本发明属于运输技术领域，具体涉及一种基于5g技术的有轨电机车自动运输系统。
背景技术：
金属、非金属矿山存在井下潮湿、高温、粉尘等因素使得工作环境比较恶劣，存在较多的不稳定性与不安全隐患,造成传统人工驾驶电机车工作效率低下。
矿井机车运输担负着运行频繁、运输量大、运行距离长的艰巨运输任务，是矿山生产运输的重要环节。由于矿井条件恶劣、光线昏暗、机车司机视线容易受阻，机车司机注意力稍不集中，就会造成机车追尾、相撞等安全事故的发生。
矿井通信系统落后，地面指挥人员与矿井人员信息不能及时沟通，调度人员难以掌握运输车辆的分布及作业情况，不能高效率的运输，若发生事故不能及时进行救援，严重影响了矿区的生产效率和操作人员人身安全。
技术实现要素：
为了克服现有技术领域存在的上述技术问题，本发明的目的在于，提供一种基于5g技术的有轨电机车自动运输系统，实现井下电机车智能运行,提高电机车运行效率。
本发明提供的一种基于5g技术的有轨电机车自动运输系统，包括自动运输电机车、电机车控制系统、5g信号接收与转换设备cpe、受电弓、矿车、5g天线、5g传输馈线、5g基站rru、电脑终端、道岔控制plc子站、同步电磁铁，所述电机车与矿车连接，主要用于进行矿车的牵引，所述电机车驾驶室内固定安装电机车控制系统，所述电机车控制系统内置plc控制器，对车载传感器采集到的电机车位置、电机车运行速度、电机车运行方式、电机车运行电流、电机车架线电压等数据进行处理，判断电机车运行状态并做出对应的响应控制，如加速、减速、刹车等，所述电机车车头顶部设有5g信号接收与转换设备cpe，所述5g信号接收与转换设备cpe将巷道内的5g信号转换为有线网络信号传输到电机车控制系统进行数据交换，所述电机车车体上安装受电弓，所述受电弓从直流架线上引入直流电源，驱动电机车电机，所述矿车用于井下矿石与废石的运输，根据运输任务增加或减少数量，距离电机车最近的矿车上安装位置检测编码器，所述位置检测编码器根据编码器脉冲数判断行进的位置及速度，是电机车定位的重要手段，所述同步电磁铁埋设在运输巷道提前测量好的固定位置，对电机车进行位置同步监测，保证位置监测的准确性，运输巷道中道岔处安装道岔控制plc子站，所述道岔控制plc子站根据系统运行状态对道岔进行调整，保证运输的畅通，运输巷道全程覆盖5g网络进行通讯传输，布置5g天线用于发射5g信号进行巷道内的5g信号覆盖，传输距离100m，所述5g天线与5g传输馈线连接，所述5g传输馈线用于5grru基站到5g天线之间的信号传输，有效传输距离100m，距离超过100m后，距离越远传输信号衰减越大，所述5g传输馈线连接5g基站rru，所述5g基站rru将光纤传输的5g信号转换为无线信号经过天线传输覆盖或将天线收到的5g信号转换成有线传输，输送至上一级进行处理，所述5g基站rru连接plc控制主站，所述plc控制主站将各个子站或传感器采集到的信息进行集中处理，根据采集数据判断系统状态并做出响应的控制响应，保证系统正常的运行，所述plc控制主站连接电脑终端，所述电脑终端用于地表远程监控与控制，保证系统运行状态正常，同时对一些运行参数进行实时显示、报警显示。
基于5g技术的有轨电机车自动运输系统，运行及控制过程如下：一、系统启动后首先进行自检，判断电机车所在的位置及各部位是否正常：如不正常则进行声光报警，提示异常部位进行处理；如一切正常，操作人员在电脑终端选择运输方式（运矿石、运废石），然后一键启动；二、矿石装载：道岔控制plc子站根据选择的运输方式调整电机车道岔位置，保证运输顺利进行，第一列电机车自动朝装载站方向运行，将相关区域占用，其它车辆禁止进入该区域并自动行驶到车场等待，第一列电机车到达装载站，第二辆矿车停在装载站正下方，此时装载站阻车器关闭，防止电机车溜车，装载站传感器检测到电机车到达且已经进入装载位置后，自动启动放矿机进行放矿，放矿结束后阻车器打开，电机车自动前行至下节车厢装矿位置重复之前的动作，直至整列车装载完毕；三、矿石输送：装载站检测整列车装载完毕后发出开车信号，电机车收到信号后启动；四、矿石卸载：到达卸载站同步点后电机车速度缓慢降至1m/s，进入卸载站匀速卸矿，直至到达卸载完成同步点完成一次装卸流程。
所述电机车启动后缓慢加速行驶，以1.5m/s的速度行进直至经过副井弯道，进入直轨道后再次加速至3m/s匀速运行，并对运行速度进行动态调节，如行进速度超过设定速度3m/s,则自动投入能耗制动进行减速；如遇到突发情况则立即投入液压制动将电机车轮抱死，强制减速。
所述电机车前后加装广角视频监控摄像头，将视频信息实时传输至电脑终端进行全面有效和灵活的监测。
所述电机车定位控制过程如下：系统启动后位置检测编码器读取当前位置脉冲数p，然后读取指令脉冲数c，将两个脉冲数值相互比较，根据是否在误差范围之内判断电机车调整方向。
本发明提供的一种基于5g技术的有轨电机车自动运输系统，其有益效果在于，电机车驾驶系统应用自动控制技术,以工业以太网络和5g网络为传输途径,综合轨道运输监控、机车精确定位、视频处理、自动装载和机车调度,实现井下电机车智能运行,提高电机车运行效率,降低矿料运输成本,缓解井下安全生产的压力，推进智能化与智慧化建设；改变原先的手动控制系统，采用plc可编程控制器对电机车运行中的相关数据进行采集与分析处理，控制电机车的运行，实现自动行驶；矿石溜井，废石溜井处振动放矿机，液压驱动的闸板、阻车器与电机车进行自动控制改造，与电机车进行联动；根据采集到的位置数据信息，进行运算处理后作出对应的控制响应，实现放矿机自动放矿，电机车自动牵引矿车装矿；运输巷道中道岔加装可编程控制器与电机车联动，根据运输物料的种类进行动作与调节，保证卸料的准确性；为保证电机车运行过程中的可靠性，巷道全程覆盖5g网络进行通讯传输，同时电机车前后加装广角视频监控摄像头，将视频信息实时传输至信息中心进行全面有效和灵活的监测。
附图说明
图1是本发明一个实施例的整体结构示意图；
图2是定位控制流程图；
图3是运输系统运行控制流程图；
图中标注：
1.电机车；2.电机车控制系统；3.5g信号接收与转换设备cpe；4.受电弓；5.矿车；6.5g天线；7.5g传输馈线；8.5g基站rru；9.plc控制主站；10.电脑终端；11.道岔控制plc子站；12.同步电磁铁；13.位置检测编码器；14.广角视频监控摄像头。
具体实施方式
下面参照附图，结合一个实施例，对本发明提供的一种基于5g技术的有轨电机车自动运输系统进行详细的说明。
实施例
参照图1，本实施例的一种基于5g技术的有轨电机车自动运输系统，一种基于5g技术的有轨电机车自动运输系统，包括自动运输用的电机车1、电机车控制系统2、5g信号接收与转换设备cpe3、受电弓4、矿车5、5g天线6、5g传输馈线7、5g基站rru8、电脑终端10、道岔控制plc子站11、同步电磁铁12，所述电机车1与矿车5连接，主要用于进行矿车的牵引，所述电机车1驾驶室内固定安装电机车控制系统2，所述电机车控制系统2内置plc控制器，对车载传感器采集到的电机车位置、电机车运行速度、电机车运行方式、电机车运行电流、电机车架线电压等数据进行处理，判断电机车运行状态并做出对应的响应控制，如加速、减速、刹车等，所述电机车1车头顶部设有5g信号接收与转换设备cpe3，所述5g信号接收与转换设备cpe3将巷道内的5g信号转换为有线网络信号传输到电机车控制系统进行数据交换，所述电机车1车体上安装受电弓4，所述受电弓4从直流架线上引入直流电源，驱动电机车电机，所述矿车5用于井下矿石与废石的运输，根据运输任务增加或减少数量，距离电机车1最近的矿车上安装位置检测编码器13，所述位置检测编码器13根据编码器脉冲数判断行进的位置及速度，是电机车定位的重要手段，所述同步电磁铁12埋设在运输巷道提前测量好的固定位置，对电机车1进行位置同步监测，保证位置监测的准确性，运输巷道中道岔处安装道岔控制plc子站11，所述道岔控制plc子站11根据系统运行状态对道岔进行调整，保证运输的畅通，运输巷道全程覆盖5g网络进行通讯传输，布置5g天线6用于发射5g信号进行巷道内的5g信号覆盖，传输距离100m，所述5g天线6与5g传输馈线7连接，所述5g传输馈线7用于5grru基站到5g天线之间的信号传输，有效传输距离100m，距离超过100m后，距离越远传输信号衰减越大，所述5g传输馈线7连接5g基站rru8，所述5g基站rru8将光纤传输的5g信号转换为无线信号经过天线传输覆盖或将天线收到的5g信号转换成有线传输，输送至上一级进行处理，所述5g基站rru8连接plc控制主站9，所述plc控制主站9将各个子站或传感器采集到的信息进行集中处理，根据采集数据判断系统状态并做出响应的控制响应，保证系统正常的运行，所述plc控制主站9连接电脑终端10，所述电脑终端10用于地表远程监控与控制，保证系统运行状态正常，同时对一些运行参数进行实时显示、报警显示。
参照图3，基于5g技术的有轨电机车自动运输系统，运行及控制过程如下：一、系统启动后首先进行自检准备，判断状态是自动运行还是手动运行状态，进入自动运行状态后对igbt进行故障检测，如果出现故障则进行报警提示，进行故障处理，等待故障处理完毕后复位，检测完毕后开始启动，判断电机车所在的位置及各部位是否正常：各部位如不正常则进行声光报警，提示异常部位进行处理；如一切正常，操作人员在电脑终端选择运输方式比如运矿石、运废石，然后一键启动，根据电机车定位控制进行定位停车；二、矿石装载：道岔控制plc子站根据选择的运输方式调整电机车道岔位置，判断电机车电机转向，左行或者右行，然后加速行驶5s使速度达到3m/s，并控制速度保持3m/s匀速运行，保证运输顺利进行，第一列电机车根据判断的运行方向自动朝装载站方向运行，将相关区域占用，其它车辆禁止进入该区域并自动行驶到车场等待，第一列电机车到达装载站，第二辆矿车停在装载站正下方，此时装载站阻车器关闭，防止电机车溜车，装载站传感器检测到电机车到达且已经进入装载位置后，自动启动放矿机进行放矿，放矿结束后阻车器打开，电机车自动前行至下节车厢装矿位置重复之前的动作，直至整列车装载完毕；三、矿石输送：装载站检测整列车装载完毕后发出开车信号，电机车收到信号后启动；四、矿石卸载：到达卸载站同步点，进行停车时，先减速行驶5s，电机车速度缓慢降至1m/s至0.2m/s后逐渐停止运行，最终停车，进入卸载站匀速卸矿，直至到达卸载完成同步点完成一次装卸流程。
所述电机车启动后缓慢加速行驶，以1.5m/s的速度行进直至经过副井弯道，进入直轨道后再次加速至3m/s匀速运行，并对运行速度进行动态调节，如行进速度超过设定速度3m/s,则自动投入能耗制动进行减速；如遇到突发情况则立即投入液压制动将电机车轮抱死，强制减速。
所述电机车前后加装广角视频监控摄像头，将视频信息实时传输至电脑终端进行全面有效和灵活的监测。
参照图2，所述电机车定位控制过程如下：系统启动后位置检测编码器读取当前位置脉冲数p，然后读取指令脉冲数c，将两个脉冲数值相互比较，根据是否在误差范围之内判断电机车调整方向：如果当前位置脉冲数p＞指令脉冲数c 允差，则电动机逆转带动电机车后退，直至当前位置脉冲数p=指令脉冲数c 允差时停车；如果当前位置脉冲数p＜指令脉冲数c 允差，则电动机正转带动电机车前进，直至当前位置脉冲数p=指令脉冲数c 允差时停车。
电机车在运行过程中，通过位置检测编码器进行检测控制，如果超速则投入能耗制动进行减速，运行至卸载站同步点后降速至1m/s进入卸载站匀速卸矿，完成一个装、运、卸流程。多列电机车相互交替运行，保证运输的高效性与连续性。
1.一种基于5g技术的有轨电机车自动运输系统，其特征在于：包括自动运输用的电机车（1）、电机车控制系统（2）、5g信号接收与转换设备cpe（3）、受电弓（4）、矿车（5）、5g天线（6）、5g传输馈线（7）、5g基站rru（8）、电脑终端（10）、道岔控制plc子站（11）、同步电磁铁（12），所述电机车（1）与矿车（5）连接，主要用于进行矿车的牵引，所述电机车（1）驾驶室内固定安装电机车控制系统（2），所述电机车控制系统（2）内置plc控制器，对电机车上所配置车载传感器采集到的电机车位置、电机车运行速度、电机车运行方式、电机车运行电流、电机车架线电压等数据进行处理，判断电机车运行状态并做出对应的响应控制，所述电机车（1）车头顶部设有5g信号接收与转换设备cpe（3），所述5g信号接收与转换设备cpe（3）将巷道内的5g信号转换为有线网络信号传输到电机车控制系统进行数据交换，所述电机车（1）车体上安装受电弓（4），所述受电弓（4）从直流架线上引入直流电源，驱动电机车电机，所述矿车（5）用于井下矿石与废石的运输，根据运输任务增加或减少数量，距离电机车（1）最近的矿车上安装位置检测编码器（13），所述位置检测编码器（13）根据编码器脉冲数判断行进的位置及速度，所述同步电磁铁（12）埋设在运输巷道提前测量好的固定位置，对电机车（1）进行位置同步监测，保证位置监测的准确性，运输巷道中道岔处安装道岔控制plc子站（11），所述道岔控制plc子站（11）根据系统运行状态对道岔进行调整，保证运输的畅通，运输巷道全程覆盖5g网络进行通讯传输，布置5g天线（6）用于发射5g信号进行巷道内的5g信号覆盖，传输距离100m，所述5g天线（6）与5g传输馈线（7）连接，所述5g传输馈线（7）用于5grru基站到5g天线之间的信号传输，有效传输距离100m所述5g传输馈线（7）连接5g基站rru（8），所述5g基站rru（8）将光纤传输的5g信号转换为无线信号经过天线传输覆盖或将天线收到的5g信号转换成有线传输，输送至上一级进行处理，所述5g基站rru（8）连接plc控制主站（9），所述plc控制主站（9）将各个子站或传感器采集到的信息进行集中处理，根据采集数据判断系统状态并做出响应的控制响应，保证系统正常的运行，所述plc控制主站（9）连接电脑终端（10），所述电脑终端（10）用于地表远程监控与控制，保证系统运行状态正常，同时对一些运行参数进行实时显示、报警显示。
2.根据权利要求1所述的一种基于5g技术的有轨电机车自动运输系统，其特征在于：运行及控制过程如下：一、系统启动后首先进行自检，判断电机车所在的位置及各部位是否正常：如不正常则进行声光报警，提示异常部位进行处理；如一切正常，操作人员在电脑终端选择运输方式，然后一键启动；二、矿石装载：道岔控制plc子站根据选择的运输方式调整电机车道岔位置，第一列电机车自动朝装载站方向运行，将相关区域占用，其它车辆禁止进入该区域并自动行驶到车场等待，第一列电机车到达装载站，第二辆矿车停在装载站正下方，此时装载站阻车器关闭，防止电机车溜车，装载站传感器检测到电机车到达且已经进入装载位置后，自动启动放矿机进行放矿，放矿结束后阻车器打开，电机车自动前行至下节车厢装矿位置重复之前的动作，直至整列车装载完毕；三、矿石输送：装载站检测整列车装载完毕后发出开车信号，电机车收到信号后启动；四、矿石卸载：到达卸载站同步点后电机车速度缓慢降至1m/s，进入卸载站匀速卸矿，直至到达卸载完成同步点完成一次装卸流程。
3.根据权利要求2所述的一种基于5g技术的有轨电机车自动运输系统，其特征在于：所述电机车启动后缓慢加速行驶，以1.5m/s的速度行进直至经过副井弯道，进入直轨道后再次加速至3m/s匀速运行，并对运行速度进行动态调节。
4.根据权利要求1所述的一种基于5g技术的有轨电机车自动运输系统，其特征在于：所述电机车前后加装广角视频监控摄像头（14）。
5.根据权利要求2所述的一种基于5g技术的有轨电机车自动运输系统，其特征在于：所述电机车定位控制过程如下：系统启动后位置检测编码器读取当前位置脉冲数p，然后读取指令脉冲数c，将两个脉冲数值相互比较，根据是否在误差范围之内判断电机车调整方向。
技术总结