第1章系統(tǒng)簡(jiǎn)介
1.1概述
隨著水路運(yùn)輸業(yè)的快速發(fā)展，現(xiàn)代港口規(guī)模和吞吐量不斷增長(zhǎng)，港口各種裝卸設(shè)備數(shù)量不斷增疋加，如何高效可靠使用這些裝卸設(shè)備是各港口單位關(guān)心的問(wèn)題。港口裝卸設(shè)備中主要的斗輪堆取料機(jī)又稱懸臂式堆取料機(jī)，堆取料機(jī)GPS定位
，是散貨堆場(chǎng)作業(yè)的核心設(shè)備。它是堆取料合一的機(jī)械，即是一種挖取和堆存煤炭、礦石、砂石等松散物料的高效率機(jī)械。它不僅適用于電廠，而且在碼頭、港口也很適用，大多數(shù)的轉(zhuǎn)運(yùn)煤及松散物料的碼頭、港口都采用斗輪堆取料機(jī)。斗輪堆取料機(jī)的采辶用，大大縮短了堆取時(shí)間，提高了工作效率，武漢索爾德測(cè)控技術(shù)有限公司，索爾德測(cè)控技術(shù)，減輕了工人勞動(dòng)強(qiáng)度。
為提高裝卸均化作業(yè)的效率和安全問(wèn)題，應(yīng)保證堆取料機(jī)具備尋堆認(rèn)址、定位，自動(dòng)確定各層料堆起點(diǎn)、終點(diǎn)及位置跟蹤、終點(diǎn)記憶、料流對(duì)中心、電纜保護(hù)、整機(jī)自動(dòng)堆取料，從而實(shí)現(xiàn)流暢和高效的堆取料自動(dòng)作業(yè)。同時(shí)中控室能夠?qū)ψ鳂I(yè)過(guò)程進(jìn)行監(jiān)視。所以有必要對(duì)堆取料機(jī)大機(jī)位置進(jìn)行連續(xù)跟蹤、懸臂三維位置實(shí)時(shí)檢測(cè)，解決堆取料作業(yè)過(guò)程中空間防碰撞的難題。
1.2目前大機(jī)采用的定位方式
目前堆取料機(jī)位置檢測(cè)大多采用的是人眼定位、光電編碼器裝置（光碼盤(pán)）、激光位移傳感器、行走限位開(kāi)關(guān)、RFID方式。光電編碼器裝置，整套裝置安裝在驅(qū)動(dòng)電機(jī)前部的一個(gè)金屬殼體內(nèi)，由盤(pán)狀齒輪與定位車齒條嚙合，通過(guò)驅(qū)動(dòng)軸驅(qū)動(dòng)編碼器。盤(pán)狀齒輪的圓周與定位車驅(qū)動(dòng)小齒輪的圓周相同。編碼器由傳動(dòng)齒輪自下而上通過(guò)減速機(jī)、聯(lián)軸節(jié)驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)定位車的位置檢測(cè)。這幾種檢測(cè)位置的方式均存在一定缺陷，具體表現(xiàn)如下：
1)人眼定位受制于眼睛健康狀況和精神狀態(tài)，環(huán)境影響比較大，作業(yè)時(shí)間長(zhǎng)；
2)光電編碼器裝置在車輪打滑就會(huì)形成累計(jì)誤差，相對(duì)定位的機(jī)械接觸工作方式；
3)激光位移傳感器在不潔凈環(huán)境會(huì)失去作用，軌道沉降導(dǎo)致車輛走行抖動(dòng)會(huì)使反光板靶位不準(zhǔn)，亦會(huì)導(dǎo)致位置檢測(cè)不準(zhǔn)；
4)行走限位開(kāi)關(guān)由于是點(diǎn)定位，對(duì)連續(xù)性位置檢測(cè)存在盲區(qū)；
5)RFID方式是無(wú)線點(diǎn)定位，存在漏讀現(xiàn)象，延時(shí)較大；
故這幾種傳感器在檢測(cè)位置時(shí)多數(shù)為機(jī)械式、靈敏度低、壽命短、故障率高、可靠性低，操作繁鎖，而且存在溜放環(huán)節(jié)(即失控區(qū))，致使半自動(dòng)操作難以可靠穩(wěn)定運(yùn)行。由于堆取料機(jī)是較大的設(shè)備，其慣性較大，在啟動(dòng)和停止時(shí)也是硬性的，所以在工作過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生很大的撞擊和震動(dòng)，噪音污染嚴(yán)重，嚴(yán)重影響其安全性和有關(guān)零部件的壽命，易于損壞設(shè)備，由此設(shè)備精確位置控制顯得尤為重要。
1.3懸臂采用的檢測(cè)技術(shù)
通常的懸臂空間位置反饋都是采用行走、旋轉(zhuǎn)、俯仰三個(gè)旋轉(zhuǎn)編碼器的數(shù)值計(jì)算得出的，對(duì)懸臂的空間位置計(jì)算過(guò)程非常復(fù)雜，該計(jì)算過(guò)程需要結(jié)合行走、俯仰、旋轉(zhuǎn)三個(gè)編碼器的數(shù)值進(jìn)行空間建模，而這三個(gè)編碼器都有不同程度的誤差，這就造成累積誤差，堆取料機(jī)GPS定位
，故懸臂空間坐標(biāo)的準(zhǔn)確性不高?，F(xiàn)有的防碰撞方法是根據(jù)兩臺(tái)堆取料機(jī)是否處于同一個(gè)場(chǎng)垛進(jìn)行判斷，如果兩臺(tái)堆取料機(jī)不在同一個(gè)場(chǎng)垛就可以正常作業(yè)。兩臺(tái)堆取料機(jī)進(jìn)入一個(gè)場(chǎng)垛進(jìn)行作業(yè)時(shí)，就對(duì)兩臺(tái)堆取料機(jī)同時(shí)進(jìn)行鎖定，使其不能工作，由此避免堆取料機(jī)之間發(fā)生碰撞，這嚴(yán)重影響了堆取料機(jī)的同場(chǎng)作業(yè)。
由于以上原因，當(dāng)前都采用人工監(jiān)控的方法來(lái)避免空間碰撞事故?，F(xiàn)有的防碰撞方法無(wú)法有效避免堆取料機(jī)空間防碰撞問(wèn)題，使得兩臺(tái)堆取料機(jī)無(wú)法同時(shí)在同一個(gè)堆場(chǎng)中安全作業(yè)，嚴(yán)重影響效率。
1.4本系統(tǒng)采用的GNSS定位技術(shù)
本系統(tǒng)采用在堆場(chǎng)合適位置建立基準(zhǔn)站，在堆取料機(jī)的回轉(zhuǎn)中心和懸臂中部或者頭部中心點(diǎn)安裝GPS流動(dòng)站。通過(guò)GPS的位置信息和空間幾何算法，得出兩臺(tái)堆取料機(jī)之間的最小距離，從而可以判斷出堆取料機(jī)發(fā)生碰撞的可能性，使得作業(yè)人員進(jìn)行相應(yīng)處理。本系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)計(jì)算出堆取料機(jī)懸臂的相對(duì)位置和距離，實(shí)現(xiàn)多臺(tái)堆取料機(jī)在同一個(gè)場(chǎng)垛中安全作業(yè)。該系統(tǒng)包括：大機(jī)及懸臂位置反饋系統(tǒng)、空間數(shù)據(jù)算法系統(tǒng)、空間防碰撞預(yù)警控制系統(tǒng)。
第2章GNSS定位系統(tǒng)
2.1GNSS系統(tǒng)組成
GNSS是全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的總稱，包括GPS（美國(guó)）、GLONASS（俄羅斯）、伽利略（歐盟）、北斗（中國(guó)）總共四套導(dǎo)航系統(tǒng)。而目前在軌運(yùn)行并能真正實(shí)現(xiàn)民用定位功能的只有GPS和GLONASS兩套定位系統(tǒng)。
主要特點(diǎn)：具有全球覆蓋、全天候、高精度、實(shí)時(shí)導(dǎo)航定位等優(yōu)點(diǎn)。
2.2GNSS系統(tǒng)介紹
GNSS系統(tǒng)主要由三部分構(gòu)成：空間衛(wèi)星部分、地面監(jiān)控部分、用戶GNSS接收機(jī)部分。
  衛(wèi)星部分主要是再軌運(yùn)行的專門(mén)用于導(dǎo)航的衛(wèi)星，目前GPS和GLONASS在軌運(yùn)行的衛(wèi)星總共有60多顆，每顆衛(wèi)星均在不間斷地向地球播發(fā)調(diào)制在兩個(gè)頻段上的衛(wèi)星信號(hào)。在地球上任何一點(diǎn)，均可連續(xù)地



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