CN114326469A - 一种无人矿山智能辅助作业安全控制方法及*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无人矿山智能辅助作业安全控制方法及***，在有人驾驶辅助作业车辆作业过程中需要确保自身的安全，有人驾驶辅助作业车辆通过划定一个作业区域，并且检索该区域内所有的矿卡，向作业区域内的所有矿卡发送急停指令，使得矿卡停车。同时实时检测该作业区域外的矿卡是否驶入该区域内，如果驶入该区域，辅助车辆向新闯入的矿卡发送急停指令。本发明比设置区域为障碍物的方法更安全可靠，反应速度快。不仅可以保证有人驾驶辅助作业车辆的安全，还能增加无人驾驶车辆的安全性。从而提升***运行的安全性。并且在发生严重故障，作业区安全控制依然有效，***恢复后依然可以确保安全控制的连续性，防止发生死锁。

Description

一种无人矿山智能辅助作业安全控制方法及***

技术领域

本发明涉及一种无人矿山智能辅助作业安全控制方法及***，属于露天采矿无人装置安全控制技术领域。

背景技术

在无人化露天矿山生产***中，除了无人驾驶的运输车辆，还有大量辅助作业车辆，比如装载辅助车辆、卸载辅助车辆、服务辅助车辆、洒水辅助车辆、加油辅助车辆、指挥车等有人驾驶的车辆，无人驾驶车辆与有人驾驶车辆混合行驶、作业的安全是露天矿山无人化运输***需要解决的核心问题，露天矿山无人化***的安全控制主要是保护有人驾驶车辆的安全，防止被无人驾驶车辆碰撞；无人驾驶的矿卡虽然有环境感知***，但是实际环境复杂多变，环境感知***检测范围有限，而且也存在漏检误检风险，难以保证100%有效。因此在无人驾驶与有人驾驶的车辆混合行驶、作业过程中存在的多种风险需要通过其他方法控制。既要保证有人驾驶的车辆安全，还要保证无人驾驶的车辆安全，从而确保整个***运行处于最安全状态。

目前解决无人矿山生产***中有人车作业安全的技术中常见的有使用急停装置急停无人车辆，使用车辆保护圈预防车辆碰撞。其中使用急停装置急停无人车辆不能设置不同的急停范围，而且急停后矿卡会进入安全态，需要另外指派人员对无人矿卡进行人工干预才可以恢复。不能满足生产作业连续运行的要求。使用车辆保护圈预防车辆碰撞解决的是在车辆行驶过程中防止碰撞，是一种动态检测，与速度有一定关系，检测范围比较小。不能针对某一个作业区域进行安全保护。在有人车发生GPS数据丢失或网络故障时，保护圈将不起作业，仅仅依靠保护圈存在一定安全风险。

专利号CN201911347154.7的专利提供了一种露天矿山无人化运输***的移动终端工作方法及***，通过终端保护圈实现对无人车辆的急停控制。

专利号CN201910127448.2的专利提供了一种基于黑名单的重导航方法、装置及存储介质，在发现前方道路阻塞时，通过把障碍物所在的道路的黑名单报告给导航***，重新触发导航规划，避开阻塞路段，针对道路阻塞情况重新给出导航规划，引导无人车继续行程，使无人驾驶更加安全畅通。

专利号CN201910456821.9的专利提供一种轨道无人驾驶车辆自主停靠的方法，通过对轨道上前后车的速度和间距进行分析，调整后车的行驶速度，避免与前后车辆碰撞以致发生交通事故；保障轨道小型无人车辆的高效有序进站停靠和出站，提高行驶效率。

现有技术中还存在如下不足：

专利号CN201911347154.7的专利提供的一种露天矿山无人化运输***的移动终端工作方法及***， （1）不能对任意一个固定区域进行锁定，比如一个具有危险环境的区域、一个有人驾驶辅助作业车辆作业区域；（2）不能对多个区域进行同时锁定；（3）车辆的控制信号通过移动终端生成，并先发给机群管理中心，由机群管理中心发给无人矿卡，如果出现机群管理***网络故障等，控制指令不能及时发送至无人矿卡；（4）无人矿卡被急停以后，如果车辆的定位信号丢失后，基于位置信息的保护圈也会随之消失，将失去安全保护功能 。

专利号CN201910127448.2的专利提供了一种基于黑名单的重导航方法、装置及存储介质，在露天矿山生产环境中，道路上除了落石，还有坑洼、土质松软等特殊环境，感知难以检测。另外，对于有人驾驶辅助作业车辆需要在某一个区域作业，不希望无人车辆靠近，该方法将无法进行避让。

专利号CN201910456821.9的专利提供一种轨道无人驾驶车辆自主停靠的方法，仅适合在固定的行驶轨道上运行的车辆，通过检测离前车的距离信息，进行安全控制。在露天矿山生产环境中，车辆并非始终沿着固定路线行驶，还有很多临时规划的路线，而且车辆行驶的方向也并非单向，而且具有很多交叉路口，通过检测前后方车辆距离进行安全控制，不能完全保证安全。另外，该方法无法对区域进行安全锁定。

发明内容

目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种无人矿山智能辅助作业安全控制方法及***，确保自身的安全，有人驾驶辅助作业车辆通过划定并锁定一个作业区域，阻止其他无人驾驶的车辆进入该区域，这样可以保证有人驾驶辅助作业车辆在自己划定的作业区域内行驶、作业时的安全。有人驾驶辅助作业车辆在完成辅助作业后对作业区域进行解锁，释放被急停的矿卡，保证无人矿卡能够恢复行驶。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

第一方面，一种无人矿山智能辅助作业安全控制***，包括：作业区设置模块、锁定模块、解锁模块、信息管理模块、仲裁管理模块、异常处理模块。

作业区设置模块：用于有人驾驶辅助作业车辆设置一个具有一定形状的作业区域，设置作业区域的几何图形参数，作业区域的id。

锁定模块：用于锁定有人驾驶辅助作业车辆设置的作业区域，将被锁定区域的几何形状、几何图形参数转换成面状地图元素，将其它车辆轮廓的顶点坐标转换成面状地图元素，根据两者的面状地图元素，判断作业区域与其它车辆轮廓重叠情况，如果作业区域与无人矿卡轮廓重叠，无人矿卡获得安全控制信息为急停；如果作业区域与有人驾驶辅助作业车辆轮廓重叠，有人驾驶辅助作业车辆获得安全控制信息为告警。

解锁模块：用于有人驾驶辅助作业车辆从本地存储介质中检索作业区域信息，选择需要解锁的作业区域。根据解锁的作业区域信息从本地存储介质中检索对应的已经发送急停以及告警的车辆列表信息。向其他发送过作业区域信息的有人驾驶辅助作业车辆、机群管理***和无人矿卡发送作业区域解锁信号。有人驾驶辅助作业车辆、机群管理***和无人矿卡收到解锁信号后，删除本地存储介质中相应的作业区域信息，并向无人矿卡生成行驶的指令、向有人驾驶辅助作业车辆生成取消警告的指令。

信息管理模块：用于将锁定后的作业区域信息、安全控制信息保存在本地存储介质中。本地保存成功后，向其他有人驾驶辅助作业车辆、机群管理***和无人矿卡发送作业区域信息。其他有人驾驶辅助作业车辆或者无人矿卡收到作业区域信息后，将作业区域信息保存在存储介质中，并将安全控制信息存储在本地存储介质中。当执行完解锁指令后，删除对应的作业区域信息。

仲裁管理模块：用于根据锁定后的作业区域信息，以及安全控制信息，当无人矿卡或者有人驾驶辅助作业车辆只要进入任何一个锁定后的作业区域内，向对应的无人矿卡或者有人驾驶辅助作业车辆发送安全控制信息。当一个作业区域解锁后，只要无人矿卡或者有人驾驶辅助作业车辆不在任何被锁定的作业区域内，则解锁指令有效。

异常处理模块：用于当锁定了作业区域的有人驾驶辅助作业车辆退出后，其它有人驾驶辅助作业车辆或者无人矿卡根据自身存储的锁定后的作业区域与本车轮廓的关系生成安全控制信息，对本车进行安全控制。当有人驾驶辅助作业车辆恢复正常，将从储存介质中读取作业区域信息，以及安全控制信息，安全控制状态恢复至出现严重故障时的安全控制状态。

作为优选方案，所述作业区域形状采用预设好的几何形状，包含正方形、长方形、圆形。如果需要不规则的形状，则直接在在交互界面的地图上划定某一区域。

作为优选方案，所述几何图形参数包括：边长或半径、几何中心位置，前方朝向。

作为优选方案，所述作业区域信息包括作业区域的id、设置作业区的车辆id、边界坐标点集合、几何中心位置、作业区被设置时的时间。

作为优选方案，所述安全控制信息还包括：发送过急停信息的无人矿卡列表、控制指令、指令发送的时间；发送过告警信息的有人驾驶辅助作业车辆列表、控制指令、指令发送的时间。

作为优选方案，所述有人驾驶辅助作业车辆之间，有人驾驶辅助作业车辆与无人矿卡之间通过V2V通信。

第二方面，一种无人矿山智能辅助作业安全控制方法，包括如下步骤：

有人驾驶辅助作业车辆设置一定形状的作业区域，并进行锁定；

将被锁定区域的几何形状、几何图形参数转换成面状地图元素，并保存作业区域信息。

将作业区域信息分别发送给其它有人驾驶辅助作业车辆、无人矿卡和机群管理***。

其它有人驾驶辅助作业车辆、无人矿卡和机群管理***将作业区域信息保存在本地。

实时检测作业区域与其它有人驾驶辅助作业车辆、无人矿卡轮廓重叠情况，如果作业区域与无人矿卡轮廓重叠，生成无人矿卡急停的安全控制信息；如果作业区域与有人驾驶辅助作业车辆轮廓重叠，生成有人驾驶辅助作业车辆告警的安全控制信息，并保存安全控制信息。

将安全控制信息发送给相应的有人驾驶辅助作业车辆、无人矿卡。

有人驾驶辅助作业车辆、无人矿卡将安全控制信息保存在本地，并执行安全控制信息。

机群管理***根据作业区域信息为无人矿卡规划避开作业区域的路径。

有人驾驶辅助作业车辆对被锁定的作业区域进行解锁，根据解锁的作业区域信息从本地存储介质中检索对应的已经发送急停以及告警的车辆列表信息。

向其他发送过作业区域信息的有人驾驶辅助作业车辆、机群管理***和无人矿卡发送作业区域解锁信号。

有人驾驶辅助作业车辆、机群管理***和无人矿卡收到解锁信号后，删除本地存储介质中相应的作业区域信息。

只要无人矿卡或者有人驾驶辅助作业车辆不在任何被锁定的作业区域内，生成无人矿卡行驶的安全控制信息、有人驾驶辅助作业车辆取消警告的安全控制信息。

将安全控制信息发送给相应的有人驾驶辅助作业车辆、无人矿卡，删除本地存储的解锁的作业区域信息以及相应的车辆列表信息。

作为优选方案，有人驾驶辅助作业车辆锁定了作业区域后发生故障无法工作时，其他车辆读取各自保存的作业区域信息，实时判断本车轮廓与保存的作业区域之间的重叠情况，生成相应的安全控制信息，自动执行控制指令。

作为优选方案，当有人驾驶辅助作业车辆从异常中恢复，读取本车存储的作业区域信息以及安全控制信息，恢复到故障之前的状态。

作为优选方案，锁定的作业区域可以设置为多个。

有益效果：本发明提供的一种无人矿山智能辅助作业安全控制方法及***，相比常规的远程急停、安全保护圈防碰撞、设置区域为障碍物的方法更安全可靠，反应速度快。不仅可以保证有人驾驶辅助作业车辆的安全，还能增加无人驾驶车辆的安全性。从而提升***运行的安全性。并且在发生严重故障，作业区安全控制依然有效，***恢复后依然可以确保安全控制的连续性，防止发生死锁。

本发明提供一种无人矿山智能辅助作业安全控制方法及***，在有人驾驶辅助作业车辆作业过程中需要确保自身的安全，有人驾驶辅助作业车辆通过划定一个作业区域，并且检索该区域内所有的矿卡，向作业区域内的所有矿卡发送急停指令，使得矿卡停车。同时实时检测该作业区域外的矿卡是否驶入该区域内，如果驶入该区域，辅助车辆向新闯入的矿卡发送急停指令。通过本方法，辅助车辆可以自由在被锁定的区域内行驶作业。也可以对某一个有安全隐患的区域进行锁定，待危险接触后，进行解锁，防止车辆驶入危险区域带来安全问题。

附图说明

图1为***组成示意图。

图2为安全控制流程图。

图3为作业区域形状示意图。

图4为作业区与车辆轮廓的示意图。

图5为有人驾驶辅助作业车辆异常处理流程示意图。

图6为作业区锁定的流程示意图。

图7为作业区解锁的流程示意图。

图8为有人驾驶辅助作业车辆作业时设置作业区示意图。

图9为车辆通信交互示意图。

图10为作业时无人矿卡进入作业区停车示意图。

图11为多作业区多车控制的示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作更进一步的说明。

如图1所示，本发明提供一种无人矿山智能辅助作业安全控制***，其特征在于，***至少包含作业区设置模块、锁定模块、解锁模块、信息管理模块、仲裁管理模块、异常处理模块。

作业区设置模块：用于有人驾驶辅助作业车辆设置一个具有一定形状的作业区域，设置作业区域的几何图形参数，作业区域的id。

锁定模块：用于锁定有人驾驶辅助作业车辆设置的作业区域，将被锁定区域的几何形状、几何图形参数转换成面状地图元素，将其它车辆轮廓的顶点坐标转换成面状地图元素，根据两者的面状地图元素，判断作业区域与其它车辆轮廓重叠情况，如果作业区域与无人矿卡轮廓重叠，无人矿卡获得安全控制信息为急停；如果作业区域与有人驾驶辅助作业车辆轮廓重叠，有人驾驶辅助作业车辆获得安全控制信息为告警。

解锁模块：用于有人驾驶辅助作业车辆从本地存储介质中检索作业区域信息，选择需要解锁的作业区域。根据解锁的作业区域信息从本地存储介质中检索对应的已经发送急停以及告警的车辆列表信息。根据车辆列表信息向有人驾驶辅助作业车辆、机群管理***和无人矿卡发送作业区域解锁信号。有人驾驶辅助作业车辆、机群管理***和无人矿卡收到解锁信号后，删除本地存储介质中相应的作业区域信息，并向无人矿卡生成行驶的指令、向有人驾驶辅助作业车辆生成取消警告的指令。

信息管理模块：用于将锁定后的作业区域信息保存在本地存储介质中，以便有人驾驶辅助作业车辆从故障中恢复正常后，能继续进行解锁控制。本地保存成功后，向其他有人驾驶辅助作业车辆、机群管理***和无人矿卡发送作业区域信息，以便机群管理中心根据作业区域信息，在为无人矿卡规划路径时进行避让。其他有人驾驶辅助作业车辆或者无人矿卡收到作业区域信息后，将作业区域信息保存在存储介质中，并检测本车轮廓与作业区域重叠情况，本车得到相应的安全控制信息，根据安全控制信息对本车执行相应的控制，并将安全控制信息存储在本地存储介质中。当执行完解锁指令后，删除对应的作业区域信息，以及解锁指令有效的车辆对应的安全控制信息。

仲裁管理模块：用于根据锁定后的作业区域信息，以及安全控制信息，当无人矿卡或者有人驾驶辅助作业车辆只要进入任何一个锁定后的作业区域内，向对应的无人矿卡或者有人驾驶辅助作业车辆发送安全控制信息。当一个作业区域解锁后，只要无人矿卡或者有人驾驶辅助作业车辆不在任何被锁定的作业区域内，则解锁指令有效。

异常处理模块：用于当锁定了作业区域的有人驾驶辅助作业车辆断网、断电、***运行异常退出后，其它有人驾驶辅助作业车辆或者无人矿卡根据自身存储的锁定后的作业区域与本车轮廓的关系生成安全控制信息，对本车进行安全控制。当有人驾驶辅助作业车辆恢复正常，将从储存介质中读取作业区域信息，以及安全控制信息，安全控制状态恢复至出现严重故障时的安全控制状态。

如图2所示，一种无人矿山智能辅助作业安全控制方法，其安全控制方法如下：

有人驾驶辅助作业车辆行驶至需要作业的区域后，通过作业区设置模块人机界面设置一个具有一定形状的作业区域，作业区域设置后，有人驾驶辅助车辆司机根据***界面引导，点击锁定按钮，锁定模块自动通过检测其他车辆的轮廓形状与作业区域形状是否相交的方法，筛选出符合条件的所有矿卡，通过仲裁管理模块向筛选出来的所有矿卡发送急停指令，使得矿卡停车。并且通过车辆的轮廓形状与作业区域形状是否相交的方法，实时检测该作业区域外的矿卡是否驶入该区域内，如果驶入该区域，辅助车辆通过仲裁管理模块向新驶入的矿卡发送急停指令。并将作业区信息以及被急停的车辆信息通过信息管理模块存储在本地存储介质中。该存储介质不因断电而丢失信息。有人驾驶辅助作业车辆将作业区域信息，包含区域的边界坐标，还发送给机群管理中心以及其他车辆存储，机群管理中心根据作业区域信息，在为其他车辆路径规划时避开该作业区域。

在有人驾驶辅助作业车辆在作业区完成作业后，通过解锁模块人机界面的引导，对被锁定的区域进行解锁。仲裁管理模块向被急停的矿卡发送解锁指令，使得矿卡恢复正常行驶；信息管理模块删除本地存储介质中的区域信息以及被急停的矿卡信息；同时仲裁管理模块将作业区解锁信息发送给机群管理中心以及其他车辆。

在有人驾驶辅助作业车辆锁定了一个作业区后发生故障无法工作时，其他车辆通过异常处理模块读取各自保存的作业区信息，实时判断本车轮廓与保存的作业区之间的关系，生成相应的控制指令，本车自动执行控制指令。使得作业区被锁定后不因有人驾驶的辅助作业车辆出现异常而失效。当有人驾驶的辅助作业车辆从异常中恢复正常后，异常处理模块读取本车存储的作业区信息以及安全控制信息，恢复对作业区的解锁功能。使得被锁定的作业区在有人驾驶的辅助作业车辆恢复正常后依然可以解锁。

安全控制方法流程为作业区设置、锁定、信息存储、锁定仲裁、解锁、解锁仲裁、信息删除、异常处理，下面对每个步骤做详细阐述。

作业区设置的方法：

有人驾驶辅助作业车辆驾驶员设置作业区域。根据有人驾驶辅助作业车辆作业管理***作业区设置模块的引导，设置作业区域形状，作业区域形状有预设好的几何形状，包含正方形、长方形、圆形。如果需要不规则的形状，则直接在有人驾驶辅助作业车辆作业管理***作业区设置模块的引导下，在交互界面的地图上直接划定某一区域。然后设置区域的几何图形参数，包含边长或半径、几何中心位置，前方朝向，其中几何中心位置及图形前方朝向默认为有人驾驶辅助作业车辆的当前位置及航向。可以在地图中拖动图形，改变几何中心位置。有人驾驶辅助作业车辆可以设置多个作业区，作业区的id使用UUID，保证多个作业区可区分。

如图6所示，锁定方法包括以下步骤：

步骤1：确认区域参数，并锁定区域。有人驾驶辅助作业车辆驾驶员完成作业区设置后，在锁定模块的引导下按下锁定按钮，对区域进行锁定。区域锁定后，该区域参数在锁定状态不可修改。

步骤2：被锁定区域转换成面状地图元素。有人驾驶辅助作业车辆作业管理***在得到驾驶员锁定的确认信息后，根据几何中心位置信息以及几何形状类型、几何形状参数信息，计算并转换成面状地图元素。之所以要转换成面状的地图元素，是为了便于根据其他车辆的定位信息与地图元素之间的关系，判断车辆是否在作业区内，还是在作业区外。首先要计算各个地图元素的顶点坐标，根据几何形状类型，计算方法如下：

如图3所示，对于预定义的正方形、长方形只需要求得各个顶点的经纬度坐标即可生成面状地图元素，对于圆形只需要求得圆上足够多的点经纬度坐标，也可以转换成一个近似圆形的面状地图元素。对于其他任意形状的图形，由于驾驶员在地图上划定形状时已经获取了各个顶点的坐标，根据各个顶点经纬度坐标可以转换成形状相同的地图元素。根据椭球面上两点之间偏移关系，已知一个位置点O的经纬度坐标、与未知偏移点P的距离，OP的方向，容易计算出P点的经纬度坐标。以图3（a）正方形图形为例，可以计算出顶点A、B、C、D的经纬度坐标。

以此类推，对于其他形状的顶点坐标可以计算得到。

根据图形的顶点坐标，可以通过有人驾驶辅助作业车辆作业管理***地图将顶点坐标转换为地图元素。

步骤3：判断作业区域与其他车辆之间关系。其他车辆并非一个坐标点，而具有轮廓，可看作一个长方形，按照步骤2的方法，根据车辆GPS位置信息计算出长方形各个顶点坐标，同样转换成面状地图元素。判断作业区域与其他车辆之间关系等效于：作业区域与车辆轮廓区域是否存在重叠。如图4所示。在图4中(a)不存在重叠,(b)(c)存在重叠。

步骤4：生成安全控制信息。根据步骤3的重叠结果以及车辆类型生成对应的安全控制信息，如下表所示。

关系	车辆类型	安全信息
			重叠	无人矿卡	急停
重叠	有人驾驶辅助作业车辆	警告
			不重叠	无人矿卡	无
不重叠	有人驾驶辅助作业车辆	无/取消警告

信息存储方法：

作业区锁定后，信息管理模块将作业区信息保存在本地存储介质中，以便车辆从故障中恢复正常后，能继续进行解锁控制。作业区信息包括区域id、设置作业区的车辆id、边界坐标点集合、几何中心位置、作业区被设置时的时间。

本地保存成功后，向所有车辆以及机群管理***发送作业区的信息。机群管理中心根据作业区信息，在为无人驾驶车辆规划路径时进行避让。其他车辆收到作业区信息后，将作业区信息保存在存储介质中，作业区信息是设置作业区车辆上保存的作业区的副本。然后按照锁定方法的步骤3和4的方法开始实时检测本车与作业区的关系，并生成相应的安全控制信息，对本车执行相应的控制。

锁定仲裁：

仲裁管理模块根据锁定的作业区信息，以及锁定模块生成的安全控制信息，进行判断是否向作业区内的其他车辆发送控制信息。锁定仲裁的方法是：车辆只要进入任何一个锁定的作业区域内，锁定的控制信息就是有效的，仲裁管理模块向对应的车辆发送锁定方法步骤4生成的控制信息。信息管理模块将控制信息存储在本地存储介质中。其中保存的控制信息包含发送过急停信息的无人车辆列表、控制指令、指令发送的时间；还包括发送过警告信息的有人驾驶车辆列表、控制指令、指令发送的时间。

有人驾驶辅助作业车辆对进入作业区的有人驾驶的其他有人驾驶辅助作业车辆发送警告，由于是有人驾驶，因此当其他的有人驾驶辅助作业车辆收到警告，离开作业区后，向该车辆发送取消警告的指令。对于进入作业区的无人驾驶车辆，在收到急停指令后停车，直到收到解锁信号后恢复行驶。

如图7所示，解锁方法包括以下步骤：

步骤1：有人驾驶辅助作业车辆司机在辅助生产作业管理***解锁模块的界面上点击解锁按钮，解锁模块通过信息管理模块从本地存储介质中检索作业区信息，有人驾驶辅助作业车辆司机在解锁模块人机界面的引导下选择需要解锁的作业区。解锁模块根据作业区信息从本地存储介质中检索对应的已经发送急停以及警告的车辆列表信息。

步骤2：发送作业区解锁信号。有人驾驶辅助作业车辆向所有车辆以及机群管理***发送作业区解锁信号，信号中包含作业区id、解锁指令。其他车辆以及机群管理***收到解锁信号后，删除存储的相应的作业区信息。对于进入被锁定作业区的车辆收到解锁信号后，通过解锁仲裁方法判断是否可以恢复行驶。只有当车辆没有进入任何被锁定的作业区内时，才可以恢复行驶、消除警告。

步骤3：生成解锁对应的安全控制信息。对于无人驾驶的矿卡生成行驶指令、对于有人驾驶辅助作业车辆生成取消警告的指令。作业区解锁流程如图7所示。

解锁仲裁：

仲裁管理模块根据锁定的作业区信息以及安全控制信息判断安全控制指令是否有效，如果有效，向对应的车辆发送解锁控制指令。判断是否有效的方法为：一个作业区解锁后，只要其他车辆不在任何被锁定的作业区内，则解锁指令有效。否则无效。

信息删除：

解锁模块执行完解锁指令后，信息管理模块删除对应的作业区信息，以及解锁指令有效的车辆控制信息，包括无人车辆列表、控制指令、指令发送的时间；还包括有人驾驶辅助车辆列表、控制指令、指令发送的时间。

有人驾驶辅助作业车辆锁定作业区后异常情况的处理方法：

有人驾驶辅助作业车辆异常情况下无人矿卡及有人驾驶辅助车辆作业区检测、安全控制流程如图5所示。

当锁定作业区的有人驾驶辅助作业车辆断网、断电、***运行异常退出后，只要有其他的车辆进入作业区，虽然划定作业区的有人驾驶辅助作业车辆因故障无法判断车辆是否进入作业区，并无法生成、发送安全控制指令。但是由于所有车辆都保存了作业区的信息，每台车都会自己进行判断与锁定作业区的关系并生成安全控制信息，对本车进行安全控制。从而解决了划定作业区的有人驾驶辅助作业车辆发生严重故障导致作业区失效的问题。

如果划定作业区的有人驾驶辅助作业车辆恢复正常，将从储存介质中读取作业区信息，以及安全控制信息，安全控制状态恢复至出现严重故障时的安全控制状态，也就是说可以继续对作业区解锁，可以对被急停的矿卡发送解锁指令，对发送过警告的信息的有人驾驶车辆在发送取消警告的指令；还可以继续判断其他车辆与作业区的关系，并生成、发送控制信息。进一步提升安全性。

有人驾驶辅助作业车辆通过V2V通信向其他车辆发送作业区信息以及安全控制信息。其中V2V通信为车与车之间建立的通信网络，可以不经过机群管理***处理而直接进行通信得网络通道。这样避免因机群管理******出现网络延时、故障等问题无法将信息发送至其他车辆。

实施例：

本发明提供一种无人矿山智能辅助作业安全控制方法及***，***至少包含作业区设置模块、锁定模块、解锁模块、信息管理模块、仲裁管理模块、异常处理模块。为了更好的实施本方法，需要在有人驾驶辅助作业车辆、无人驾驶矿卡上安装高精度定位***、计算处理器、具有人机交互界面的管理***以及通信装置，以及能确保以上关键设备、***能稳定运行的其他基础设施和***，比如供电***、触控式显示器。高精度定位***能提供车辆的实时位置。管理***为实施该方法的逻辑处理的***，并从高精度定位***获取实时位置、航向信息。管理***。在每一辆车上安装通信***，通信***为车辆提供V2V、V2S通信功能。管理***通过V2V通信获取其他所有车辆的实时位置。不同车辆***通信交互如图9所示。

场景1：

有人驾驶辅助作业车辆在某一个区域作业，不希望其他车辆尤其是无人驾驶车辆靠近、驶入该区域，有人驾驶辅助作业车辆将该区域设置为作业区。并实时监测是否有车驶入该区域，如果驶入该区域即向驶入的车辆通过V2V通信发送安全控制信息。如果是无人驾驶矿卡，发送急停信号，如果是有人驾驶车辆，发送警告信号。

有人驾驶辅助作业车辆安装高精度定位***、辅助生产作业管理***、通信***，以及保证以上***正常运行的其他设施和***。辅助生产作业管理***包含了作业区设置模块、锁定模块、解锁模块、信息管理模块、仲裁管理模块、异常处理模块。整个***运行正常以后，司机根据任务，比如修筑道路，行驶到作业区内。辅助生产作业管理***界面提供锁定以及解锁按钮。司机点击锁定按钮后，辅助生产作业管理***提供作业区形状、参数设置界面。默认可直接选择预定的形状，比如设置成长方形，如图8所示。长方形边长根据实际需要设置长宽，长宽可以输入任意大小的数值，比如长度：100米，宽度80米。长方形的几何中心点坐标默认为有人驾驶辅助作业车辆的当前位置。可以通过拖动长方形的位置改变几何中心点的坐标。在本实施例中，使用默认值，即：长方形的几何中心为有人驾驶辅助作业车辆的当前位置。

作业区的参数全部设置好以后，参数设置界面提供有确认按钮，司机点击确认按钮后。辅助生产作业管理***自动按照锁定、信息存储、锁定仲裁方法进行逻辑处理。如果在区域内存在无人驾驶矿卡，则该矿卡会收到急停信号停车。直到收到解锁和行驶指令。

作业区外面有一辆无人驾驶矿卡朝向作业区行驶，在矿上也安装有高精度定位***、矿卡作业管理***、通信***以及保证以上***正常运行的其他设施和***。辅助生产作业***根据矿卡的实时位置以及矿卡轮廓尺寸数据，按照锁定方法中步骤2方法，计算出矿卡的轮廓所包络的区域。如果矿卡的轮廓所包络的区域与作业区存在重叠，则辅助生产作业***通过V2V通信向矿卡发送急停信号。矿卡作业管理***收到急停信号停车，保证了有人驾驶辅助作业车辆在作业时的安全。如图10所示。

司机在作业区完成任务，比如修筑道路结束，车辆可以在该区域安全行驶。司机点击辅助生产作业***界面的解锁按钮。如果该有人驾驶辅助作业车辆设置了多个作业区，并且还未解锁，则辅助生产作业***界面上出现尚未解锁的作业区列表，并在界面地图中显示。司机选中需要解锁的作业区。点击确定按钮。辅助生产作业***按照解锁、解锁仲裁、信息删除的方法，通过V2V向所有车辆发送作业区解锁信号，以及向被急停的无人矿卡发送行驶指令。所有车辆收到作业区解锁信号后，删除本地存储的作业区数据。被急停的无人矿卡收到行驶指令后恢复行驶。作业区解锁结束。

场景2：

在场景1实施例中，作业区未被解锁之前，有人驾驶辅助作业车辆可能出现断电、断网、程序异常退出等故障，导致有人驾驶辅助作业车辆无法判断作业区与无人矿卡的关系，从而无法生成安全控制指令以及发送安全控制指令。在本实施例中，矿卡作业管理***根据自身定位信息，以及存储在矿卡上的作业区信息进行实时处理。按照锁定方法中步骤2方法，计算出矿卡的轮廓所包络的区域。一旦矿卡进入作业区，矿卡自身生成安全控制信息，然后自动执行急停指令，使得矿卡停车。从而解决上述问题，实现即使有人驾驶辅助作业车辆出现严重故障，作业区安全保护功能依然有效。

有人驾驶辅助作业车辆从故障中恢复正常后，辅助生产作业***从本地存储介质中读取作业区信息，以及对应的安全控制信息。恢复成故障之前的状态，从而实现故障恢复后作业区解锁流程的连续。

场景3：

在场景1实施例中，有人驾驶辅助作业车辆1设置并锁定了多个作业区，为了说明本实施例，设置有作业区A和作业区B，而矿卡1同时在作业区A和作业区B内，矿卡2在作业区A内，当有人驾驶辅助作业车辆1解锁作业区A，解锁模块向矿卡1和矿卡2发送作业区A的解锁信息，矿卡1和矿卡2收到作业区A的解锁信息，均从矿卡本地删除作业区A的信息，自身也停止判断是否进入作业区A。另外有人驾驶辅助作业车辆1解锁了作业区A后，还会生成对矿卡1和矿卡2的安全控制指令，但是仲裁管理模块通过解锁仲裁，判断矿卡1还在作业区B内，因此不会对矿卡1发送行驶指令，矿卡1继续保存停止。矿卡2已经不在任何作业区内了，因此解锁有效，向矿卡2发送行驶的控制指令，矿卡2恢复行驶。如图11所示。

本发明提供的一种无人矿山智能辅助作业安全控制方法及***相比常规的远程急停、安全保护圈防碰撞、设置区域为障碍物的方法更安全可靠，反应速度快，并且在发生严重故障，作业区安全保护依然有效。***恢复后依然可以确保安全控制的连续性。

本发明提供的一种无人矿山智能辅助作业安全控制方法及***不仅保证***运行的安全，而且可以在发生严重故障***恢复后安全控制的连续性。防止发生死锁现象。

（1）有人驾驶辅助作业车辆可以任意设置作业区范围，即安全区域范围可根据实际需要设置。

（2）可以同时设置多个作业区域，并进行锁定。

（3）区域锁定以及急停信息实时记忆在本地，解决车辆发生故障、***重启后，锁区、急停的信息不丢失、安全控制依然有效。

（4）作业区域锁定后，车辆发生故障、***重启后，依然可以对被锁定的区域以及无人矿卡进行解锁。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种无人矿山智能辅助作业安全控制***，其特征在于：包括：作业区设置模块、锁定模块、解锁模块、信息管理模块、仲裁管理模块、异常处理模块；

作业区设置模块：用于有人驾驶辅助作业车辆设置一个具有一定形状的作业区域，设置作业区域的几何图形参数，作业区域的id；

锁定模块：用于锁定有人驾驶辅助作业车辆设置的作业区域，将被锁定区域的几何形状、几何图形参数转换成面状地图元素，将其它车辆轮廓的顶点坐标转换成面状地图元素，根据两者的面状地图元素，判断作业区域与其它车辆轮廓重叠情况，如果作业区域与无人矿卡轮廓重叠，无人矿卡获得安全控制信息为急停；如果作业区域与有人驾驶辅助作业车辆轮廓重叠，有人驾驶辅助作业车辆获得安全控制信息为告警；

解锁模块：用于有人驾驶辅助作业车辆从本地存储介质中检索作业区域信息，选择需要解锁的作业区域；根据解锁的作业区域信息从本地存储介质中检索对应的已经发送急停以及告警的车辆列表信息；向其他发过作业区域信息的有人驾驶辅助作业车辆、机群管理***和无人矿卡发送作业区域解锁信号；有人驾驶辅助作业车辆、机群管理***和无人矿卡收到解锁信号后，删除本地存储介质中相应的作业区域信息，并向无人矿卡生成行驶的指令、向有人驾驶辅助作业车辆生成取消警告的指令；

信息管理模块：用于将锁定后的作业区域信息、安全控制信息保存在本地存储介质中；本地保存成功后，向其他有人驾驶辅助作业车辆、机群管理***和无人矿卡发送作业区域信息；其他有人驾驶辅助作业车辆或者无人矿卡收到作业区域信息后，将作业区域信息保存在存储介质中，并将安全控制信息存储在本地存储介质中；当执行完解锁指令后，删除对应的作业区域信息；

仲裁管理模块：用于根据锁定后的作业区域信息，以及安全控制信息，当无人矿卡或者有人驾驶辅助作业车辆只要进入任何一个锁定后的作业区域内，向对应的无人矿卡或者有人驾驶辅助作业车辆发送安全控制信息；当一个作业区域解锁后，只要无人矿卡或者有人驾驶辅助作业车辆不在任何被锁定的作业区域内，则解锁指令有效；

异常处理模块：用于当锁定了作业区域的有人驾驶辅助作业车辆退出后，其它有人驾驶辅助作业车辆或者无人矿卡根据自身存储的锁定后的作业区域与本车轮廓的关系生成安全控制信息，对本车进行安全控制；当有人驾驶辅助作业车辆恢复正常，将从储存介质中读取作业区域信息，以及安全控制信息，安全控制状态恢复至出现严重故障时的安全控制状态。

2.根据权利要求1所述的一种无人矿山智能辅助作业安全控制***，其特征在于：所述作业区域形状采用预设好的几何形状，包含正方形、长方形、圆形；如果需要不规则的形状，则直接在在交互界面的地图上划定某一区域。

3.根据权利要求1所述的一种无人矿山智能辅助作业安全控制***，其特征在于：所述几何图形参数包括：边长或半径、几何中心位置，前方朝向。

4.根据权利要求1所述的一种无人矿山智能辅助作业安全控制***，其特征在于：所述作业区域信息包括作业区域的id、设置作业区的车辆id、边界坐标点集合、几何中心位置、作业区被设置时的时间。

5.根据权利要求1所述的一种无人矿山智能辅助作业安全控制***，其特征在于：所述安全控制信息还包括：发送过急停信息的无人矿卡列表、控制指令、指令发送的时间；发送过告警信息的有人驾驶辅助作业车辆列表、控制指令、指令发送的时间。

6.根据权利要求1所述的一种无人矿山智能辅助作业安全控制***，其特征在于：所述有人驾驶辅助作业车辆之间，有人驾驶辅助作业车辆与无人矿卡之间通过V2V通信。

7.一种无人矿山智能辅助作业安全控制方法，其特征在于：包括如下步骤：

有人驾驶辅助作业车辆设置一定形状的作业区域，并进行锁定；

将被锁定区域的几何形状、几何图形参数转换成面状地图元素，并保存作业区域信息；

将作业区域信息分别发送给其它有人驾驶辅助作业车辆、无人矿卡和机群管理***；

其它有人驾驶辅助作业车辆、无人矿卡和机群管理***将作业区域信息保存在本地；

实时检测作业区域与其它有人驾驶辅助作业车辆、无人矿卡轮廓重叠情况，如果作业区域与无人矿卡轮廓重叠，生成无人矿卡急停的安全控制信息；如果作业区域与有人驾驶辅助作业车辆轮廓重叠，生成有人驾驶辅助作业车辆告警的安全控制信息，并保存安全控制信息；

将安全控制信息发送给相应的有人驾驶辅助作业车辆、无人矿卡；

有人驾驶辅助作业车辆、无人矿卡将安全控制信息保存在本地，并执行安全控制信息；

机群管理***根据作业区域信息为无人矿卡规划避开作业区域的路径；

有人驾驶辅助作业车辆对被锁定的作业区域进行解锁，根据解锁的作业区域信息从本地存储介质中检索对应的已经发送急停以及告警的车辆列表信息；

向其他发送过作业区域信息的有人驾驶辅助作业车辆、机群管理***和无人矿卡发送作业区域解锁信号；

有人驾驶辅助作业车辆、机群管理***和无人矿卡收到解锁信号后，删除本地存储介质中相应的作业区域信息；

只要无人矿卡或者有人驾驶辅助作业车辆不在任何被锁定的作业区域内，生成无人矿卡行驶的安全控制信息、有人驾驶辅助作业车辆取消警告的安全控制信息；

将安全控制信息发送给相应的有人驾驶辅助作业车辆、无人矿卡，删除本地存储的解锁的作业区域信息以及相应的车辆列表信息。

8.根据权利要求7所述的一种无人矿山智能辅助作业安全控制方法，其特征在于：有人驾驶辅助作业车辆锁定了作业区域后发生故障无法工作时，其他车辆读取各自保存的作业区域信息，实时判断本车轮廓与保存的作业区域之间的重叠情况，生成相应的安全控制信息，自动执行控制指令。

9.根据权利要求8所述的一种无人矿山智能辅助作业安全控制方法，其特征在于：当有人驾驶辅助作业车辆从异常中恢复，读取本车存储的作业区域信息以及安全控制信息，恢复到故障之前的状态。

10.根据权利要求7所述的一种无人矿山智能辅助作业安全控制方法，其特征在于：锁定的作业区域可以设置为多个。

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