第1章系统介绍

1.1概述

随着水路运输业的迅速发展，现代港口的规模和吞吐量不断下降，港口内各种装卸设​​备的数量持续减少。如何有效和可靠地使用这种类型的装卸设备是各种港口单位关注的问题。主要港口装卸设备，也称为悬臂堆取料机，是散货场操作的核心设备。这是一种将堆放和回收结合在一起的机器，即用于挖掘和堆放煤，矿石，沙子和其他松散物料的高效机器。它不仅适用于电站，还适用于码头和港口。大多数用于运送煤炭和散装物料的码头和港口都被使用。的使用，大大缩短了堆放时间，提高了工作效率，减轻了工人的劳动强度。

为了提高装卸均质化操作的效率和安全性，有必要确保堆垛机和取料机具有位置标识和位置，并自动确定每个的起点，终点和位置跟踪物料层，末端存储，物料流对中，电缆保护以及整个机器的手动堆放和回收，可实现平稳高效的手动堆放和回收操作。同时，中央控制室可以监视操作过程。因此，有必要连续跟踪堆垛机和取料机的位置，并实时监测悬臂的三维位置，以解决堆垛和取料作业中空间防撞的困境。

1.2主机当前采用的定位方法

目前，堆垛机和取料机的位置测量大多采用人眼定位，光电编码器（光学代码盘），行程限位开关和RFID。这些位置检查方法都有一定的缺陷，具体表现如下：

1)人眼的定位受眼睛的健康和精神状态的限制，对环境的影响相对较大，工作时间长；

2)光电编码器设备，整个设备安装在驱动电机前面的金属套管中。盘形蜗杆和定位蜗杆是渐开线，编码器由驱动轴驱动。盘形蜗杆的周长与定位车辆的驱动小齿轮的周长相同。编码器由传动蜗杆通过减速器和联轴器从下到上驱动，实现定位车的位置测量。车轮锁定时，光电编码器装置会产生累积偏差，并且机械接触的工作方式为相对定位；

3)基于时间延迟原理来估计被测物体的距离。在不干净的环境中，它将失去功能。轨道的沉降会导致汽车运动和晃动，从而使反射器的目标位置不准确，并且还会导致位置测量不准确；

4)因为步行限位开关是点定位的，所以有一个盲点可以连续测量位置；

5)RFID方法是无线点定位，存在漏读现象，并且延迟大。通常用作旋转编码器的辅助校准；

因此，大多数这类传感器的灵敏度低，寿命短，故障率高，可靠性低，操作复杂，并且在检查位置时存在滑环（即失控），导致半自动操作和完全手动操作无法可靠，稳定地操作。

1.3悬臂使用的测量技术

通常，悬臂空间位置反馈是通过使用步行堆取料机，旋转和俯仰的三个旋转编码器估算的。估计悬臂的空间位置的过程非常复杂。估算过程需要与步行，俯仰和旋转结合在一起。两个编码器的数值是在空间中建模的，并且三个编码器具有不同程度的偏差，这会导致累积误差，因此悬臂空间坐标的精度不高。现有的防撞方法是判断两个堆垛机和取料机是否在同一堆场中。如果两个堆垛机和取料机不在同一堆场中，则它们可以正常运行。当两个堆垛机和取料机进入堆场进行操作时，它们将同时锁定两个堆垛机和取料机，使它们无法工作，从而防止了堆垛机和取料机之间的冲突，从而严重影响堆放。馈线。

由于上述原因，当前使用手动监视来防止空间碰撞。现有的防撞方法难以有效地防止堆垛机和取料机的空间防撞问题，从而使两个堆垛机和取料机无法在同一货场中同时安全运行，严重影响效率。

1.4 GNSS定位技术

此系统使用参考站来构建货场中的适当位置，并且GPS移动站安装在回转中心的中心，悬臂的中间或堆垛机的后部中心-取料器。可以通过GPS位置信息和空间几何算法获得两个堆叠器和取料器之间的最小距离，从而可以判断堆叠器和取料器之间发生碰撞的可能性，从而使操作员可以进行相应的处理。该系统可以实时估算堆垛机和取料机悬臂的相对位置和距离，实现同一堆场中多个堆垛机和取料机的安全运行。该系统包括：参考站系统，流动站系统和监视软件系统。

第二章系统实现的功能和功效

使用该系统后，进行数据采集和空间几何算法，然后将估计结果传输到PLC，并对主机的精确位置测量和防撞控制进行估计和报告出来。悬臂旋转角和俯仰角也可以测量。明显。不仅解决了其他位移传感器位置不正确来检查主机位置的问题，而且节省了用于测量悬臂旋转角和俯仰角的传感器，消除了数据测量中间转换的偏差，提高数据准确性。同时，计算过程简单直观，可以实现同一地点的多个堆垛机和取料机的同时运行，实时监控每个悬臂之间的最小距离，防止碰撞，提高安全性和工作效率，并且可以用于多种类型的堆叠器。取料机将同一现场作业的效率提高了约80％，并且可以实现无人操作。

1、准确测量堆垛机和取料机的行进位置和装载位置；

2、堆叠器和回收器可以手动运行，并自动堆叠和回收；

3、实现位置互锁，可以避免道路跌落或两端碰撞；

4、与堆高机和取料机的小皮带联锁控制，以防止混合，错误的物料和物料堵塞事故；

5、可以进行鳞状堆积和预混合操作，以提高原料组成的均匀性并减少细碳化物；

6、实现堆取料机的远程监控功能；

7、结合皮带秤数据以数字方式管理货场库存；

8、严格控制堆料的形状和回收规律，可以大大增加堆场的储存能力并提高堆场的利用率。

9、可变起点和固定终点过程可以使桩的横截面变为圆形，从而减少了端部物料的形成和浪费，同时减少了起重机进入现场的工作量

第3章系统架构构建

3.1基站系统

参考站系统为每个堆叠器和回收器提供差分数据机械加工，这是整个系统的控制部分。其工作原理是基站的卫星接收机通过光纤，无线电，GPRS或WIFI将自身获得的高精度定位数据发送给堆叠机和取料机的卫星接收机。卫星接收机利用自己的定位方法，计算出数据与参考站的差分数据之差，最后得到厘米级的定位数据。

基站差分系统主要包括基站GNSS卫星接收机和差分数据无线电。为了确保整个系统的定位精度及其全天候使用，作为整个系统参考的参考站必须建在干扰少，基础稳定的位置。一般来说，基站系统建在宽阔的房屋的屋顶上，而独立的基站则必须采取防雷措施。

参考站观景台

3.2流动站系统

每个堆叠器和取料机上均安装了两个流动站，流动站卫星接收器天线分别放置在主机的回转中心和​​悬臂的中部或后部的中心。这两个移动站实时监视空间的三维坐标信息钣金展开，并估计每个堆叠器和取料机的位置，间距和角度信息，并通过数据链路将其发送到控制室中的PLC主机。根据“直线”的原理，中央控制PLC可以实时知道堆取料机主机旋转中心轴和堆取料机悬臂后轴的轴位置。成对比较相邻的堆垛机和取料机，以计算它们之间的安全距离以及动臂俯仰和旋转的最大角度。一旦相邻的堆垛机与取料机之间的距离大于安全距离，或者旋转角度或俯仰角度超过安全角度，软件将手动向操作员发送报告信息和停机信号，以防止发生事故。

通过RTK方法测量的悬臂位置信息可以精确到厘米级，并且不受车辆自身的车轮锁止以及其他编码器的累积误差的影响。它比现有的防冲突方法更准确，更有效。由于使用了悬臂空间位置反馈，克服了现有技术中行走，旋转和俯仰三种编码器的数值估计所引起的误差累积问题。

3.3监控软件系统

系统监视软件的主要功能是负责人机交互，并以最直观的方式在上部计算机屏幕上显示整个堆场中所有设备的运行状态。中央控制室的管理人员可以实时监控堆场。对生产进行监视和管理，以防止发生生产事故并提高操作效率和堆垛精度。

第4章系统主要设备组成

4.1三维坐标卫星接收机

SOLD-DQL-RTK-01三维坐标卫星接收机是我公司为露天堆场，取料机的无人操作和建造而设计的一种多卫星，多频，鲁棒的工业级高防护装置。防撞系统等级GNSS卫星接收器。内置的国际顶级Trimble图形卡可以接收来自北斗II，GNSS和许多其他卫星系统的信号。它采用坚固耐用的全金属材料封装。机身扩展了并行端口，以太网端口和天线插座以及许多其他插座。数据可以通过网络端口通过网络直接上传到服务器。具有以下特征：

（一)多频，多星高精度图形卡：采用世界顶级全新的Trimble图形卡，具有更高的精度和可靠性。它具有220个通道并接收（北斗第二代）B1、B2信号堆取料机，GNSS L1 C / A，L2E，L2C，L1 / L2 / L5全周期扩展频谱和L1 C / A，L1P，L2 C / A，L2P，L1 / L2全周期扩展频谱（（MSAS / WAAS / EGNOS），扩展接收伽利略卫星信号；

（二)出色的差分性能：支持CMR，CMR +，RTCM（2.0、2.3、 3.0)差分信号的输出，可提供厘米级和亚米级差分定位精度，标准的50HZ数据输出可实现高动态位置信息；

（三)坚固可靠的工业品质：采用全金属主体，接口采用国际品质的lemo连接器，推挽自锁结构，插头操作快速简便，插头数量最多可重复20,000次，配备9针并行端口，为您扩展功能保驾护航；

（四)高速可靠的网络性能：通过直接连接到网络的以太网端口钣金展开，用户可以通过网络远程升级和管理产品。

4.2三维坐标卫星接收天线

SOLD-DQL-OT-1三维坐标卫星接收天线的功能是捕获和跟踪卫星，并在卫星从地平线升起时接收和放大卫星信号。具有以下特点：

1)天线部分采用多馈点设计方案，以实现相位中心和几何中心的重合，并使天线对测量误差的影响最小；

2)天线单元具有高增益和宽模式杂波，以确保低海拔信号接收的有效性，并且在某些严重阻碍的情况下仍可以正常接收卫星；

3)装有防多径扼流板，有效地增加了光束对检测精度的影响；

4)防水和防紫外线的盖子可确保天线全年在野外工作。

4.3智能控制器

将3D坐标卫星接收器发送的地理坐标转换为平面坐标系。

型号：SOLD-DQL-CT

外部规格：长，宽，厚163 * 112 * 50mm；

电源电流：+ 5V±5％，平均工作电压170mA；

工作温度：-40℃至80℃；

通信套接字配置：

1个以太网插座，10M / 100M自适应；

1路USB高速主机插座（HOST）;

2路并行端口;

4.4个工业交换机

SOLD-JKJ-01工业交换机具有6个10 / 100BaseT（X）RJ45电端口和2个多模SC单纤非托管即插即用功能。

大连富泓机械制造有限公司：拥有厂房8000余平。各种技术精英员工数百名，设备种类齐全。质量把关过硬，有齐全的加工设备 主要承接产品制造能力有：手弧焊、气焊（钎焊）、二氧焊、埋弧焊、氩弧焊、锡焊，有色金属焊接：焊接铸铝、合金铝、不锈钢、铜等金属，激光切割，大型龙门数控切割碳钢板，不锈钢板，铜板，铝板等各种异型件。剪板 折弯加工各类钣金结构件，船舶舾装件。三辊卷板机制作各种罐体、筒体结构。设计加工制作安装各种轻钢结构，喷涂除尘设备，螺旋输送机械，油压机等。承揽：矿山设备，冶金设备，焦化设备的设计制作安装。 联系人：胡经理 电话：13154115663