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基于雷达探测的挖掘机用哨兵系统

  • 发布时间:2020-10-20 15:18
  • 来源:《建设机械技术与管理》杂志
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【概要描述】工程机械挖掘机工作环境恶劣且不易进行监控,同时机器或者机器上关键零部件的安全无法得到保障,经常发生被人调换或者盗取现象。就此本文针对挖掘机的防盗监控系统与方法进行了研究,提出了一种挖掘机用哨兵系统。该系统使用雷达作为可疑物体的探测手段,采用高精度摄像头作为传输载体,由此构成车身周围的探测网,首先详细论述了哨兵系统的基本功能及组成原理;其次,通过Simulink平台搭建控制策略模型,实现哨兵系统实时

基于雷达探测的挖掘机用哨兵系统

【概要描述】工程机械挖掘机工作环境恶劣且不易进行监控,同时机器或者机器上关键零部件的安全无法得到保障,经常发生被人调换或者盗取现象。就此本文针对挖掘机的防盗监控系统与方法进行了研究,提出了一种挖掘机用哨兵系统。该系统使用雷达作为可疑物体的探测手段,采用高精度摄像头作为传输载体,由此构成车身周围的探测网,首先详细论述了哨兵系统的基本功能及组成原理;其次,通过Simulink平台搭建控制策略模型,实现哨兵系统实时

  • 分类:工程技术
  • 作者:
  • 来源:《建设机械技术与管理》杂志
  • 发布时间:2020-10-20 15:18
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陈维雄 王宾 常云飞

(雷沃工程机械集团有限公司,山东青岛 266000)

摘要:工程机械挖掘机工作环境恶劣且不易进行监控,同时机器或者机器上关键零部件的安全无法得到保障,经常发生被人调换或者盗取现象。就此本文针对挖掘机的防盗监控系统与方法进行了研究,提出了一种挖掘机用哨兵系统。该系统使用雷达作为可疑物体的探测手段,采用高精度摄像头作为传输载体,由此构成车身周围的探测网,首先详细论述了哨兵系统的基本功能及组成原理;其次,通过Simulink平台搭建控制策略模型,实现哨兵系统实时传输探测信息的功能,验证了系统监测车身探测网的可行性,为工程机械防盗提出了一种独立、高效的新方法。

关键词:挖掘机;探测网;防盗;Simulink

中图分类号: TU621  文献标识码:A

 

0 引言

  随着全球工业的发展,工程机械行业在工业发展中发挥着至关重要的作用[1][2]。挖掘机的工作环境是在野外或者矿山,通常结束工作后都是停放在工作现场以便于第二天继续进行工作。一般工作现场是无人看管的,机器或者机器上关键零部件的安全无法得到保障。现实中经常发现机器上的零部件被人调换或者盗取的现象。

  目前行业内还没有出现比较好的方案来解决这个问题[3]。有一些工地会安装影像监控装置来监控现场安全,但是以上方案还存在以下问题:

  (1)工地是否安装监控设备,工程机械的车主不能掌控,而且一些野外环境不易安装监控设备;

  (2)监控范围会有一定的盲区,无法做到全方位的监控;

  (3)一般是事后才能查看监控,无法实时获得监控图像信息,在处理突发事件时,存在滞后性。

  为了克服上述现有技术的不足,本文提供了一种工程机械防盗系统及其工作方法,能够在事件发生时,及时通知车主并起到预警的功能。

 

1 哨兵系统方案及组成原理

  哨兵系统由可疑物体检测模块、图像采集模块、控制器、无线通讯模块和智能终端构成,其利用超声波雷达[4][5]和摄像头[6][7][8]监测异常,将现场影像发送至客户智能终端。

1.1 车身探测网构成

  可疑物体检测模块和图像采集模块构成挖掘机哨兵系统的车身探测网,该模块由雷达[9][10]与摄像头组成,分别环绕设置在车身周围,如图1所示。

图1 车身探测网示意图

  其中在车身两侧各安装1个雷达,车身前后分别安装2个与1个雷达;图像采集模块中,于车身前后、左右各安装1个摄像头;5个雷达与4个摄像头构成了车身周围的探测网,对车身周围物体监测,实现防盗功能。

1.2 系统方案组成

  可疑物体检测模块、图像采集模块和无线通讯模块分别与控制器连接,控制器通过可疑物体检测模块采集车身四周可疑物体信号,判断车身周围可疑物体与车身之间距离是否位于设置的报警距离阈值范围内,若车身周围可疑物体与车身之间距离小于等于报警距离阈值,则控制图像采集模块开启,通过图像采集模块采集车身四周图像信息,采用融合算法将得到的所有图像信息进行融合,得到车身周边图像,并通过无线通讯模块将车身周边图像传输至智能终端。

图2 系统结构图

  (1)可疑物体检测模块

  所述5个雷达与控制器连接,用于实时检测车身周围可疑物体与车身之间的距离,并传输至控制器,控制器实时采集5个雷达信号,实时监控车身四周可疑物体与车身的距离。

  (2)图像采集模块

  所述4个摄像头与整车控制器连接,用于当车身周围可疑物体与车身之间的距离小于等于设定的报警距离阈值时,控制器控制4个摄像头电源开启,通过4个摄像头采集车身四周的现场图像,采用融合算法将各个摄像头采集车身周围的现场图像进行融合,得到车身周边图像。

  (3)控制器

  哨兵系统的核心处理器,其判断车身周围可疑物体与车身之间距离是否位于报警距离阈值范围内,若车身周围可疑物体与车身之间距离小于等于报警距离阈值,则控制图像采集模块开启摄像头,继而将图像进行发送。

  (4)无线通讯模块和智能终端

  无线通讯模块为T-BOX,可以通过无线网络传输影像、图片等数据。控制器通过T-BOX将车身周围的现场图像发送到车主的手机,即智能终端,同时,手机通过T-BOX向控制器发送控制指令,控制器接收到控制指令后控制音响系统打开,播放警告音乐。

 

2 控制策略模型搭建

  本文通过Simulink平台,针对以上控制系统进行模型搭建测试,雷达接收获取到可疑物体相对于车身的距离,将此因素作为系统的输入变量,将摄像头状态设置与整车音响系统作为系统的被控对象,模型搭建系统流程如下。

图3 系统流程图

 

 

3 结语

  本文讨论了一种新型的挖掘机用防盗方法-哨兵系统,通过使用多个雷达检测机器周边物体;使用多个摄像头拍摄机身周边现场图像,能够及时的将影像信息传输到车主手中,克服了传统监控的滞后性;一方面,可以在事件发生前通知车主,并进行预警;另一方面,可根据车身的现场图像信息判断出是否存在盗窃行为,保证了机器的安全。

图4 系统控制模型

 

参考文献

[1] 邹十践. 我国工程机械行业现状及发展趋势[J]. 交通世界(建养.机械), 2014(9):22-29.

[2] Ha Q P, Nguyen Q H , Rye D C,etal.Impedance control of a hydraulically actuated robotic excavator[J]. Automation in Construction, 2000, 9(5-6):421-435.

[3] 何清华, 吴烨, 纪云锋. 液压挖掘机的电子监控系统[J]. 机电工程技术,2003(05):96-98.

[4] 裴暑云, 谢强伟. 超声波雷达倒车系统的设计及其应用[J]. 数字技术与应用, 2013(8):162.

[5] 李守晓, 毕欣, 曹云侠, etal.毫米波雷达的汽车盲点检测系统研究与设计[J]. 机械设计与制造, 2013(31):25-27.

[6] 牛文昊, 王士林. 多监控摄像头特定目标检索方法研究[J]. 通信技术, 2017, 050(003):436-443.

[7] 周思慧, 李成斌. 多摄像头目标检测与跟踪方法研究[J]. 科学与信息化, 2019(7):197-197.

[8] 颜杰. 多摄像头目标检测与跟踪方法研究[D]. 华中科技大学.

[9] 王闽, 姚金杰, 樊亚红, etal. 基于雷达及北斗定位的车内防遗监测系统设计[J]. 计算机测量与控制, 2019(9):32-36.

[10] 贺凯. 无人机载雷达在露天矿边坡位移监测中的应用[J]. 煤矿安全, 2018, 49(3):118-120,124.

 

(责任编辑:休鱼)

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2022-11-22
卡塔尔世界杯开赛在即 中联重科助建卢塞尔体育场侧记
卡塔尔世界杯开赛在即 中联重科助建卢塞尔体育场侧记
“我算不上足球的热衷粉”,中联重科建筑起重机械分公司中东非洲区经理任杰笑了笑,“但这届卡塔尔世界杯,却让我感到亲切和自豪。”11月21日,2022年卡塔尔世界杯将打响揭幕战,开启四年一度的全球足球盛宴。作为承担开幕式、揭幕赛、决赛、闭幕式等多项重要活动、赛事的卢塞尔体育场,也以“不同的数字”被认识和铭记。  
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“我算不上足球的热衷粉”,中联重科建筑起重机械分公司中东非洲区经理任杰笑了笑,“但这届卡塔尔世界杯,却让我感到亲切和自豪。”11月21日,2022年卡塔尔世界杯将打响揭幕战,开启四年一度的全球足球盛宴。作为承担开幕式、揭幕赛、决赛、闭幕式等多项重要活动、赛事的卢塞尔体育场,也以“不同的数字”被认识和铭记。  
2022-11-21
高效高产不畏寒!山河普石勒极寒版履带式破碎筛分设备东北“亮剑”
高效高产不畏寒!山河普石勒极寒版履带式破碎筛分设备东北“亮剑”
“近期这里下了一场暴雪,冬季平均气温-10°以下,项目工期紧任务重,但我们的移动破碎筛分设备完全可以扛起这份考验。”近日,山河普石勒在东北吉林省某矿山治理项目施工现场的工作人员介绍,1套山河普石勒极寒版SP127JE-L履带式颚破、SP300CE-L履带式圆锥破、SP1560SE-L履带式筛分站正在这样恶劣的气候条件下作业。 
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“近期这里下了一场暴雪,冬季平均气温-10°以下,项目工期紧任务重,但我们的移动破碎筛分设备完全可以扛起这份考验。”近日,山河普石勒在东北吉林省某矿山治理项目施工现场的工作人员介绍,1套山河普石勒极寒版SP127JE-L履带式颚破、SP300CE-L履带式圆锥破、SP1560SE-L履带式筛分站正在这样恶劣的气候条件下作业。 
2022-11-18
徐工超大型液压挖掘机成功入围第七批制造业单项冠军产品名单
徐工超大型液压挖掘机成功入围第七批制造业单项冠军产品名单
日前,根据工信部统一部署,江苏省工业和信息化厅公布《关于江苏省第七批制造业单项冠军企业(产品)和第一批、第四批制造业单项冠军企业(产品)复核通过名单的公示》。徐工超大型液压挖掘机成功入围第七批制造业单项冠军产品名单。
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日前,根据工信部统一部署,江苏省工业和信息化厅公布《关于江苏省第七批制造业单项冠军企业(产品)和第一批、第四批制造业单项冠军企业(产品)复核通过名单的公示》。徐工超大型液压挖掘机成功入围第七批制造业单项冠军产品名单。
2022-11-18
国家级荣誉+1!中联重科建起获评国家“工业产品绿色设计示范企业”
国家级荣誉+1!中联重科建起获评国家“工业产品绿色设计示范企业”
为加快推行绿色设计,促进工业绿色低碳循环发展,近日,工信部发布了“工业产品绿色设计示范企业(第四批)公示名单”。中联重科建筑起重机械有限责任公司凭借在绿色工厂、绿色技术、绿色标准、绿色产品等方面的全方位优势,通过层层严格评审,荣耀入选。
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为加快推行绿色设计,促进工业绿色低碳循环发展,近日,工信部发布了“工业产品绿色设计示范企业(第四批)公示名单”。中联重科建筑起重机械有限责任公司凭借在绿色工厂、绿色技术、绿色标准、绿色产品等方面的全方位优势,通过层层严格评审,荣耀入选。
2022-11-16
关于第十六届BICES于2023年9月20至23日在中国国际展览中心(新馆)举办的通知
关于第十六届BICES于2023年9月20至23日在中国国际展览中心(新馆)举办的通知
经主办单位研究决定,第十六届中国国际工程机械、建材机械及矿山机械展览与技术交流会(简称BICES2023)将于2023年9月20至23日在北京的中国国际展览中心(新馆)正式举办。
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经主办单位研究决定,第十六届中国国际工程机械、建材机械及矿山机械展览与技术交流会(简称BICES2023)将于2023年9月20至23日在北京的中国国际展览中心(新馆)正式举办。
2022-11-16
加速绿色转型,沃尔沃建筑设备投资瑞典布拉奥斯工厂
加速绿色转型,沃尔沃建筑设备投资瑞典布拉奥斯工厂
据沃尔沃建筑设备(VolvoCE)官网报道,其正在对位于瑞典布拉奥斯(Braås)的工厂进行投资事宜,展露出沃尔沃致力于引领所有工程机械产品向更可持续的未来转型的决心。据悉,该工厂是沃尔沃铰接式卡车系列的生产地。 
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据沃尔沃建筑设备(VolvoCE)官网报道,其正在对位于瑞典布拉奥斯(Braås)的工厂进行投资事宜,展露出沃尔沃致力于引领所有工程机械产品向更可持续的未来转型的决心。据悉,该工厂是沃尔沃铰接式卡车系列的生产地。 
2022-11-14
展现“氢”和力!利勃海尔全球首发搭载氢气发动机的履带式挖掘机
展现“氢”和力!利勃海尔全球首发搭载氢气发动机的履带式挖掘机
在今年(2022年)的德国慕尼黑宝马展(Bauma)上,利勃海尔首次重磅推出了其第一台由位于法国科尔马的Liebherr-FranceSAS公司研发生产的氢气发动机驱动履带式液压挖掘机R9XXH2。 
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在今年(2022年)的德国慕尼黑宝马展(Bauma)上,利勃海尔首次重磅推出了其第一台由位于法国科尔马的Liebherr-FranceSAS公司研发生产的氢气发动机驱动履带式液压挖掘机R9XXH2。 
2022-11-11
徐工巴西银行与巴西中国银行签订战略合作协议
徐工巴西银行与巴西中国银行签订战略合作协议
10月29日,徐工巴西银行与巴西中国银行举行战略合作签约仪式。徐工巴西银行行长董飞和巴西中国银行副行长徐磊分别代表双方签署战略合作协议,徐工巴西王岩松、李寒光,巴西中国银行张广华及双方领导班子成员出席并见证签约。  根据协议,双方将本着自愿、平等、互利、诚信的原则,发挥各自相关领域优势,建立长期、稳定和深度的战略合作关系,围绕同业授信、联合贷款、结售汇、信贷资产转让业务、国际结算服务和业务学习与交
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10月29日,徐工巴西银行与巴西中国银行举行战略合作签约仪式。徐工巴西银行行长董飞和巴西中国银行副行长徐磊分别代表双方签署战略合作协议,徐工巴西王岩松、李寒光,巴西中国银行张广华及双方领导班子成员出席并见证签约。  根据协议,双方将本着自愿、平等、互利、诚信的原则,发挥各自相关领域优势,建立长期、稳定和深度的战略合作关系,围绕同业授信、联合贷款、结售汇、信贷资产转让业务、国际结算服务和业务学习与交
2022-11-11
全产业链深耕布局 南方路机成功在上交所主板上市
全产业链深耕布局 南方路机成功在上交所主板上市
2022年11月8日上午,福建南方路面机械股份有限公司(股票简称:南方路机,股票代码:603280)在上海证券交易所主板成功上市,上市敲钟仪式在泉州隆重举行。
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2022年11月8日上午,福建南方路面机械股份有限公司(股票简称:南方路机,股票代码:603280)在上海证券交易所主板成功上市,上市敲钟仪式在泉州隆重举行。
2022-11-09
数字领航!中联重科数智化转型成果获“国字号”认定
数字领航!中联重科数智化转型成果获“国字号”认定
近日,工信部公示了2022年新一代信息技术与制造业融合发展试点示范项目名单,其中包括全国首批30个“数字领航”企业名单,中联重科以基于工业互联网的数字化领先优势成功入选该名单,展现出龙头企业领航行业转型升级的实力与担当。
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近日,工信部公示了2022年新一代信息技术与制造业融合发展试点示范项目名单,其中包括全国首批30个“数字领航”企业名单,中联重科以基于工业互联网的数字化领先优势成功入选该名单,展现出龙头企业领航行业转型升级的实力与担当。
2022-11-08
迈向智能化,柳工华中产业基地项目开工!
迈向智能化,柳工华中产业基地项目开工!
高端化、智能化、绿色化已成为中国建筑起重机械发展的新方向。11月4日,柳工与江汉建机携手一周年之际,荆州市重大项目集中开工活动暨柳工华中产业基地项目开工仪式在湖北荆州江汉建机新厂举行,开启柳工与江汉建机持续自主创新、智能化升级转型的高质量发展之路,柳工在不断延伸产业链的同时为助力加快建设制造强国贡献力量。  
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高端化、智能化、绿色化已成为中国建筑起重机械发展的新方向。11月4日,柳工与江汉建机携手一周年之际,荆州市重大项目集中开工活动暨柳工华中产业基地项目开工仪式在湖北荆州江汉建机新厂举行,开启柳工与江汉建机持续自主创新、智能化升级转型的高质量发展之路,柳工在不断延伸产业链的同时为助力加快建设制造强国贡献力量。  
2022-11-07
卡特彼勒连续第五届参展进博会,聚焦低碳和数字化
卡特彼勒连续第五届参展进博会,聚焦低碳和数字化
11月5日,第五届中国国际进口博览会(CIIE,以下简称“进博会”)在国家会展中心(上海)隆重开幕。这是卡特彼勒连续第五次参加中国国际进口博览会。
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11月5日,第五届中国国际进口博览会(CIIE,以下简称“进博会”)在国家会展中心(上海)隆重开幕。这是卡特彼勒连续第五次参加中国国际进口博览会。
2022-11-07
年内,这些世界级的铁路桥隧工程将开工
年内,这些世界级的铁路桥隧工程将开工
2022年四季度,国家铁路建设进入新一轮“大建设”时期,总计将有约30个项目进入全面开工阶段,建设总里程超7000公里,总投资约1.5万亿。 重点项目包括:沿江通道的北沿江高铁、渝万高铁、成达万高铁;京昆通道的雄忻高铁、西渝高铁安康至重庆段;京港(台)通道的雄商高铁、昌九高铁;京沪辅助通道的津潍高铁、济滨高铁;沿海通道的通甬高铁、深江铁路;兰(西)广通道的西成铁路、贵广高铁提速改造工程等。 这其中
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2022年四季度,国家铁路建设进入新一轮“大建设”时期,总计将有约30个项目进入全面开工阶段,建设总里程超7000公里,总投资约1.5万亿。 重点项目包括:沿江通道的北沿江高铁、渝万高铁、成达万高铁;京昆通道的雄忻高铁、西渝高铁安康至重庆段;京港(台)通道的雄商高铁、昌九高铁;京沪辅助通道的津潍高铁、济滨高铁;沿海通道的通甬高铁、深江铁路;兰(西)广通道的西成铁路、贵广高铁提速改造工程等。 这其中
2022-10-19

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