一种无人卸料小车综合管理系统

摘要

本发明公开一种无人卸料小车综合管理系统，包括数字孪生感知系统，用于通过现场传感器的数据采集，包括料位计、设备电气状态、限位传感器、位移传感器、皮带称和视频联动监控模块；无人化调度系统，用于生成生产任务信息、计算消耗实绩、获取皮带称计量数据和计算配料实绩；自动控制系统，用于控制卸料小车的运行、皮带启停、翻板开合、报警启停和液压制动；无人卸料小车综合管控系统是利用5G高带宽低时延无线网络技术，结合生产设备状态监测数据及料位计，实时管控供料小车，同时提供实时视频联动监控，实现供料小车设备状态、生产作业自动化状态在远程驾驶室可控、可看、可管的综合管控系统，通过内置的供料及车辆调度模型实现无人化作业。

权利要求

1.一种无人卸料小车综合管理系统，其特征在于，包括

数字孪生感知系统，用于通过现场传感器的数据采集，包括料位计、设备电气状态、限位传感器、位移传感器、皮带称和视频联动监控模块；

无人化调度系统，用于生成生产任务信息、计算消耗实绩、获取皮带称计量数据和计算配料实绩；

自动控制系统，用于控制卸料小车的运行、皮带启停、翻板开合、报警启停和液压制动；

网络通讯模块，包括数据采集网、视频网、工控网和生产网；所述数据采集网用于现场传感器数据采集与回传；所述视频网用于现场全角度视频采集与回传；所述生产网，用于生产信息管理、生产任务下发及调度；

应用服务器，用于通过数字孪生感知系统和无人化调度系统获取现场传感器数据、设备运行状态及生产计划；

数字驾驶舱，用于将所述应用服务器输入的相关数据进行展示与管控；所述数字驾驶舱，包括重型卸料车运行状态查看模块，用于显示小车的电源故障、电器故障、集控控制、限位预警、小车位置、电机电流、电机速度和电机健康监测；所述数字驾驶舱，还包括皮带运行状态查看模块，用于显示皮带的电源指示是否正常、皮带电气故障、运行反馈、机旁启动、机旁停止、拉绳开关、皮带轻跑偏、重跑偏、皮带撕裂、皮带打滑检测；

所述视频联动监控模块，用于采集现场生产实时视频数据，包括生产作业监测、行驶安全监测、小车位置监测的视频数据；所述网络通讯模块采用5G网络通讯。

2.根据权利要求1所述的无人卸料小车综合管理系统，其特征在于，所述生产任务信息包括生产任务和执行中的任务信息；所述消耗实绩包括系统整体消耗的电能。

3.根据权利要求1所述的无人卸料小车综合管理系统，其特征在于，

所述自动控制系统，接收指令进行执行，并将所有工作状态进行反馈，完成已设定指令的工作，包括反馈料仓的位置定位、料仓料位的高度和运行的方向功能；卸料小车由小车本体、小车的电机、翻板、料位计、编码电缆、各类传感器、控制按钮、PLC组成。

4.根据权利要求1所述的无人卸料小车综合管理系统，其特征在于，所述网络通讯模块共有两套网络，分视频监控网与数采网，同时接入远程操作台不同的监控显示在各自的显示屏上，通过与之对接的操作平台远程操作设备运行。

说明书

一种无人卸料小车综合管理系统

技术领域

[0001] 本发明涉及卸料小车技术领域，尤其涉及一种无人卸料小车综合管理系统。

背景技术

[0002] 随着远程控制、集中控制管理方法的逐渐深入，对于现场机械设备的管理迫切需要通过远程控制的管理方式逐步实现无人化管理。卸料小车作为生产现场较为核心的设备在日常生产过程中有着非常重要的作用。当前卸料小车多采用人员现场控制的方式执行生产，并对现场生产异常进行及时处置。但是由于工作环境差的问题导致生产管理成本高，迫切需要通过自动化改造结合信息化手段实现供料小车的无人化管理。

发明内容

[0003] 为解决上述背景技术中提出的技术问题，本发明提供一种能够对小车运行的状态、距离、位置、堆场高度的精准反馈，实现远程管控供料，在紧急状态下可以切换手动远程控制作业，接管生产自动化的无人卸料小车综合管理系统。具体技术方案如下：

[0004] 一种无人卸料小车综合管理系统，包括

[0005] 数字孪生感知系统，用于通过现场传感器的数据采集，包括料位计、设备电气状态、限位传感器、位移传感器、皮带称和视频联动监控模块；

[0006] 无人化调度系统，用于生成生产任务信息、计算消耗实绩、获取皮带称计量数据和计算配料实绩；

[0007] 自动控制系统，用于控制卸料小车的运行、皮带启停、翻板开合、报警启停和液压制动；

[0008] 网络通讯模块，包括数据采集网、视频网、工控网和生产网；所述数据采集网用于现场传感器数据采集与回传；所述视频网用于现场全角度视频采集与回传；所述生产网，用于生产信息管理、生产任务下发及调度。

[0009] 进一步地，还包括

[0010] 应用服务器，用于通过数字孪生感知系统和无人化调度系统获取现场传感器数据、设备运行状态及生产计划。

[0011] 进一步地，还包括

[0012] 数字驾驶舱，用于将所述应用服务器输入的相关数据进行展示与管控。

[0013] 进一步地，所述生产任务信息包括生产任务和执行中的任务信息；所述消耗实绩包括系统整体消耗的电能。

[0014] 进一步地，所述自动控制系统，接收指令进行执行，并将所有工作状态进行反馈，完成已设定指令的工作；卸料小车主要由小车本体、小车的电机、翻板、料位计、编码电缆（位置定位）、各类传感器、控制按钮、PLC等组成；完成料仓的位置定位、料仓料位的高度、运行的方向功能。

[0015] 进一步地，所述数字驾驶舱，包括重型卸料车运行状态查看模块，用于显示小车的电源故障、电器故障、集控控制、限位预警、小车位置、电机电流、电机速度和电机健康监测。

[0016] 进一步地，所述数字驾驶舱，还包括皮带运行状态查看模块，用于显示皮带的电源指示是否正常、皮带电气故障、运行反馈、机旁启动、机旁停止、拉绳开关、皮带轻跑偏、重跑偏、皮带撕裂、皮带打滑检测。

[0017] 进一步地，所述视频联动监控模块，用于采集现场生产实时视频数据，包括生产作业监测、行驶安全监测、小车位置监测的视频数据。

[0018] 进一步地，所述网络通讯模块采用5G网络通讯。

[0019] 进一步地，所述网络通讯模块共有两套网络，分视频监控网与数采网，同时接入远程操作台不同的监控显示在各自的显示屏上，通过与之对接的操作平台远程操作设备运行。

[0020] 本发明的有益效果是：无人卸料小车综合管控系统是利用5G高带宽低时延无线网络技术，结合生产设备状态监测数据及料位计，对小车运行的状态、距离、位置的精准反馈，实现远程管控供料，实现生产自动化，操作管理人员可以通过3D数字孪生实时仿真驾驶舱，实时管控供料小车，同时提供实时视频联动监控，实现供料小车设备状态、生产作业自动化状态在远程驾驶室可控、可看、可管的综合管控系统，通过内置的供料及车辆调度模型实现无人化作业。

附图说明

[0021] 图1为本发明一种无人卸料小车综合管理系统的系统结构图。

[0022] 图2为本发明一种无人卸料小车综合管理系统的原理框图。

[0023] 图3为本发明一种无人卸料小车综合管理系统的另一原理框图。

具体实施方式

[0024] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。相反，本发明涵盖任何由权利要求定义的在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本发明有更好的了解，在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。

[0025] 参见图1至图3，本发明提供一种无人卸料小车综合管理系统，包括

[0026] 数字孪生感知系统10，用于通过现场传感器的数据采集，包括料位计、设备电气状态、限位传感器、位移传感器、皮带称和视频联动监控模块；

[0027] 无人化调度系统40，用于生成生产任务信息、计算消耗实绩、获取皮带称计量数据和计算配料实绩；

[0028] 自动控制系统50，用于控制卸料小车的运行、皮带启停、翻板开合、报警启停和液压制动；

[0029] 网络通讯模块60，包括数据采集网61、视频网62、工控网64和生产网63；所述数据采集网61用于现场传感器数据采集与回传；所述视频网62用于现场全角度视频采集与回传；所述生产网63，用于生产信息管理、生产任务下发及调度。

[0030] 在本实施例中，数字孪生感知系统30，用于收集存储所有的传感器数据、下层的各类设备运行状态数据进行存储、分类、数据转发、协议转换等等。主要应用为数据的集中管理，为上层应用提供基础数据。

[0031] 1）传感器包括料位计、皮带称、各种仪器仪表等。

[0032] 2）设备后台数据的存存储、分类、数据转发、协议转换等管理。

[0033] 3）后台服务器为各种设备数据提供后台集中管理，为上层应用提供基础数据，为下层设备运行提供数据源，功能运行指令。完成数据的运算等。

[0034] 4）各种设备通信协议的统一管理，转换、转发。

[0035] 5）方便各类设备的扩展、接入、组网、数据共享及调用。

[0036] 无人化调度系统40，接收指令执行，并将所有工作状态进行反馈，完成已设定指令的工作。具体的，无人调度化系统40用于对接生产系统获取生产订单信息，同步皮带系统作业情况对供料小车进行无人化调度及作业。调度作业过程中自动监测周边环境情况，检测料位计情况自动反馈作业执行进度及状态，当满足供料条件或供料异常后自动进行联动控制。

[0037] 自动控制系统50，用于控制卸料小车运行和启停，并可以对多个卸料小车进行控制，当有运输任务时，设定根据获取的各种数据智能规划运输可执行计划，并通过人工智能算法对运输皮带路径进行择优，转换运输可执行计划，下发到后台服务器，由后台服务器分发给各执行设备。各小车执行设备根据指令自动完成自己区域的作业工作，同时反馈自己工作状态至后台服务器。

[0038] 优选的，还包括应用服务器20，用于通过数字孪生感知系统30和无人化调度系统40获取现场传感器数据、设备运行状态及生产计划。

[0039] 在本实施例中，

[0040] （1）卸料小车综合管理系统软件具有视觉辅助、3D数字孪生驾驶舱及系统管理平台同时分屏呈现；

[0041] （2）应用服务器20内含数字孪生平台，可以对现场设备环境进行实时仿真，对报警、数据、状态进行定位聚焦，一键可聚焦定位查看数据、报警、状态；

[0042] （3）采用小车定位传感器、料位传感器配合，通过PLC逻辑联动本地设备电气控制，可实现料满车走自动供料的生产自动化；

[0043] （4）通用性管理界面，可以实现多台设备一个人管控；

[0044] （5）作业看板，对生产计划状态实时监测，实现生产计划作业结果预测及预警。

[0045] 系统提供实时告警功能，提供实时告警记录的列表查看、查询以及处理功能，告警信息具体包括：告警项、设备、测点、告警大类、告警类型、告警名称、告警内容、告警级别、告警时间、状态、告警处理时效、重复推送频次、重复推送间隔。

[0046] （1）历史告警

[0047] 提供基于超时或者已处理告警（历史）记录的列表查看、查询以及处理功能。

[0048] （2）参数设置

[0049] 提供配置报警处理时效、推送次数、重复推送时间、报警模板功能。

[0050] （3）限值维护

[0051] 维护告警的限值信息，具体包括：编码、名称、描述、颜色、分类，提供新增、删除、编辑、批量删除功能。

[0052] 比如：超高限、高限、预期上限、预期下限、低限、超低限等。

[0053] （4）告警项配置

[0054] 配置告警项与设备关系，设置设备告警限值，具体包括：编码、名称、类型、告警大类、告警类型、重复推送频次、重复推送间隔、延时间隔、短信告警模板、是否需要回执处理、描述、备注。

[0055] 提供新增、删除、编辑、详情查看、查询功能。

[0056] （5）权限配置

[0057] 维护报警权限和报警项关联关系配置，具体包括：编码、分组名称、备注、以及各告警限值对应关联的用户、角色和组织机构。

[0058] 提供新增、删除、编辑、过滤选择功能。

[0059] （6）告警处理

[0060] 用户可以查看相应的告警信息，然后进行事件处理操作，如填写处理的记录和设置状态等，以便实现业务闭环。

[0061] 另外，系统还提供系统管理功能，包括

[0062] （1）用户管理

[0063] 用户信息的管理功能，基本信息包括姓名、账号名称、联系方式、密码、所属部门、账号状态等，提供新增、删除、编辑、详情查看、查询、批量删除、停用、恢复功能。

[0064] （2）部门管理

[0065] 管理组织架构，包括组织名称以及相应的层级关系管理，支持不少于三层的组织结构设置，支持随时新增或者调整组织结构，以树状结构形式展示，提供新增、删除、编辑、查询功能。

[0066] （3）岗位管理

[0067] 配置系统用户所属担任职务，提供新增、删除、编辑、查询功能。

[0068] （4）角色管理

[0069] 用户角色管理，由管理员进行统一的维护和管理，结合系统功能菜单，划分类型以便进行功能权限的分配，提供新增、删除、编辑、详情查看、查询、批量删除、设置功能。

[0070] （5）菜单管理

[0071] 配置系统菜单，操作权限，按钮权限标识，提供新增、删除、编辑、查询、批量删除、设置功能。

[0072] （6）数据字典

[0073] 管理系统下拉选项以及系统涉及的一些数据字典，包括新增、删除、编辑、详情查看、查询、批量删除功能。

[0074] （7）参数设置

[0075] 管理系统相关参数配置，包括新增、删除、编辑、详情查看、查询、批量删除功能。

[0076] （8）日志管理

[0077] 管理系统操作的日志记录，包括用户的所有操作记录以及查看数据的记录、IP、时间等信息，提供详情查看、查询功能。

[0078] 另外，系统还提供监控功能，包括

[0079] （1）在线用户

[0080] 当前系统中活跃用户状态监控，可对在线用户进行下线操作。

[0081] （2）定时任务

[0082] 在线（添加、修改、删除)任务调度包含执行结果日志。

[0083] （3）数据监控

[0084] 监视当期系统数据库连接池状态，可进行分析SQL找出系统性能瓶颈。

[0085] （4）服务监控

[0086] 监视当前系统CPU、内存、磁盘、堆栈等相关信息。

[0087] （5）缓存监控

[0088] 对系统的缓存信息查询，命令统计等。

[0089] （6）缓存列表

[0090] 查看系统中所有缓存的信息，提供新增、删除、编辑、查询、更新缓存等功能。

[0091] 优选的，还包括数字驾驶舱10，用于将所述应用服务器输入的相关数据进行展示与管控。

[0092] 在本实施例中，数字驾驶舱10可以显示

[0093] 1）可对多个卸料小车的运行的功能状态的显示、查询。

[0094] 2）可设定多个卸料小车的联合作业运行，独立运行。

[0095] 3）可对接现有皮带系统的能力，及第三方其它软件平台。

[0096] 4）当有运输任务时，智能显示可运输的皮带路径，正在作业的皮带，闲置的运力等，规划运输能力、周期、时间。

[0097] 5）单一运输可根据流量完成计算运输的时间。

[0098] 6）运输的始点（堆场、码头等），终点（堆场、卸料小车的卸料仓库）。

[0099] 优选的，所述生产任务信息包括生产任务和执行中的任务信息；所述消耗实绩包括系统整体消耗的电能。

[0100] 在本实施例中，生产任务显示包括如下：

[0101]

[0102] 优选的，所述自动控制系统50，接收指令进行执行，并将所有工作状态进行反馈，完成已设定指令的工作；卸料小车主要由小车本体、小车的电机、翻板、料位计、编码电缆（位置定位）、各类传感器、控制按钮、PLC等组成；完成料仓的位置定位、料仓料位的高度、运行的方向功能。

[0103] 优选的，所述数字驾驶舱10，包括重型卸料车运行状态查看模块，用于显示小车的电源故障、电器故障、集控控制、限位预警、小车位置、电机电流、电机速度和电机健康监测。

[0104] 优选的，所述数字驾驶舱10，还包括皮带运行状态查看模块，用于显示皮带的电源指示是否正常、皮带电气故障、运行反馈、机旁启动、机旁停止、拉绳开关、皮带轻跑偏、重跑偏、皮带撕裂、皮带打滑检测。

[0105] 在本实施例中，实时仿真供料小车设备、工作场景，通过现实场景中的传感数据监测、实时视频监测，可以将各项数据信息汇总到这个模拟场景中，让使用者可以通过可视化大屏中的仿真场景查看真实场景中的各种信息，或是控制真实场景中的卸料小车，视觉、听觉与传达传感器相结合，提供全新的监控手段为操作员提供身临其境的直观操控感受。

[0106] 优选的，所述视频联动监控模块，用于采集现场生产实时视频数据，包括生产作业监测、行驶安全监测、小车位置监测的视频数据。

[0107] 在本实施例中，本系统基于5G专网通过5G CPE终端，将生产作业、行驶安全、位置监测视频，实时回传视频云平台，远程操作台配套NVR，显示器实时显示生产作业、行驶安全、位置监测视频，为远程操作提供视觉辅助。

[0108] （1）生产作业实时视频

[0109] 皮带下料斗翻板处和料仓下料口安装高清摄像机，监测下料斗翻板下料状态和料仓槽存实时状态。

[0110] （2）行驶安全监测

[0111] 小车上向东、向西行驶方向，安装高清摄像机，实时监测小车运行方向视频，确保小车启动行驶时前方无巡检人员或作业人员，确保行驶的安全；

[0112] （3）小车位置监测

[0113] 小车上安装可监测，地面仓位的安装高清摄像机，跟随监测小车行驶，为驾驶员提供小车到达卸料位置的视觉确认。

[0114] 优选的，所述网络通讯模块采用5G网络通讯。

[0115] 在本实施例中，5G 网络为

[0116] （1）5G网络性能

[0117] 采用5G SA 700M及2.6G频段多基站组网，即可实现专网无缝覆盖独立组建专网，实现本地业务接入、汇聚，并卸载至内网，与公众用户完全隔离。本地业务在厂区内支持基站间平滑切换，公网业务可按正常流程在厂区内外基站间切换。

[0118] （2）高安全可靠的混合专网

[0119] 5G专网下沉至本地，回传时延低于50ms，且受5G智简边缘计算模块纳管的专网基站具备惯性运行能力，访问公网的传输路由中断不影响本地业务回传，可保证专网基站业务平稳运行。组网结构上，采用5G智简边缘基站与5G共享UPF两种分流方案，利用SPN上行环路进行主备数据链路容灾。

[0120] 根据以上网络连接及接入方式，可方便接入现有网络实现远程操作，卸料小车共有两套网络，分视频监控网与数采网，同时接入远程操作台不同的监控显示在各自的显示屏上，通过与之对接的操作平台远程操作设备运行，具体参见图2。

[0121] 无人卸料小车综合管控系统是利用5G高带宽低时延无线网络技术，PLC结合生产设备状态监测数据及料位计，对小车运行的状态、距离、位置、堆场高度的精准反馈，实现远程管控供料，在紧急状态下可以切换手动远程控制作业，接管生产自动化，操作管理人员可以通过3D数字孪生实时仿真驾驶舱，实时管控供料小车，同时提供实时视频联动监控，实现供料小车设备状态、生产作业自动化状态在远程驾驶室可控、可看、可管的综合管控系统，通过内置的供料及车辆调度模型实现无人化作业，可广泛应用于冶金、码头、矿山等工业生产领域。

[0122] 生产自动化远程控制作为重要的生产管理手段，通过本系统的部署实施可以达到以下应用效果：

[0123] (1)实现远程/自动控制设备，减少现场作业人员。(2)实现远程监测，对设备参数以及运行状况能够实时监测。(3)能够对设备集中管理和控制，方便节省时间。(4)具有预警、报警功能，及时通知用户，帮助快速发现问题解决故障，防止设备出现更大的问题，减低维修成本的同时可降低人员人身安全概率。(5)对设备运行工作的情况和数据、故障报警等进行记录，当需要查阅的时候，就能够立马查询的到。 (6)能够进行远程操作控制，无需人员在现场就能够实现对设备的管理、调试、控制，打破了时间和空间上的限制。 (7)除了远程控制外，当设备发生故障的时候，远程的进行诊断，对处理记录存储为数据分析作基础，节省了维修人员在查找故障原因上花费的时间。

[0124] 以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征以及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。