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申请/专利权人：内蒙古智盛达能源有限公司

摘要：本发明公开了一种基于5G网络的煤矿无人化采掘自动定位系统，涉及互联网远程监控技术领域，包括：S1、露天矿区无人驾驶集成环境的基础搭建；S2、无人驾驶车辆矿区行驶实时环境感知与建模；S3、露天矿区复杂环境下的无人驾驶自主导航定位；S4、露天矿区复杂环境下的路径规划及自主避障。通过该项目所研发的无人驾驶设备和与之相匹的智能开采调度与智能决策系统可以探索和实现露天煤矿无人化生产的新模式，尤其在极端恶劣的采矿作业环境下，可大幅降低劳动力成本，提高采矿生产效率，保障矿工人身安全，同时该技术体系的形成能够引领行业发展，达到世界先进水平。

主权项：1.一种基于5G网络的煤矿无人化采掘自动定位系统，其特征在于，包括：S1、露天矿区无人驾驶集成环境的基础搭建；S2、无人驾驶车辆矿区行驶实时环境感知与建模；S3、露天矿区复杂环境下的无人驾驶自主导航定位；S4、露天矿区复杂环境下的路径规划及自主避障；S5、无人驾驶车辆开放式体系结构设计与集成改造；S6、构建露天矿多智能体协同智能调度及自主高效开采平台；S7、安全生产监控和应急救援支持系统：安全综合3D空间建模技术、空间无线定位技术、无线传感器技术、自动控制技术以及多信息源融合预警理论和方法，就三维可视化矿井安全生产监控和应急救援支持系统开展交叉学科研究，具体包括以下步骤：1构建矿区可视化处理模块；2构建煤矿采场内人员和设备精确定位监控模块；3构建生产环境综合监测与报警模块；4构建多信息源融合的预警及应急救援支持模型建设模块；所述露天矿区无人驾驶集成环境的基础搭建包括：基于工业大数据的矿区无线实时高效传输网络构建，在矿山中建立相应的信号发射和采集装置，并将监测数据、视频、控制集成一体从而构建高效的数据传输网络，矿区无人驾驶基础道路辅助系统构建，初始阶段需要在矿区构建专用道路，并在矿区道路上设置全程观测点和设置一定的安全挡坡；所述无人驾驶车辆矿区行驶实时环境感知与建模包括：针对矿区真实台阶道路的特点，采用改进算法，实现多种复杂情况下的道路检测与识别，基于HDL三维激光雷达，提出基于三维激光雷达前后及左右领域关联分析相结合的方法监测障碍物，实现矿区台阶道路中存在的凸型、凹型及悬垂障碍物检测；所述露天矿区复杂环境下的无人驾驶自主导航定位包括：基于惯导+差分GPS等多种组合定位导航的车辆定位技术，对车辆的运行轨迹和运行状态进行实时采集和存储，首先利用高精度GPS技术进行分析研究，利用差分法对车辆进行精准定位，采用载波相位差分技术实现车辆的精准定位，即RTK技术，然后综合采用里程计、陀螺仪等内部相对定位和绝对定位方法相结合，充分研究多种导航定位方式；所述露天矿区复杂环境下的路径规划及自主避障包括：首先构建矿区无人驾驶道路网络，重点侧重于局部路径规划问题，即车辆在矿区行驶过程中，拟将Dijkstra’s算法、随机采样算法和基于差值曲线的路径规划算法应用于局部路径规划，无人驾驶车辆局部避障能力的提高能够有效改善导航系统的效率，拟借鉴移动机器人领域的局部避障方法改善无人驾驶车辆的局部避障性能；所述无人驾驶车辆开放式体系结构设计与集成改造：根据无人驾驶车辆感知、决策、控制和驱动执行的功能要求，对应建立具有感知层、决策层、控制层和执行层共四个层次的无人驾驶车辆分层体系结构，实现车载传感器相关设备如毫米波雷达、惯导系统的购置，实现多传感器的合理优化布局，实现车载传感器的标定和坐标系的统一；所述构建露天矿多智能体协同智能调度及自主高效开采平台包括：将配矿作业计划，装、运、卸生产调度以及运输量自动计量统计与管理集成为一体，采用物联网等一系列高新技术，实现对无人驾驶车辆的装、运、卸生产过程的实时数据采集、判断、显示、控制与管理，实时监控和优化调度无人作业设备的运行，实时对采矿生产的数据进行监测及控制，从而形成一种信息化、智能化、自动化的全方位的新型现代露天矿自主高效开采决策平台；所述矿区可视化处理模块包括：对构建矿区的实体模型的各种算法进行深入系统的研究，建立算法；运用3DGIS技术，构建三维实体模型，实现煤矿的三维可视化操作，以建立的理论方法为指导，选用先进的工具，完成煤矿三维可视化开发；所述煤矿采场内人员和设备精确定位监控模块包括：在煤矿采场内三维可视化技术的基础上，根据采场工程空间拓扑结构及无线信道、通信、定位特点，利用宽带线性调频扩频技术的测距方法，设计符合煤矿和采场的基站部署结构和NLOS人员设备三维无线网络精确定位算法，并进行相关实验，实现煤矿采场内作业人员及设备的精确定位监控；所述生产环境综合监测与报警模块包括：从矿山粉尘及有害气体含量的监测入手，利用无线传感器技术和无线通信技术，设计实现工作面和采矿的有害气体含量及采场的温度、湿度和风量的实时监测，当监测指标达到预计警区间时，系统自动报警并利用自动控制技术启动相应设备，进行相关监测和控制实验，获取相关实验数据；所述多信息源融合的预警及应急救援支持模型建设模块包括：根据矿山安全生产中存在的各种安全隐患，以GIS地理信息系统为平台建立多信息源融合的预警模型，并集成应急救援方案和救护资源信息，实现辅助应急救援决策支持系统，并进行相应预警救援实验，证明模型的实时性、有效性。

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