通讯模块同时也承担着接收无线通讯模块射过来的实时刻度标尺数据，并通过厂内局域网交换机将小车定位数据按固定的频率发送到监控主机；7）在监控主机上编制一个室外行车库位定位软件***，主要有三大共能单元，接收大小车定位数据，根据码头库区编号规则进行相应的数据转化处理，最终在计算机监控主机上实时显示吊装钢卷的实时库位信息和大小车模拟位置图。

作为本发明的一种改进，所述步骤2）中，基准站的坐标定位仪是一个集卫星数据接收、处理及数据通讯为一体的模块，以定位仪为中心，与电源模块、卫星天线、无线网络、局域网交换机相连，坐标定位仪接收办公楼卫星天线的坐标数据（基准点），室外行车上同步时钟接收到的坐标数据（参考点）通过无线网络传输给坐标定位仪，基准点数据与参考点数据进行对比处理即RTK差分计算，用以确定室外行车相对位置，该位置数据比单独的GPS卫星数据更精确（误差小于1厘米）；坐标定位仪将处理得到的精确数据通过局域网发送到后台监控主机。

作为本发明的一种改进，所述移动站内的坐标定位仪是一个集卫星数据接收、处理及数据通讯为一体的模块，以定位仪为中心，与电源模块、卫星天线、无线网络相连，将同步接收到的坐标数据）通过无线网路传输到基准站定位仪。

作为本发明的一种改进，所述步骤4）具体过程如下：基准站定位仪接收的卫星数据与移动站定位仪同步接收卫星数据通过无线网络进行通讯，在基准站定位仪内进行同步数据的RTK差分计算，以便得到更精确地卫星定位数据（误差小于1厘米），并通过厂内局域网交换机将实时的大车定位数据按固定的频率发送到终端监控主机。

作为本发明的一种改进，所述步骤6）具体如下，在小车车厢控制柜内安装电源模块、刻度生成仪，在小车下方距感应电缆距离15CM左右安装游标指针，指针与大梁上的感应电缆保持一定的距离，在小车运行时刻度生成仪产生电磁感应信号至游标指针；游标指针相对刻度标尺电缆平行非接触式移动，移动过程中刻度标尺电缆磁场变化情况通过与电缆连接的刻度分析仪记录下来小车位置信息，再经过信号分配器解码还原出小车所处的绝对位置定位信息；基准站内无线通讯模块同时也承担着接收移动站内无线通讯模块发射过来的小车实时位置定位信息，并通过厂内局域网交换机将小车定位数据按固定的频率发送到监控主机。

作为本发明的一种改进，所述步骤7）具体如下，在监控主机上编制一个室外行车库位定位软件***，主要有三大功能单元，第一、接收大小车定位数据单元，该软件***通过数据接口软件按固定频率接收大车卫星定位与小车刻度标尺定位数据；第二，数据处理和转换单元，在码头物理库区顶端设置一个基准点，大小车定位数据以基准点为参考，可以实时得到大小车相对基准点的绝对坐标值；第三，库位信息和位置模拟显示功能单元，以基准点开始，根据堆场每个库位的实际距离以及码头库区库位规则在信息***内预设好整个行车运行区域的库位信息及模拟显示图，任意一段相对基准点的绝对坐标值可以通过本***转换成库位信息和行车模拟位置示意图，实时显示到终端电脑屏幕上，最终在计算机监控主机上实时显示吊装钢卷的库位信息和动态的大小车模拟位置图。

相对于现有技术，本发明的优点如下，该技术方案解决了各种定位技术不能在梅钢码头室外行车上单独应用，吸取了各种技术的有点，根据室外行车自身的结构特点和钢卷库位定位需求，创造性的集成了卫星导航定位技术及刻度标尺定位技术，大车定位充分利用了卫星GNSS安装简单的优点，避免了刻度标尺长距离安装定位设备；小车定位采用刻度标尺也有效的避免了小车运行过程中钢横梁对卫星GNSS信号接收的遮挡；该技术方案集成技术定位精度高,误差不超过1厘米，非常适合室外行车吊装钢卷的库位管理，对于应用现场，该方案结构简单，安装方便，可靠性较高，吊装钢卷的定位数据，降低了作业人员劳动强度，提高劳动效率和室外钢卷堆场库位利用率，也能实现室外行车防碰撞功能，提高设备的安全性。

附图说明

图1为行车精确定位总***图；

图2为大车定位***（A)示意图；

图3为小车定位***(B)示意图；

图4为采集及转化***(D)原理图；

图中：A、大车定位***；A1、大车定位移动站；A2、大车定位无线通讯；A3大车定位移动站；B、小车定位***；C:网络通讯（现有局域网）；D:采集及转化***（监控主机)；

1、基准站卫星(GNSS)接收天线；2、基准站坐标定位仪；3、基准站电源模块；4、基准站无线通讯模块（含天线）；5、移动站卫星接收天线6、移动站坐标定位仪；7、移动站站电源模块；8、移动站通讯模块（含天线）；9、移动小车电源模块；10、刻度生成仪；11、游标指针；12、感应电缆；13、刻度分析仪；14、信号分配器；15、软件数据接收单元；16、软件数据处理和转化单元 17、软件库位显示及位置模拟单元。

具体实施方式

为了加深对本发明的认识和理解，下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本发明。

实施例1：一种用于室外行车吊装钢卷库位精确定位的方法，参见图1、2、3、4，所述方法包括以下步骤,1)本室外行车吊装钢卷库位精确定位主要由大车定位***A、小车定位***B以及基于将两种***的网络通讯C、数据采集及转换库位信息***D四大部分组成，2）大车定位***需要设置卫星（GNSS)基准站，在办公楼顶开阔处设置一个基础稳定的卫星接收天线1，配备相应的防雷接地***。并在附近室内安装地面控制柜，内部包括坐标定位仪2、电源模块3、无线通讯模块（含天线）4，坐标定位仪2以及无线通讯模块4与厂内局域网C交换机相连，3）在室外行车大梁上设置大车移动站，配置对应的卫星接收天线5及端梁控制柜，柜内包括坐标定位仪6、电源模块7、无线通讯模块（含天线）8等，移动站数据通过无线通讯4和无线通讯8与 局域网C交换机相连，4）基准站接收的卫星数据与移动站接收卫星数据通过无线网络进行通讯和RTK差分计算，以便得到更精确地卫星定位数据（误差小于1厘米），并通过厂内局域网C交换机将实时的大车定位数据按固定的频率发送到终端监控主机，5）在小车运行区域对应的大梁上每隔2M水平安装电缆支架，并将刻度标尺感应电缆12固定在支架上，电缆的一端接入上述端梁控制柜内刻度标尺分析仪13上，将刻度分析仪与柜内信号分配器14、无线通讯模块（含天线）8相连，6）在小车车厢控制柜内安装电源模块9、刻度生成仪10，在小车下方距感应电缆距离15CM左右安装游标指针11，指针与大梁上的感应电缆12保持一定的距离，在小车运行时游标指针11发射位置信号；通过与感应电缆12连接的刻度分析仪13接收位置信号接收，再经过信号分配器14转换后向无线通讯模块8发送位置数据，基准站内无线通讯模块4同时也承担着接收无线通讯模块8射过来的实时刻度标尺数据，并通过厂内局域网C交换机将小车定位数据按固定的频率发送到监控主机，7）在监控主机上编制一个室外行车库位定位软件***，主要有三大共能单元，接收大小车定位数据15，根据码头库区编号规则进行相应的数据转化处理16，最终在计算机监控主机上实时显示吊装钢卷的实时库位信息和大小车模拟位置图1-3。

所述步骤2）中，基准站的坐标定位仪2是一个集卫星数据接收、处理及数据通讯为一体的模块，以定位仪为中心，与电源模块3、卫星天线、无线网络、局域网交换机相连，坐标定位仪接收办公楼卫星天线的坐标数据（基准点），室外行车上同步时钟接收到的坐标数据（参考点）通过无线网络传输给坐标定位仪，基准点数据与参考点数据进行对比处理即RTK差分计算，用以确定室外行车相对位置，该位置数据比单独的GPS卫星数据更精确（误差小于1厘米）；坐标定位仪将处理得到的精确数据通过局域网发送到后台监控主机。

所述步骤3）中所述移动站内的坐标定位仪6是一个集卫星数据接收、处理及数据通讯为一体的模块，以定位仪为中心，与电源模块、卫星天线、无线网络相连，将同步接收到的坐标数据）通过无线网路传输到基准站定位仪。

所述步骤4）具体过程如下：基准站定位仪2接收的卫星数据与移动站定位仪6同步接收卫星数据通过无线网络进行通讯，在基准站定位仪内进行同步数据的RTK差分计算，以便得到更精确地卫星定位数据（误差小于1厘米），并通过厂内局域网交换机将实时的大车定位数据按固定的频率发送到终端监控主机。

所述步骤6）具体如下，在小车车厢控制柜内安装电源模块9、刻度生成仪10，在小车下方距感应电缆距离15CM左右安装游标指针11，指针与大梁上的感应电缆12保持一定的距离，在小车运行时刻度生成仪产生电磁感应信号至游标指针；游标指针相对刻度标尺电缆平行非接触式移动，移动过程中刻度标尺电缆磁场变化情况通过与电缆连接的刻度分析仪13记录下来小车位置信息，再经过信号分配器14解码还原出小车所处的绝对位置定位信息；基准站内无线通讯模块同时也承担着接收移动站内无线通讯模块发射过来的小车实时位置定位信息，并通过厂内局域网交换机将小车定位数据按固定的频率发送到监控主机。

所述步骤7）具体如下，在监控主机上编制一个室外行车库位定位软件***，主要有三大功能单元，第一、接收大小车定位数据单元15，该软件***通过数据接口软件按固定频率接收大车卫星定位与小车刻度标尺定位数据；第二，数据处理和转换单元16，在码头物理库区顶端设置一个基准点，大小车定位数据以基准点为参考，可以实时得到大小车相对基准点的绝对坐标值；第三，库位信息和位置模拟显示功能单元17，以基准点开始，根据堆场每个库位的实际距离以及码头库区库位规则在信息***内预设好整个行车运行区域的库位信息及模拟显示图，任意一段相对基准点的绝对坐标值可以通过本***转换成库位信息和行车模拟位置示意图，实时显示到终端电脑屏幕上，最终在计算机监控主机上实时显示吊装钢卷的库位信息和动态的大小车模拟位置图。

上述技术方案主要是根据室外行车自身的结构特点和钢卷库位定位需求，创造性的集成了卫星导航定位技术及刻度标尺定位技术，大车定位充分利用了卫星GNSS安装简单的优点，避免了刻度标尺长距离安装定位设备；小车定位采用刻度标尺也有效的避免了小车运行过程中钢横梁对卫星GNSS信号接收的遮挡；本集成技术定位精度高,误差不超过1厘米，非常适合室外行车吊装钢卷的库位管理。对于应用现场，该方案结构简单，安装方便，可靠性较高，吊装钢卷的定位数据，降低了作业人员劳动强度，提高劳动效率和室外钢卷堆场库位利用率，也能实现室外行车防碰撞功能，提高设备的安全性。

需要说明的是，上述实施例仅仅是本发明的较佳实施例，并没有用来限定本发明的保护范围，在上述技术方案的基础上作出的等同替换或者替代，均属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种用于室外行车吊装钢卷库位精确定位的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤，

1)室外行车吊装钢卷库位精确定位主要由大车定位***、小车定位***、网络通讯以及数据采集及转换库位信息***组成；

2)所述大车定位***设置卫星(GNSS)基准站，在办公楼顶开阔处设置一个基础稳定的卫星接收天线，配备相应的防雷接地***，并在附近室内安装地面控制柜，内部包括坐标定位仪、电源模块、无线通讯模块，坐标定位仪以及无线通讯模块与厂内局域网交换主机相连；

3)在室外行车大梁上设置大车移动站，配置对应的卫星接收天线及端梁控制柜，柜内包括坐标定位仪、电源模块、无线通讯模块，移动站数据通过无线通讯与局域网交换机相连；

4)基准站接收的卫星数据与移动站接收卫星数据通过无线网络进行通讯和RTK差分计算，以便得到更精确地卫星定位数据，并通过局域网交换机将实时的大车定位数据按固定的频率发送到终端监控主机；

5)在小车运行区域对应的大梁上每隔2M水平安装电缆支架，并将刻度标尺感应电缆固定在支架上，电缆的一端接入上述端梁控制柜内刻度标尺分析仪上，将刻度标尺分析仪与柜内信号分配器、无线通讯模块相连；

6)在小车车厢控制柜内安装电源模块、刻度生成仪，在小车下方距感应电缆距离15CM左右安装游标指针，指针与大梁上的感应电缆保持一定的距离，在小车运行时游标指针发射位置信号；通过与感应电缆连接的刻度标尺 分析仪接收位置信号，再经过信号分配器转换后向基准站内无线通讯模块发送位置数据，基准站内无线通讯模块承担着接收移动站内无线通讯模块射过来的实时刻度标尺数据，并通过厂内局域网交换机将小车定位数据按固定的频率发送到监控主机；

7)在监控主机上编制一个室外行车库位定位软件***，主要有三大功能单元，接收大小车定位数据，根据码头库区编号规则进行相应的数据转化处理，最终在计算机监控主机上实时显示吊装钢卷的实时库位信息和大小车模拟位置图。

2.根据权利要求1所述的用于室外行车吊装钢卷库位精确定位的方法，其特征在于，所述步骤2)中，基准站的坐标定位仪是一个集卫星数据接收、处理及数据通讯为一体的模块，以定位仪为中心，与电源模块、卫星天线、无线网络、局域网交换机相连，坐标定位仪接收办公楼卫星天线的坐标数据作为基准点数据，室外行车上同步时钟接收到的坐标数据作为参考点数据通过无线网络传输给坐标定位仪，基准点数据与参考点数据进行对比处理即RTK差分计算，用以确定室外行车相对位置，坐标定位仪将处理得到的精确数据通过局域网发送到后台监控主机。

3.根据权利要求2所述的用于室外行车吊装钢卷库位精确定位的方法，其特征在于，所述移动站内的坐标定位仪是一个集卫星数据接收、处理及数据通讯为一体的模块，以定位仪为中心，与电源模块、卫星天线、无线网络相连，将同步接收到的坐标数据通过无线网路传输到基准站定位仪。

4.根据权利要求2或3所述用于室外行车吊装钢卷库位精确定位的方法，其特征在于，所述步骤4)具体过程如下：基准站定位仪接收的卫星数据与移动站定位仪同步接收卫星数据通过无线网络进行通讯，在基准站定位仪内进行同步数据的RTK差分计算，以便得到更精确地卫星定位数据，并通过厂内局域网交换机将实时的大车定位数据按固定的频率发送到终端监控主机。

5.根据权利要求4所述用于室外行车吊装钢卷库位精确定位的方法，其特征在于，所述步骤6)具体如下，在小车车厢控制柜内安装电源模块、刻度生成仪，在小车下方距感应电缆距离15CM左右安装游标指针，指针与大梁上的感应电缆保持一定的距离，在小车运行时刻度生成仪产生电磁感应信号至游标指针；游标指针相对刻度标尺电缆平行非接触式移动，移动过程中刻度标尺电缆磁场变化情况通过与电缆连接的刻度标尺分析仪记录下来小车位置信息，再经过信号分配器解码还原出小车所处的绝对位置定位信息；基准站内无线通讯模块同时也承担着接收移动站内无线通讯模块发射过来的小车实时位置定位信息，并通过厂内局域网交换机将小车定位数据按固定的频率发送到监控主机。

6.根据权利要求4所述用于室外行车吊装钢卷库位精确定位的方法，其特征在于，所述步骤7)具体如下，在监控主机上编制一个室外行车库位定位软件***，主要有三大功能单元，第一、接收大小车定位数据单元，该软件***通过数据接口软件按固定频率接收大车卫星定位与小车刻度标尺定位数据；第二，数据处理和转换单元，在码头物理库区顶端设置一个基准点，大小车定位数据以基准点为参考，可以实时得到大小车相对基准点的绝对坐标值；第三，库位信息和位置模拟显示功能单元，以基准点开始，根据堆场每个库位的实际距离以及码头库区库位规则在信息***内预设好整个行车运行区域的库位信息及模拟显示图，任意一段相对基准点的绝对坐标值可以通过本***转换成库位信息和行车模拟位置示意图，实时显示到终端电脑屏幕上，最终在计算机监控主机上实时显示吊装钢卷的库位信息和动态的大小车模拟位置图。