一种火车定量装车站光栅监控仪的制作方法

1.本发明涉及一种火车定量装车站光栅监控仪，是一种机械运输设备的自动化监控设备，是一种应用于装载散料的列车定量装车站监控列车运行的设备。


背景技术：

2.传统的列车定量装车站通常采用的是人工判断车厢位置，手动放下溜槽并开启闸门进行放料。这种装车方式需要训练有素的操作人员对装车站进行操作，才能到达到将车厢装满，并没有或少许偏载。这种装车方式需要操作人员高度集中精力，因此特别容易出现疲劳而致使发生装载错误或出现事故。随着机电一体化的快速发展，已经出现了完全代替人工的近乎完全自动化的装车站。这种装车站通过精确的计算车厢的位置，通过一系列算法计算出溜槽自动放下和开启闸门放料的精确时间点，以及关闭闸门和抬起溜槽的时间点，使整个装车过程完全自动化，操作人员只是观察而无需干预，实现了装车的完全自动化。完全自动化装车的关键在于对列车在通过装车站时的精确定位，以便掌控溜槽放下和抬起的时间，以及放料闸门的开启和关闭的时间。现有常用的技术是利用安装在装车站铁路两旁的激光光栅组精确的定位列车及其车厢的动态精确位置。由于自动装车站在运行过程中粉尘较大，散落的物料容易堆积在车厢之间的间隙之中，在这种恶劣的环境下，现有的光栅设备和算法受到这些影响往往会出现计算误差变大，误判较多等缺陷，影响了自动装车的质量，严重的会产生溜槽与车厢撞击等严重事故。因此，通过什么样的设备，以及何种算法提高光栅的抗干扰能力，提高测量数据的准确性，减少误判是一个需要解决的问题。


技术实现要素：

3.为了克服现有技术的问题，本发明提出了一种火车定量装车站光栅监控仪。所述的监控仪通过不断的轮巡，检测光栅信号，并设置置信度以及多种速度的并行计算，对多个不同途径计算的速度进行挑选和判别，以求获得最准确的速度数据，从而克服由于速度计算而造成的误判，影响自动装车的质量，避免了设备撞击等事故。
4.本发明的目的是这样实现的：一种火车定量装车站光栅监控仪，包括：能够挂在墙上的壳体，所述的壳体上设有人机交互界面，所述的人机交互界面与壳体中的数据处理系统连接，所述的处理系统包括：与安装在装车站铁路两旁的多组光栅组连接的数据通讯接口，所述的数据通讯接口依次与数据计算子系统、结果处理子系统、和所述的人机交互界面连接；所述的光栅组的排列为：火车进入光栅组的起始点为端点，与溜槽对应的光栅组结束点为原点；两个光信号传感器之间的距离为光间距d；
5.所述的计算子系统包括：
6.光栅数据采集装置：用于各次轮巡的光栅数据进行实时编辑，形成原始数据队列，并进行实时输出数据队列；
7.光栅数据滤波装置：用于将对一些杂散的数据点进行处理，排除干扰，得到一个相对理想的数组buffer；
8.数据分析装置：用于对数组buffer进行分析判断，包括：
9.是否为全空：光栅组的光信号为全空的状态，判断为没有火车通过；
10.判断是否有车辆进入：光栅组的光信号出现变化，从端点开始变为有物段，并且有物段不间断的逐渐增加，即认为有车辆从光栅组端点进入到光栅组；
11.寻找分界线：分界线识别条件为：一段为空段和一段有物段的交界处，并且为空段和有物段的长度要大于两个光间距以上，方可认为是可信的分界线，置信度为1；
12.所有置信度为1的分界线通过数据哈希表记录下关键参数，并分配分界线编号、分界线位置坐标、当前的时间；
13.寻找完整间隙：火车通过光栅组的不同状态，使两节车厢之间的间隙数量不同，完整程度不同，通过分析判断寻找完整间隙，并设置置信度：置信度为1的条件是两段被遮挡的物体之间的空隙为完整间隙，并且间隙两侧被遮挡的长度要大于两个光距离，满足这个遮挡距离条件时，并且经过三个以上的计算周期，仍然被判定为间隙完整，则这个间隙被标记为置信度1；
14.所有置信度为1的间隙通过数据哈希表记录下关键参数，分别为间隙编号、间隙两侧坐标、当前的时间；
15.寻找完整车厢：条件：两个间隙之间的完整的一段，就有可能是完整车厢，如果两侧间隙都大于两个光间距，并且这一段距离在9～15米之间，就确认为这是一段完整车厢，并将车厢标记的置信度标记为1；
16.通过数据哈希表记录下关键参数，分别为车厢后位置坐标x1、前位置坐标x2，当前时间t；
17.判断车头：判断有车辆进入光栅组之后，等待车身长度被计算出来；第一个车辆长度被计算出来时，认为车头完全离开了，正式进入了第一节车厢；
18.判断车尾：只有一个分界线，置信度为1，并且分界线逐渐从端点平移至原点；
19.上述各分析判断并行进行，并均为反复轮巡的多个采集周期的光信号比较判断；
20.火车速度计算装置：
21.1)使用完整车厢计算速度：
22.从哈希表中取出相邻的两个计算周期、并且置信度为1的车厢，计算车厢中心的运动速度，作为火车的速度；
23.2)使用间隙平移计算速度：
24.从哈希表中取出相邻的两个计算周期、同一个编号、并且置信度为1的间隙，计算间隙中心的运动速度，作为火车的速度；
25.3)使用分界线计算速度：
26.从哈希表中取出相邻的两个计算周期、同一个编号、并且置信度为1的分界线，计算边界线的运动速度，作为火车的速度；
27.上述三个方法均可以计算出速度，优先使用车厢平移计算速度，如果没有得到结果，使用间隙平移计算速度，如果上述两种都没有计算出速度，使用分界线计算；
28.火车车厢长度计算装置：用于依据车厢前后坐标计算车厢长度l：l＝(x1－x2)
×
d；
29.火车前梆距离计算装置；用于计算原点到火车车厢前沿的距离；
30.火车后梆距离计算装置；用于计算原点到火车车厢后沿的距离；
31.所述的结果处理子系统包括：
32.计算结果收集装置：用于收集并记录各次采集周期的火车运行状态的计算结果；
33.火车运动动画处理装置：用于将火车运动的过程经过图像处理，形成能够在显示屏上实时运动的动画；
34.数据输出装置：用于将火车运行状态的计算结果换算为溜槽运动控制数据，并将溜槽运动控制数据输出至溜槽控制plc；
35.参数设置模块：用于设置定量装车光栅监控仪的各项应用参数；
36.日志记录模块：用于实时记录火车整车装车过程的所有光栅组的检测数据以及计算数据，以便进行完全的历史回溯。
37.进一步的，所述的人机交互界面是触摸屏。
38.进一步的，所述的人机交互界面是键盘、显示屏和鼠标。
39.进一步的，所述的数据输出装置与溜槽控制plc通讯协议是modbustcp、profinet、eip中的一种。
40.进一步的，所述的计算子系统的核心硬件是arm芯片。
41.进一步的，所述的结果处理子系统的核心硬件是cpu-j1900芯片。
42.本发明的优点和有益效果是：本发明利用抓住车辆位置和位移速度两个与溜槽精确控制相关的关键点，通过不断的轮巡检测光栅数据，并设置置信度确定车厢长度、车厢前后端位置的精确坐标，排除了粉尘、异物等干扰，同时采取多种速度的并行计算方案，对多个不同途径计算的速度进行挑选和判别，以求获得最准确的速度数据，从而克服由于速度计算而造成的误判，影响自动装车的质量，避免了设备撞击等事故。
附图说明
43.下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
44.图1是本发明实施例一所述监控仪的与光栅、溜槽位置关系图；
45.图2是本发明实施例一所述监控仪的原理框图；
46.图3是火车头进入光栅组的示意图；
47.图4是车厢在光栅组中的第1种工况示意图；
48.图5是车厢在光栅组中的第2种工况示意图；
49.图6是车厢在光栅组中的第3种工况示意图；
50.图7是车厢在光栅组中的第4种工况示意图；
51.图8是最后一节车厢离开光栅组中的工况示意图。
具体实施方式
52.实施例一：
53.本实施例是一种火车定量装车站光栅监控仪，如图1、2所示。本实施例包括：能够挂在墙上的机箱1，所述的机箱上设有人机交互界面101，所述的人机交互界面与机箱中的数据处理系统连接，所述的处理系统包括：与安装在装车站铁路2两旁的多组光栅组3连接的数据采集接口(见图2)，所述的数据采集接口依次与数据计算子系统、结果处理子系统、
所述的人机交互界面连接；所述的光栅组的排列为：火车4(图1中用双点划线表示)进入光栅组的起始点为端点301，与溜槽5对应的光栅组结束点为原点302；两个光信号传感器之间的距离为光间距d，如图1所示。图1中显示的是一个六组光栅构成的光栅组，每组光栅由一个发射端(中间有菱形矩形框表示)一个接收端构成(中间有横线的矩形框表示)，发射端或接收端矩形框上的半圆表示发射元件或接收传感器。发射元件和接收传感器交错设置，以避免互相干扰。
54.机箱是整个监控仪的主体，是整个系统的支撑架，其中安装了电路板以及相应的电子元件。由于其内部所选用的主要芯片偏重于低功耗，因此整个仪器可以使用电池供电，也可以采用市电供电。箱体上安装的人机交互界面可以是触摸屏，也可以是鼠标、键盘和显示屏(kvm)。箱体周边可以设置多个输入、输出接口，如：与光栅组通讯的接口、usb接口等。
55.本实施例采用的一些概念：
56.(1)采集周期：完整采集到6组光栅状态，为一个完整的采集周期，一个周期一般为数十到数百毫秒。
57.(2)计算周期：每一个完整的采集周期，都会进行一次数据的计算和状态的判定，计算周期等于采集周期。
58.(3)原点：光栅的头部，也就是6组光栅中的第1组光栅的第一个光信号传感器为原点，原点通常设置在溜槽附近，或者与溜槽中心对齐或者与溜槽其他位置对齐等多种选择。
59.(4)前绑距离：原点到火车车厢前沿的距离。
60.(5)后绑距离：原点到火车车厢后沿的距离。
61.(6)速度：火车行进速度。
62.(7)置信度：可靠的状态为置信度为1，置信度＜1的情况不参与计算和判断。在计算过程中，置信度小于1的数据全部丢弃，只有置信度为1的数据才能存储在哈希表中。置信度以多次轮巡(一般可设为三次)计算结果相互比较，误差在允许范围内则认为是置信度为1。本实施例中置信度是解决光栅检测可靠性的关键因素，通过数据计算过程中置信度的确定，是数据计算更加准确，使整个系统的可靠性大大增强。
63.(8)光间距d：两个光信号传感器之间的距离d，如图1所示。
64.本实施例的应用实例，在某装车站，现场有6组光栅，每组光栅有86对光信号传感器对射开光组成，当光信号传感器被物体遮挡时，表征为该点的数据为1，当没有物体遮挡时，表征为该点的数据为0。每个光栅的有效测量长度为2.64米，6组光栅，组合测量长度为15.84米，这一长度超过现有大多数一节标准火车敞车车厢的长度，但小于两节敞车车厢的长度。
65.应用实例所使用的监控仪可以对6组光栅的状态进行采集，因为是一个总线上串联了6个设备，因此需要轮巡查取6组光栅的数据，然后组包，例如需要50ms的时间查询一个光栅，完整获取6组光栅数据就需要300ms。
66.火车在光栅内部行走(沿图1中空心箭头的方向，图3-8中的火车运动方向均依此箭头方向，即有纸面的左侧向右侧运动)，通过光栅内部光信号传感器的变化，可以判断车厢的具体位置，计算列车的行进速度，得到定义原点到火车车厢前沿的距离，原点到火车车厢后沿的距离，火车的行进速度，当前是否为车头，当前是否为车尾，这些数据和状态需要传送给控制溜槽升降的plc，plc依据这些数据，实现煤炭在火车装载过程中的无人化操控。
67.光栅按照顺序布置，a b c d e f(6组)分别为每个光栅的通讯地址，依次排开，光栅仪按周期采集每段光栅的数据，并处理，通过计算，判断出火车厢的长度，火车厢前沿相对光栅原点的位置，根据这个位置，控制系统可确定定量仓往火车箱卸料的车厢位置，以及溜槽下放到车厢上某一固定高度的车厢位置，还可以确定该车厢卸料即将结束，溜槽自动提升到初始状态的车厢位置。无人化的控制系统所需要的关键控制点，即可依据光栅检测的车厢的参数来完成。
68.本实施例所述的计算子系统包括：
69.光栅数据采集装置：用于各次轮巡的光栅数据进行实时编辑，形成原始数据队列，并进行实时输出数据队列。
70.光栅数据滤波装置：用于将对一些杂散的数据点进行处理，排除干扰，得到一个相对理想的数组buffer。
71.数据分析装置：用于对数组buffer进行分析判断，包括：
72.是否为全空：光栅组的光信号为全空的状态，判断为没有火车通过。这是判断光栅组中有没有车辆通过，所述的“空”的状态是指一对对应的光栅发射元件所发出的激光能够被对应的接收传感器所受到，即所谓导通状态。而所述的“全空”是指光栅组中所有光栅的接收传感器都能够接收到信号，没有任何一个光栅的发射元件所发出的信号被遮挡。
73.判断是否有车辆进入：光栅组的光信号出现变化，从端点开始变为有物段，并且有物段不间断的逐渐增加，即认为有车辆从光栅组端点进入到光栅组。
74.这一过程是火车头进入光栅组所形成的状态，如图3所示。当光栅端点的光信号再次变化，由遮挡变为“空”说明车头完全进入了，此时进入到一个新判断。
75.寻找分界线：分界线识别条件为：一段为空段和一段有物段的交界处，并且为空段和有物段的长度要大于两个光间距(2d，一般大于15cm)以上，方可认为是可信的分界线，置信度为1；
76.所述的分界线是指车厢与非车厢之间的界限，“为空段”是指光栅组中没有被遮挡的一段，而“有物段”则是被遮挡的一段，因此，分界线实际上就是光栅组中有遮挡和没有遮挡的分界线。
77.所有置信度为1的分界线通过数据哈希表记录下关键参数，并分配分界线编号、分界线位置坐标(x)、当前的时间。
78.不论是为空段还是有物段，都要经过几个周期的反复验证。尽管火车是在运行之中，但火车车厢的长度和车厢之间的距离是固定的，因此各个检测周期中火车的位置在变化，但车厢之间的间隙和车厢与非车厢之间的分界线是不变化，这种变化中的不变可以通过多个检测周期进行验证，如果通过几个周期的验证(一般可以设为三个检测周期)，分界线和车厢之间的间隙是确定的，则可以将其置信度置为1，并将数据存储在哈希表中。
79.寻找完整间隙：火车通过光栅组的不同状态，使两节车厢之间的间隙数量不同，完整程度不同，通过分析判断寻找完整间隙，并设置置信度：置信度为1的条件是两段被遮挡的物体之间的空隙为完整间隙，并且间隙两侧被遮挡的长度要大于两个光距离(至少15cm，长度可以设定)，满足这个遮挡距离条件时，并且经过三个以上的计算周期，仍然被判定为间隙完整，则这个间隙被标记为置信度1。
80.所有置信度为1的间隙通过数据哈希表记录下关键参数，分别为间隙编号、间隙两
侧坐标、当前的时间；
81.寻找间隙可以采用如下方式：图4、图5、图6、图7为例：图4是工况1，有两段长度相当为空的间隙，中间一段较长的遮挡，两端有两小段遮挡；图5是工况2，与图4十分相似，只是光栅原点附近的为空段的长度等于或小于前面一段为空段的长度；图6是工况3，是中间由一个为空段，前后均为遮挡段；图7是工况4，是光栅组端点附近有一小段为空段，这段为空段比另一段遮挡段要短一些，中间一段较长的遮挡段，后面一段为空段，接着还有一段遮挡段。
82.从以上的分析中可以看出不同的工况，两节车厢之间的间隙数量不同，完整程度不同，因此通过算法寻找完整间隙时，设置了置信度，置信度为1的条件是两段被遮挡的物体之间的空隙为完整间隙，并且间隙两侧被遮挡的长度要大于15cm(长度可以设定)，满足这个遮挡距离条件时，并且经过三个以上的计算周期，仍然被判定为间隙完整，则这个间隙被标记为置信度1。
83.寻找完整车厢：条件：两个间隙之间的完整的一段，就有可能是完整车厢，如果两侧间隙都大于两个光间距(3d的长度大于15cm)，并且这一段距离在9～15米之间，就确认为这是一段完整车厢，并将车厢标记的置信度标记为1。
84.通过数据哈希表记录下关键参数，分别为车厢后位置坐标x1、前位置坐标x2，当前时间t。
85.判断车头：判断有车辆进入光栅组之后，等待车身长度被计算出来；第一个车辆长度被计算出来时，认为车头完全离开了，正式进入了第一节车厢；
86.判断车尾：只有一个分界线，如图8所示，置信度为1，并且分界线逐渐从端点平移至原点。
87.上述各分析判断并行进行，并均为反复轮巡的多个采集周期的光信号比较判断；
88.火车速度计算装置：
89.1)使用完整车厢计算速度：
90.从哈希表中取出相邻的两个计算周期、并且置信度为1的车厢，计算车厢中心的运动速度，作为火车的速度；
91.例如：此计算周期的数据为x3，x4，t1。
92.上一计算周期的数据为x3’，x4’，t1’
。
93.两个计算周期之间的车厢中心线平移距离d1＝(x3+x4)/2－(x3’+x4’)/2
94.速度v1＝d1/(t1－t1’
)。
95.2)使用间隙平移计算速度：
96.从哈希表中取出相邻的两个计算周期、同一个编号、并且置信度为1的间隙，计算间隙中心的运动速度，作为火车的速度。
97.例如：此计算周期的数据为x5，x6，t2。
98.上一计算周期的数据为x5’，x6’，t2’
。
99.两个计算周期之间的间隙中心线平移距离d2＝(x5+x6)/2－(x5’+x6’)/2
100.速度v2＝d2/(t2－t2’
)。
101.3)使用分界线计算速度：
102.从哈希表中取出相邻的两个计算周期、同一个编号、并且置信度为1的间隙，计算
分界线的运动速度，作为火车的速度。
103.例如：此计算周期的分界线数据为x7，t3。
104.上一计算周期的分界线数据为x7’，t3’
。
105.两个计算周期之间的分界线平移距离d3＝x7－x7’106.速度v3＝d3/(t3－t3’
)。
107.上述三个方法均能够计算出速度，优先使用车厢平移计算速度，如果没有得到结果，使用间隙平移计算速度，如果上述两种都没有计算出速度，使用分界线计算。这挑选计算速度的目的是排除干扰，用车厢多个位置的数据进行速度计算，出现问题有备选方案，不至于产生任何数据缺失或错误，并在多个轮巡过程中反复计算，使排出任何错误和误差，大大提到了系统的可靠性。
108.火车车厢长度计算装置：依据车厢前后坐标计算车厢长度：l：l＝(x1－x2)
×
d。
109.火车前梆距离计算装置：原点到火车车厢前沿的距离l1(见图1)。
110.火车后梆距离计算装置：原点到火车车厢后沿的距离l2(见图1)。
111.火车前梆距离计算装置和火车后梆距离计算装置的计算方式是：在哈希表中检索当前车厢的前分界线和分界线数据，在已经得到完整车厢长度后，从光栅原点位置开始从车厢的前分界线位置向后检测，判断车厢的后分界线位置，通过分界线位置计算出车厢前绑到光栅原点的距离，以及车厢后梆到原点的距离。
112.本实施例所述的结果处理子系统包括：
113.计算结果收集装置：用于收集并记录各次采集周期的火车运行状态的计算结果。
114.火车运动动画处理装置：用于将火车运动的过程经过图像处理，形成能够在显示屏上实时运动的动画。
115.数据输出装置：用于将火车运行状态的计算结果换算为溜槽运动控制数据，并将溜槽运动控制数据输出至溜槽控制plc。
116.参数设置模块：用于设置定量装车光栅监控仪的各项应用参数。
117.日志记录模块：用于实时记录火车整车装车过程的所有光栅组的检测数据以及计算数据，以便进行完全的历史回溯。
118.实施例二：
119.本实施例是上述实施例的改进，是上述实施例关于人机交互界面的细化，本实施例所述的人机交互界面是触摸屏。
120.触摸屏可以使用8-17吋的触摸显示屏，以类似于平板电脑的操作体验。
121.实施例三：
122.本实施例是上述实施例的改进，是上述实施例关于人机交互界面的细化，本实施例所述的人机交互界面是键盘、显示屏和鼠标。
123.由于在监控仪的操作类似于普通的pc机，因此使用键盘、显示器和鼠标等设施，可以使操作更加方便、快捷。
124.实施例四：
125.本实施例是上述实施例的改进，是上述实施例关于数据输出装置与溜槽控制plc通讯的细化，本实施例所述的数据输出装置与溜槽控制plc通讯协议是modbustcp、profinet、eip中的一种。
126.实施例五：
127.本实施例是上述实施例的改进，是上述实施例关于计算子系统的细化，本实施例所述的计算子系统的核心硬件是arm芯片。
128.计算子系统除arm芯片还需要其他相应的芯片，包括：io控制、日历时钟、ran、slash等芯片，如图2所示。
129.本实施例是上述实施例的改进，是上述实施例关于结果处理子系统的细化，本实施例所述的结果处理子系统的核心硬件是cpu-j1900芯片。
130.cpu-j1900芯片是一种低功耗，并且十分可靠的芯片，十分适宜应用在工业控制中。
131.最后应说明的是，以上仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳布置方案对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案(比如应用的装车站系统、光栅组的形式、处理系统的芯片等)进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

技术特征：
1.一种火车定量装车站光栅监控仪，包括：能够挂在墙上的壳体，所述的壳体上设有人机交互界面，其特征在于，所述的人机交互界面与壳体中的数据处理系统连接，所述的处理系统包括：与安装在装车站铁路两旁的多组光栅组连接的数据通讯接口，所述的数据通讯接口依次与数据计算子系统、结果处理子系统、和所述的人机交互界面连接；所述的光栅组的排列为：火车进入光栅组的起始点为端点，与溜槽对应的光栅组结束点为原点；两个光信号传感器之间的距离为光间距d；所述的计算子系统包括：光栅数据采集装置：用于各次轮巡的光栅数据进行实时编辑，形成原始数据队列，并进行实时输出数据队列；光栅数据滤波装置：用于将对一些杂散的数据点进行处理，排除干扰，得到一个相对理想的数组buffer；数据分析装置：用于对数组buffer进行分析判断，包括：是否为全空：光栅组的光信号为全空的状态，判断为没有火车通过；判断是否有车辆进入：光栅组的光信号出现变化，从端点开始变为有物段，并且有物段不间断的逐渐增加，即认为有车辆从光栅组端点进入到光栅组；寻找分界线：分界线识别条件为：一段为空段和一段有物段的交界处，并且为空段和有物段的长度要大于两个光间距以上，方可认为是可信的分界线，置信度为1；所有置信度为1的分界线通过数据哈希表记录下关键参数，并分配分界线编号、分界线位置坐标、当前的时间；寻找完整间隙：火车通过光栅组的不同状态，使两节车厢之间的间隙数量不同，完整程度不同，通过分析判断寻找完整间隙，并设置置信度：置信度为1的条件是两段被遮挡的物体之间的空隙为完整间隙，并且间隙两侧被遮挡的长度要大于两个光距离，满足这个遮挡距离条件时，并且经过三个以上的计算周期，仍然被判定为间隙完整，则这个间隙被标记为置信度1；所有置信度为1的间隙通过数据哈希表记录下关键参数，分别为间隙编号、间隙两侧坐标、当前的时间；寻找完整车厢：条件：两个间隙之间的完整的一段，就有可能是完整车厢，如果两侧间隙都大于两个光间距，并且这一段距离在9～15米之间，就确认为这是一段完整车厢，并将车厢标记的置信度标记为1；通过数据哈希表记录下关键参数，分别为车厢后位置坐标x1、前位置坐标x2，当前时间t；判断车头：判断有车辆进入光栅组之后，等待车身长度被计算出来；第一个车辆长度被计算出来时，认为车头完全离开了，正式进入了第一节车厢；判断车尾：只有一个分界线，置信度为1，并且分界线逐渐从端点平移至原点；上述各分析判断并行进行，并均为反复轮巡的多个采集周期的光信号比较判断；火车速度计算装置：1)使用完整车厢计算速度：从哈希表中取出相邻的两个计算周期、并且置信度为1的车厢，计算车厢中心的运动速度，作为火车的速度；
2)使用间隙平移计算速度：从哈希表中取出相邻的两个计算周期、同一个编号、并且置信度为1的间隙，计算间隙中心的运动速度，作为火车的速度；3)使用分界线计算速度：从哈希表中取出相邻的两个计算周期、同一个编号、并且置信度为1的分界线，计算边界线的运动速度，作为火车的速度；上述三个方法均能够计算出速度，优先使用车厢平移计算速度，如果没有得到结果，使用间隙平移计算速度，如果上述两种都没有计算出速度，使用分界线计算；火车车厢长度计算装置：用于依据车厢前后坐标计算车厢长度l：l＝(x1－x2)
×
d；火车前梆距离计算装置；用于计算原点到火车车厢前沿的距离；火车后梆距离计算装置；用于计算原点到火车车厢后沿的距离；所述的结果处理子系统包括：计算结果收集装置：用于收集并记录各次采集周期的火车运行状态的计算结果；火车运动动画处理装置：用于将火车运动的过程经过图像处理，形成能够在显示屏上实时运动的动画；数据输出装置：用于将火车运行状态的计算结果换算为溜槽运动控制数据，并将溜槽运动控制数据输出至溜槽控制plc；参数设置模块：用于设置定量装车光栅监控仪的各项应用参数；日志记录模块：用于实时记录火车整车装车过程的所有光栅组的检测数据以及计算数据，以便进行完全的历史回溯。2.根据权利要求1所述的监控仪，其特征在于，所述的人机交互界面是触摸屏。3.根据权利要求1所述的监控仪，其特征在于，所述的人机交互界面是键盘、显示屏和鼠标。4.根据权利要求2或3所述的监控仪，其特征在于，所述的数据输出装置与溜槽控制plc通讯协议是modbustcp、profinet、eip中的一种。5.根据权利要求4所述的监控仪，其特征在于，所述的计算子系统的核心硬件是arm芯片。6.根据权利要求5所述的监控仪，其特征在于，所述的结果处理子系统的核心硬件是cpu-j1900芯片。

技术总结
本发明涉及一种火车定量装车站光栅监控仪，包括：能够挂在墙上的壳体，壳体上设有人机交互界面，人机交互界面与壳体中的数据处理系统连接，处理系统包括：与安装在铁路两旁的多组光栅组连接的数据通讯接口，数据通讯接口依次与数据计算子系统、结果处理子系统、和人机交互界面连接。本发明抓住车辆位置和位移速度两个与溜槽精确控制相关的关键点，通过不断的轮巡检测光栅数据，并设置置信度确定车厢长度、车厢前后端位置的精确坐标，排除了粉尘、异物等干扰，同时采取多种速度的并行计算方案，对多个不同途径计算的速度进行挑选和判别，以求获得最准确的速度数据，从而克服由于速度计算而造成的误判，影响自动装车的质量，避免了设备撞击等事故。设备撞击等事故。设备撞击等事故。


技术研发人员：栗伟 孙丁丁 刘飞
受保护的技术使用者：中煤科工智能储装技术有限公司
技术研发日：2022.09.21
技术公布日：2022/12/30