一種用于果園單軌車的緊急避險裝置及控制方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及果園單軌車的研究領域，特別涉及一種用于果園單軌車的緊急避險裝置及控制方法。
【背景技術】
[0002]果園單軌車運行過程中是單軌車容易出現事故的環節，因此對于單軌車的緊急避險尤為關鍵。果園單軌車在運行過程中會遇到由于速度過大，或者軌道的承受能力有限，使單軌車出現脫軌或者所載水果翻出車廂的危險情況。
[0003]目前，在果園單軌車中的避險裝置為人工觸發式，需要操控人員自行判定需要避險時發出制動指令，使單軌車制動，但是對于面積龐大的果園和軌道距離很長的軌道而言，操控人員很難及時發現與控制單軌車制動，人工操控具有很大的局限性，很難使整個運輸過程變得快捷高效，因此需要尋找一種能夠應用在果園單軌車的緊急避險裝置及控制方法。
【發明內容】
[0004]本發明的主要目的在于克服現有技術的缺點與不足，提供一種用于果園單軌車的緊急避險裝置，該裝置由車載子系統、軌道子系統與監測服務端組成緊急避險控制系統，提高果園單軌車運行的安全率，具有結構簡單、成本低廉重量輕等特點。
[0005]本發明的另一個目的在于，提供一種用于果園單軌車的緊急避險控制方法。
[0006]為了達到上述第一目的，本發明采用以下技術方案:
[0007]—種用于果園單軌車的緊急避險裝置，包括軌道子系統、車載子系統以及監測服務端；
[0008]所述軌道子系統包括多個相同的軌道節點，所述軌道節點包括軌道通信單元、軌道監測單元、微處理器模塊以及軌道子系統電源管理模塊，所述微處理器模塊分別與軌道通信單元、軌道監測單元以及軌道子系統電源管理模塊連接；所述軌道節點安裝在單軌車軌道的下面，直接與軌道接觸，所述軌道節點全部可掛接閃速存儲器，不組網仍可以作為數據采集器加以應用；
[0009]所述車載子系統包括車載節點和信息處理單元，車載子系統接收軌道子系統的信息，并向軌道子系統發送信息；所述車載節點包括微波發送單元、車輪監測單元、車載節點電源管理模塊，所述車載節點電源管理模塊與微波發送單元、車輪監測單元相連，所述車載節點可掛接閃速存儲器，存儲監測數據；
[0010]所述監測服務端包括數據接收單元、Internet接入單元、顯示模塊和監測服務端電源管理模塊，所述監測服務端電源管理模塊分別與數據接收單元、Internet接入單元、顯示模塊連接，所述數據接收單元還分別與Internet接入單元及顯示模塊連接；監測服務端接收軌道端點處所置軌道節點通過組網所傳遞的數據，并且具有Internet接入功能，可與遠程計算機通信。
[0011]優選的，所述軌道通信單元以AD_H0C的形式組成mesh網絡，數據包以協作通信的機制投遞。
[0012]優選的，所述軌道監測單元包括軌腰振動測量單元和軌頭應力測量單元，所述軌腰振動測量單元用于檢測軌道軌腰振動的加速度、速度和位移，所述軌頭應力測量單元用于檢測軌道軌頭與單軌車車輪輪緣接觸部分的切應力和形變量，所述軌腰振動測量單元包括三軸加速度計、三軸陀螺儀以及三軸地磁傳感器。
[0013]優選的，所述信息處理單元包括微波處理平臺、車身監測單元、微處理器單元、控制子單元、電源管理子模塊；所述電源管理子模塊與微波處理模塊、微處理器單元、控制子單元連接；所述微波處理平臺與車載節點微波發送模塊和軌道節點軌道通信模塊形成應答系統，進行數據傳輸，所述微波處理平臺接受微處理器單元控制，發送和接收數據，所述微處理器單元控制微波處理平臺進行數據的采集和發送，發送指令于控制子單元，使其產生相應的動作，使單軌車制動或者解除制動狀態。
[0014]優選的，所述微波發送單元用于向信息處理單元發送數據，所述微波處理模塊控制微波發送模塊發送數據，并且能夠采集車輪監測單元的數據。
[0015]優選的，所述車身監測單元包括車身慣量測量單元，車身慣量測量單元檢測單軌車車身的加速度、速度、位移；
[0016]所述控制子單元包括控制模塊，控制模塊與單軌車驅動電路相連，可直接控制單軌車驅動電路，達到控制單軌車運行的目的。
[0017]優選的,述車輪監測單元包括車輪振動測量單元和輪緣應力測量單元,車輪振動測量單元用于檢測單軌車車輪軸向的加速度、速度和位移，輪緣應力測量單元用于檢測單軌車車輪輪緣與軌道接觸部分的正應力和形變，所述車輪振動測量單元包括三軸加速度計、三軸陀螺儀以及三軸地磁傳感器。
[0018]優選的，所述數據接收模塊將所接收的數據傳遞給Internet接入單元；所述Internet接入單元能夠接收數據處理模塊的數據，并能夠和遠端服務器保持通信，所述顯示模塊可以顯示軌道節點上傳的數據并能產生報警信號。
[0019]為了達到上述第二目的，本發明采用以下技術方案
[0020]一種用于果園單軌車的緊急避險裝置的控制方法，包括下述步驟:
[0021](I)果園單軌車運行前，各子系統自行測量內置鋰電池電壓，若電壓過低則發出裝置失效預警；
[0022](2)果園單軌車運行前，校準軌道監測單元和車輪監測單元，消除初始零偏；
[0023](3)果園單軌車運行后，單軌車信息處理單元的微處理器單元定時發送指令，采集軌道子系統的數據和車載節點的數據和車身測量單元的數據；
[0024](4)對單軌車車身測量單元的數據進行處理，分別采用數字濾波和數據融合的方法，計算單軌車當前車身的速度、加速度、位移；
[0025](5)對單軌車車載節點的數據進行處理，分別采用數字濾波和數據融合的方法，計算單軌車當前車輪軸向的速度、加速度、位移，以及輪緣與軌道軌頭接觸部分所產生的正應力；
[0026](6)對軌道子系統的數據進行處理，分別采用數字濾波和數據融合的方法，計算軌道當前軌腰的速度、加速度、位移，以及輪緣與軌道軌頭接觸部分所產生的切應力；
[0027](7)基于步驟⑷、步驟(5)、步驟(6)，對所計算出來的數據與安全運行的參數進行比對，分別判斷單軌車身、車輪、軌道是否處于危險狀態；
[0028](8)如果某時刻單軌車身、車輪、軌道三者中任一者處于危險狀態，則判定單軌車處于危險狀態，并等待一段時間后再次判斷是否仍處于危險狀態；
[0029](9)基于⑶如果仍處于危險狀態，微處理器單元通過控制子單元使單軌車制動，并通過微波處理模塊將數據發送到所處位置的軌道節點，由軌道節點組網將信息傳遞到監測服務端，工作人員可以根據監測服務端的顯示信息或者遠程計算機的處理結果進行緊急搶救；
[0030](10)基于⑶如果危險狀態自動解除，則判定單軌車為正常運行狀態，微處理器單元通過控制子單元，解除單軌車制動狀態。
[0031]優選的，所述步驟(4)、步驟(5)、步驟￠)中，數字濾波與數據融合的方法采用卡爾曼法或互補濾波法。
[0032]本發明與現有技術相比，具有如下優點和有益效果:
[0033]1、針對目前用于果園單軌車的緊急避險的裝置在果園單軌車安全運行中難以及時、有效的使單軌車避開危險的問題，本發明裝置通過獲取當前多個軌道節點所采集到的軌道數據、車載節點采集的車輪數據和信息處理單元所采集的車身數據。通過計算所采集的數據，判斷單軌車是否處于危險狀態，并采取及時的避險行為。提高單軌車安全運行的概率，提高了果園單軌車的環境適應能力。
[0034]2、本發明方法通過獲取當前多個軌道節點所采集到的軌道數據、車載節點采集的車輪數據和信息處理單元所采集的車身數據。通過計算所采集的數據，判斷單軌車是否處于危險狀