CN114444857A - 一种露天矿山卸载区域的自动管理*** - Google Patents

一种露天矿山卸载区域的自动管理*** Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种露天矿山卸载区域的自动管理***，通过设置地图管理装置、边缘监测终端和中心管理装置，利用地图管理装置更新露天矿山卸载区域的地图信息并提供地图信息，以指导卸料车辆的自动驾驶，边缘监测终端实时采集露天矿山卸载区域的环境信息并分析环境信息，以得到分析数据，中心管理装置根据分析数据辅助卸料车辆的调度管理、根据环境信息生成地图更新信息并将地图更新信息发送至地图管理装置；即通过边缘监测终端实时采集卸载区域的环境信息并分析，中心管理装置根据各个卸载区域的环境信息综合辅助卸料车辆的调度管理，以提高卸料车辆的运行和装卸效率，并且利用实时采集的环境信息实时更新地图信息，以提高卸料车辆的运行安全性。

Description

一种露天矿山卸载区域的自动管理***
技术领域
本发明涉及露天矿山卸载技术领域，具体涉及一种露天矿山卸载区域的自动管理***。
背景技术
随着自动驾驶技术的不断发展，矿区自动驾驶技术也得到了发展。矿车作业流程包括装载、运输以及卸载，由于矿区的恶劣环境，这些流程中极易产生安全隐患。例如运输途中道路颠簸造成的溜车、侧翻等事故；另外卸土环节中排土场多为20-30米的深沟，车辆侧翻风险极大。
现有的矿山卸载区作业流程自动化水平低，存在着许多亟待解决的问题。首先是效率问题，卸载区中工程机械体型较为庞大，作业车辆存在很多视野盲区，在没有调度的情况下无法得知卸载车位的实时状态，很容易出现交通拥堵的情况，导致作业效率低下；另外就是安全性的问题，矿区作业普遍存在落石、塌方等风险，场地的平整度也影响着车辆的行驶安全，特别是针对矿区自动驾驶车辆。且现有的城市公共停车场的自动化管理***都是基于城市路面建立的，其应用场景与矿区路况区别较大，城市路面的状态相对固定且平稳。因此需要一套完整的卸载区自动化管理***，来提升矿车全自动化作业的效率和安全。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例致力于提供一种露天矿山卸载区域的自动管理***，解决了上述问题。
本发明提供了一种露天矿山卸载区域的自动管理***，包括：地图管理装置，所述地图管理装置用于更新所述露天矿山卸载区域的地图信息并提供所述地图信息至卸料车辆；边缘监测终端，所述边缘监测终端设置于所述露天矿山卸载区域和所述卸料车辆的行驶路径上，用于实时采集所述露天矿山卸载区域的环境信息并分析所述环境信息，以得到分析数据；以及中心管理装置，所述中心管理装置与所述地图管理装置、所述边缘监测终端通信连接，用于根据所述分析数据辅助所述卸料车辆的调度管理、根据所述环境信息生成地图更新信息并将所述地图更新信息发送至所述地图管理装置。
在一实施例中，所述边缘监测终端包括多个，多个所述边缘监测终端分别位于所述露天矿山的多个卸载区域内，以分别采集并分析所述多个卸载区域的环境信息。
在一实施例中，所述边缘监测终端包括：数据采集模块，所述数据采集模块包括多个，且分布于所述露天矿山卸载区域和所述卸料车辆的行驶路径上，用于采集各个数据采集点的环境数据；环境监测模块，所述环境监测模块与所述数据采集模块通信连接，用于根据所述数据采集模块采集的所述环境数据得到所述分析数据；以及通讯模块，所述通讯模块与所述环境监测模块、所述中心管理装置通信连接，用于将所述分析数据发送至所述中心管理装置。
在一实施例中，所述环境监测模块包括车位空满监测单元、路面质量监测单元、地形管理单元、交通流监测单元，所述车位空满监测单元、所述路面质量监测单元、所述地形管理单元、所述交通流监测单元分别与所述数据采集模块通信连接，用于根据所述环境数据分别得到车位空满信息、路面质量信息、地形信息、交通流信息。
在一实施例中，所述数据采集模块包括如下器件中的任一种或多种的组合：相机、激光雷达、毫米波雷达。
在一实施例中，所述边缘监测终端还包括：***运行状态监测模块，所述***运行状态监测模块与所述数据采集模块、所述环境监测模块通信连接，用于监测所述数据采集模块和所述环境监测模块的工作状态。
在一实施例中，所述边缘监测终端还包括：***基建模块，所述***基建模块用于支持所述数据采集模块和所述环境监测模块的工作。
在一实施例中，所述***基建模块包括：供电设备及安装平台；其中，所述供电设备用于为所述数据采集模块和所述环境监测模块提供电能，所述安装平台用于固定安装所述数据采集模块和所述环境监测模块。
在一实施例中，所述地形管理单元将实时采集的地形信息与所述地图信息进行比对以得到所述露天矿山卸载区域的地形变化信息，并将所述地形变化信息发送至所述地图管理装置以更新所述地图信息。
在一实施例中，所述中心管理装置位于云端，所述中心管理装置将所述分析数据发送至云端车辆调度中心以辅助所述卸料车辆的调度管理，且所述中心管理装置监控并管理所述边缘监控终端。
本发明实施例提供的一种露天矿山卸载区域的自动管理***，通过设置地图管理装置、边缘监测终端和中心管理装置，边缘监测终端设置于露天矿山卸载区域和卸料车辆的行驶路径上，中心管理装置与地图管理装置、边缘监测终端通信连接，利用地图管理装置更新露天矿山卸载区域的地图信息并提供地图信息至卸料车辆，以指导卸料车辆的自动驾驶，边缘监测终端实时采集露天矿山卸载区域的环境信息并分析环境信息，以得到分析数据，中心管理装置根据分析数据辅助卸料车辆的调度管理、根据环境信息生成地图更新信息并将地图更新信息发送至地图管理装置；即通过边缘监测终端实时采集卸载区域的环境信息并分析，中心管理装置根据各个卸载区域的环境信息综合辅助卸料车辆的调度管理，以提高卸料车辆的运行和装卸效率，并且利用边缘监测终端采集的环境信息实时更新地图信息，以提高卸料车辆的运行安全性。
附图说明
图1所示为本申请一实施例提供的一种露天矿山卸载区域的自动管理***的结构示意图。
图2所示为本申请一实施例提供的一种边缘监测终端的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
此外，在示例性实施例中，因为相同的参考标记表示具有相同结构的相同部件或相同方法的相同步骤，如果示例性地描述了一实施例，则在其他示例性实施例中仅描述与已描述实施例不同的结构或方法。
在整个说明书及权利要求书中，当一个部件描述为“连接”到另一部件，该一个部件可以“直接连接”到另一部件，或者通过第三部件“电连接”到另一部件。此外，除非明确地进行相反的描述，术语“包括”及其相应术语应仅理解为包括所述部件，而不应该理解为排除任何其他部件。
图1所示为本申请一实施例提供的一种露天矿山卸载区域的自动管理***的结构示意图。如图1所示，该露天矿山卸载区域的自动管理***包括：地图管理装置100、边缘监测终端200和中心管理装置300；其中，地图管理装置100用于更新露天矿山卸载区域的地图信息并提供地图信息至卸料车辆，以指导卸料车辆的自动驾驶，边缘监测终端200设置于露天矿山卸载区域和卸料车辆的行驶路径上，边缘监测终端200实时采集露天矿山卸载区域的环境信息并分析环境信息，以得到分析数据，中心管理装置300与地图管理装置100、边缘监测终端200通信连接，中心管理装置300根据分析数据辅助卸料车辆的调度管理，以提高整个露天矿山卸载区域的自动化管理程度和效率，中心管理装置300根据环境信息生成地图更新信息并将地图更新信息发送至地图管理装置100，以更新地图信息，从而提高地图的精度和实时性。地图管理装置100将场景中相互交互的元素都结构化到全局地图上，记录各个卸载区域的道路信息、车位信息以及安全信息等。由于矿区环境复杂多变，地图信息需要实时更新才能满足使用需求。具体在卸载区自动化管理***中，地图管理装置100主要负责提供实时的卸载车位位置信息，卸载区地形信息以及静态交通标志物信息。由于矿区卸载区会根据作业进度不断向前推进，卸载车位也需要每天更新。地图管理装置100接收中心管理装置300实时发送的地形更新信息，并将这些信息更新到动态图层中，实现矿区环境状况的实时记录。
本发明实施例提供的一种露天矿山卸载区域的自动管理***，通过设置地图管理装置、边缘监测终端和中心管理装置，边缘监测终端设置于露天矿山卸载区域和卸料车辆的行驶路径上，中心管理装置与地图管理装置、边缘监测终端通信连接，利用地图管理装置更新露天矿山卸载区域的地图信息并提供地图信息至卸料车辆，以指导卸料车辆的自动驾驶，边缘监测终端实时采集露天矿山卸载区域的环境信息并分析环境信息，以得到分析数据，中心管理装置根据分析数据辅助卸料车辆的调度管理、根据环境信息生成地图更新信息并将地图更新信息发送至地图管理装置；即通过边缘监测终端实时采集卸载区域的环境信息并分析，中心管理装置根据各个卸载区域的环境信息综合辅助卸料车辆的调度管理，以提高卸料车辆的运行和装卸效率，并且利用边缘监测终端采集的环境信息实时更新地图信息，以提高卸料车辆的运行安全性。
在一实施例中，边缘监测终端200可以包括多个，多个边缘监测终端200分别位于露天矿山的多个卸载区域内，以分别采集并分析多个卸载区域的环境信息。中心管理装置300根据多个边缘监测终端200采集的各个卸载区域的环境信息综合辅助卸料车辆的调度管理，以提高卸料车辆的运行和装卸效率。
图2所示为本申请一实施例提供的一种边缘监测终端的结构示意图。如图2所示，边缘监测终端200可以包括：数据采集模块210、环境监测模块220和通讯模块230；其中，数据采集模块210包括多个，且分布于露天矿山卸载区域和卸料车辆的行驶路径上，用于采集各个数据采集点的环境数据，环境监测模块220与数据采集模块210通信连接，用于根据数据采集模块210采集的环境数据得到分析数据，通讯模块230与环境监测模块220、中心管理装置300通信连接，用于将分析数据发送至中心管理装置300。
在一实施例中，数据采集模块210可以包括如下器件中的任一种或多种的组合：相机、激光雷达、毫米波雷达。数据采集模块210通过在露天矿山卸载区域和卸料车辆的行驶路径上部署相机、激光雷达或者毫米波雷达来采集环境信息，对多源异构传感器(即多个相机、激光雷达或者毫米波雷达为不同来源和不同结构的传感器)进行数据的时间同步处理，以时间同步所有数据，并且对采集的数据进行空间标定对齐(例如图像对齐、拼接等处理)以实现空间同步，另外，还可以对采集的数据进行过滤、清洗等预处理工作，并将处理后的数据发送到环境监测模块220，以提高数据的准确性。通讯模块230将环境监测数据以及***监测数据标准化编码、压缩、封装然后发布到中心管理装置300。
在一实施例中，如图2所示，环境监测模块220可以具体包括车位空满监测单元221、路面质量监测单元222、地形管理单元223、交通流监测单元224，车位空满监测单元221、路面质量监测单元222、地形管理单元223、交通流监测单元224分别与数据采集模块210通信连接，用于根据环境数据分别得到车位空满信息、路面质量信息、地形信息、交通流信息。环境监测模块220利用数据采集模块210返回的数据进行卸载车位空满监测、路面质量监测、卸载区域地形管理以及卸载区域交通流监测等功能，并将环境检测结果发送到通讯模块230。
其中，车位空满监测单元221实时监测卸载区中卸载物料的车位内是否有障碍物、洒落物料等，并以此为依据输出车位空闲信息。在矿车卸载作业过程中，卸料车辆之间无法获取对方的泊车意图，很容易造成冲突；如果等到车辆到达卸载区才进行车位选择，则需要一定延时，且易造成现场拥堵。因此，本申请利用车位空满监测单元221实时监测卸载车位的空满情况，辅助云端车辆调度中心实现对无人驾驶的卸料车辆的有序调度，实现全流程作业。
露天矿山卸载区的路面容易随着卸土、重型工程机械行驶等造成路面坑洼起伏严重，严重影响无人驾驶的卸料车辆的安全性，因此本申请利用路面质量监测单元222对路面平整度进行监测，实时协调现场推土机进行修复。另外，矿区道路容易出现大落石、路面塌陷、泊车挡墙塌方等问题，这也需要实时监测路面的情况，协调车辆及时进行道路修复。利用边缘监测终端实时监测卸载区路面质量，协助调度推土机等车辆进行路面修复，进一步提升无人驾驶的安全性。具体的，路面质量监测单元222利用神经网络技术以及时序点云差分等技术分析场景视频流信息与点云流信息，并利用阈值过滤以及历史数据匹对分析技术判断路面落石区域以及塌方区域，并利用这些信息计算卸载区的可行驶区域供车辆路径规划使用。
在一实施例中，地形管理单元223将实时采集的地形信息与地图信息进行比对以得到露天矿山卸载区域的地形变化信息，并将地形变化信息发送至地图管理装置100以更新地图信息。本申请还利用地形管理单元223实时采集卸载区的地形数据，发布至地图管理装置100，以辅助完成卸载区的地图更新任务。具体的，地形管理单元223将高精度地图模块传入的卸载区地形信息与实时采集的卸载区点云地图相结合，计算出卸载区地形信息的变化情况，以便后续更新到高精度地图中。
本申请还利用交通流监测单元224实时监测卸载区的交通流量，协助云端车辆调度中心对车辆的装卸载任务进行合理安排，以提高露天矿山作业的生产效率。交通流监测单元224将实时监测卸载区车流量变化，采集大量作业数据构建卸载区交通流模型，协助云端调度模块高效的进行车辆调度管理。
在一实施例中，如图2所示，边缘监测终端200还可以包括：***运行状态监测模块240，***运行状态监测模块240与数据采集模块210、环境监测模块220通信连接，用于监测数据采集模块210和环境监测模块220的工作状态。***运行状态监测模块240需要实时监测数据采集模块210的各传感器以及环境监测模块220的工作状态，并将监测结果发通过通讯模块230返回中心管理装置300。
在一实施例中，如图2所示，边缘监测终端200还可以包括：***基建模块250，***基建模块250用于支持数据采集模块210和环境监测模块220的工作。具体的，***基建模块250可以包括：供电设备及安装平台；其中，供电设备用于为数据采集模块210和环境监测模块220提供电能，安装平台用于固定安装数据采集模块210和环境监测模块220。
***基建模块250提供了监测需要的硬件平台，包括供电设备、传感器和计算设备所需要的安装平台。要满足矿山环境数据采集的需求，***基建模块250需要包括但不限于一套稳定的供电设备，具体包括不限于太阳能供电、市电、发电机等，考虑到矿区环境恶劣以及卸载区域的经常变更，使用太阳能供电是更为方便、清洁、低成本的选择。
在一实施例中，中心管理装置300位于云端，中心管理装置300将分析数据发送至云端车辆调度中心以辅助卸料车辆的调度管理，且中心管理装置300监控并管理边缘监控终端200。中心管理装置300位于云端，负责接收并分析矿区内所有边缘监控终端200发布的环境监测信息以及***监测信息。中心管理装置300将接收到的所有环境监测信息进行融合，并将融合后的环境信息(包括车位空满情况、可行驶区域情况以及交通流情况等)发送给云端车辆调度中心，以供其调度车辆高效作业。另一方面，中心管理装置300将地形更新信息发送到地图管理装置100，以供其更新地图信息，保证地图的实时性与有效性。对应边缘监测终端200的***监测信息，中心管理装置300会汇总进入日志***，并实时展示边缘监测终端200各子模块的健康状态。此外。中心管理装置300也支持实时配置各边缘监测终端200的参数，实现边缘监测终端200的远程管理与更新。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种露天矿山卸载区域的自动管理***，其特征在于，包括：
地图管理装置，所述地图管理装置用于更新所述露天矿山卸载区域的地图信息并提供所述地图信息至卸料车辆；
边缘监测终端，所述边缘监测终端设置于所述露天矿山卸载区域和所述卸料车辆的行驶路径上，用于实时采集所述露天矿山卸载区域的环境信息并分析所述环境信息，以得到分析数据；以及
中心管理装置，所述中心管理装置与所述地图管理装置、所述边缘监测终端通信连接，用于根据所述分析数据辅助所述卸料车辆的调度管理、根据所述环境信息生成地图更新信息并将所述地图更新信息发送至所述地图管理装置。
2.根据权利要求1所述的露天矿山卸载区域的自动管理***，其特征在于，所述边缘监测终端包括多个，多个所述边缘监测终端分别位于所述露天矿山的多个卸载区域内，以分别采集并分析所述多个卸载区域的环境信息。
3.根据权利要求1所述的露天矿山卸载区域的自动管理***，其特征在于，所述边缘监测终端包括：
数据采集模块，所述数据采集模块包括多个，且分布于所述露天矿山卸载区域和所述卸料车辆的行驶路径上，用于采集各个数据采集点的环境数据；
环境监测模块，所述环境监测模块与所述数据采集模块通信连接，用于根据所述数据采集模块采集的所述环境数据得到所述分析数据；以及
通讯模块，所述通讯模块与所述环境监测模块、所述中心管理装置通信连接，用于将所述分析数据发送至所述中心管理装置。
4.根据权利要求3所述的露天矿山卸载区域的自动管理***，其特征在于，所述环境监测模块包括车位空满监测单元、路面质量监测单元、地形管理单元、交通流监测单元，所述车位空满监测单元、所述路面质量监测单元、所述地形管理单元、所述交通流监测单元分别与所述数据采集模块通信连接，用于根据所述环境数据分别得到车位空满信息、路面质量信息、地形信息、交通流信息。
5.根据权利要求3所述的露天矿山卸载区域的自动管理***，其特征在于，所述数据采集模块包括如下器件中的任一种或多种的组合：相机、激光雷达、毫米波雷达。
6.根据权利要求3所述的露天矿山卸载区域的自动管理***，其特征在于，所述边缘监测终端还包括：
***运行状态监测模块，所述***运行状态监测模块与所述数据采集模块、所述环境监测模块通信连接，用于监测所述数据采集模块和所述环境监测模块的工作状态。
7.根据权利要求3所述的露天矿山卸载区域的自动管理***，其特征在于，所述边缘监测终端还包括：
***基建模块，所述***基建模块用于支持所述数据采集模块和所述环境监测模块的工作。
8.根据权利要求7所述的露天矿山卸载区域的自动管理***，其特征在于，所述***基建模块包括：供电设备及安装平台；其中，所述供电设备用于为所述数据采集模块和所述环境监测模块提供电能，所述安装平台用于固定安装所述数据采集模块和所述环境监测模块。
9.根据权利要求4所述的露天矿山卸载区域的自动管理***，其特征在于，所述地形管理单元将实时采集的地形信息与所述地图信息进行比对以得到所述露天矿山卸载区域的地形变化信息，并将所述地形变化信息发送至所述地图管理装置以更新所述地图信息。
10.根据权利要求1所述的露天矿山卸载区域的自动管理***，其特征在于，所述中心管理装置位于云端，所述中心管理装置将所述分析数据发送至云端车辆调度中心以辅助所述卸料车辆的调度管理，且所述中心管理装置监控并管理所述边缘监控终端。
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