第1章系統簡介
1.1概述
隨著水路運輸業的快速發展，現代港口規模和吞吐量不斷增長，港口各種裝卸設備數量不斷增加，如何高效可靠使用這些裝卸設備是各港口單位關心的問題。港口裝卸設備中主要的斗輪堆取料機又稱懸臂式堆取料機，是散貨堆場作業的核心設備。它是堆取料合一的機械，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械。它不僅適用于電廠，而且在碼頭、港口也很適用，大多數的轉運煤及松散物料的碼頭、港口都采用斗輪堆取料機。斗輪堆取料機的采用，大大縮短了堆取時間，提高了工作效肀率，減輕了工人勞動強度。
為提高裝卸均化作業的效率和安全問題，應保證堆取料機具備尋堆認址、定位，自動確定各層料堆起點、終點及位置跟蹤、終點記憶、料流對中心、電纜保護、整機自動堆取料，從而實現流暢和高效的堆取料自動作業。同時中控室能夠對作業過程進行監視。所以有必要對堆取料機大機位置進行連續跟蹤、懸臂三維位置實時檢測，解決堆取料作業過程中空間防碰撞的難題。
1.2目前大機采用的定位方式
目前堆取料機位置檢測大多采用的是人眼定位、光電編碼器裝置（光碼盤）、激光位移傳感器、行走限位開關、RFID方式。光電編碼器裝置，整套裝置安裝在驅動電機前部的一個金屬殼體內，由盤狀齒輪與定位車齒條嚙合，通過驅動軸驅動編碼器。盤狀齒輪的圓周與定位車驅動小齒輪的圓周相同。編碼器由傳動齒輪自下而上通過減速機、聯軸節驅動，實現定位車的位置檢測。這幾種檢測位置的方式均存在一定缺陷，具體表現如下：
1)人眼定位受制于眼睛健康狀況和精神狀態，索爾德測控技術|||大機GPS定位自動控制系統
，環境影響比較大，作業時間長；
2)光電編碼器裝置在車輪打滑就會形成累計誤差，相對定位的機械接觸工作方式；
3)激光位移傳感器在不潔凈環境會失去作用，索爾德測控技術|||大機GPS定位自動控制系統
，軌道沉降導致車輛走行抖動會使反光板靶位不準，亦會導致位置檢測不準；
4)行走限位開關由于是點定位，對連續性位置檢測存在盲區；
5)RFID方式是無線點定位，存在漏讀現象，延時較大；
故這幾種傳感器在檢測位置時多數為機械式、靈敏度低、壽命短、故障率高、可靠性低，操作繁鎖，而且存在溜放環節(即失控區)，致使半自動操作難以可靠穩定運行。由于堆取料機是較大的設備，其慣性較大，在啟動和停止時也是硬性的，所以在工作過程中會產生很大的撞擊和震動，噪音污染嚴重，嚴重影響其安全性和有關零部件的辶壽命，易于損壞設備，由此設備精確位置控制顯得尤為重要。
1.3懸臂采用的檢測技術
通常的懸臂空間位置反饋都是采用行走、旋轉、俯仰三個旋轉編碼器的數值計算得出的，對懸臂的空間位置計算過程非常復雜，該計算過程需要結合行走、俯仰、旋轉三個編碼器的數值進行空間建模，而這三個編碼器都有不同程度的誤差，這就造成累積誤差，故懸臂空間坐標的準確性不高?，F有的防碰撞方法是根據兩臺堆取料機是否處于同一個場垛進行判斷，如果兩臺堆取料機不在同一個場垛就可以正常作業。兩臺堆取料機進入一個場垛進行作業時，就對兩臺堆取料機同時進行鎖定，使其不能工作，由此避免堆取料機之間發生碰撞，這嚴重影響了堆取料機的同場作業。
由于以上原因，當前都采用人工監控的方法來避免空間碰撞事故。現有的防碰撞方法無法有效避免堆取料機空間防碰撞問題，使得兩臺堆取料機無法同時在同一個堆場中安全作業，嚴重影響效率。
1.4本系統采用的GNSS定位技術
本系統采用在堆場合適位置建立基準站，武漢索爾德測控技術有限公司，索爾德測控技術，在堆取料機的回轉中心和懸臂中部或者頭部中心點安裝GPS流動站。通過GPS的位置信息和空間幾何算法，得出兩臺堆取料機之間的最小距離，從而可以判斷出堆取料機發生碰撞的可能性，使得作業人員進行相應處理。本系統可以實時計算出堆取料機懸臂的相對位置和距離，實現多臺堆取料機在同一個場垛中安全作業。該系統包括：大機及懸臂位置反饋系統、空間數據算法系統、空間防碰撞預警控制系統。
第2章GNSS定位系統
2.1GNSS系統組成
GNSS是全球衛星導航系統的總稱，包括GPS（美國）、GLONASS（俄羅斯）、伽利略（歐盟）、北斗（中國）總共四套導航系統。而目前在軌運行并能真正實現民用定位功能的只有GPS和GLONASS兩套定位系統。
主要特點：具有全球覆蓋、全天候、高精度、實時導航定位等優點。
2.2GNSS系統介紹
GNSS系統主要由三部分構成：空間衛星部分、地面監控部分、用戶GNSS接收機部分。
  衛星部分主要是再軌運行的專門用于導航的衛星，目前GPS和GLONASS在軌運行的衛星總共有60多顆，每顆衛星均在不間斷地向地球播發調制在兩個頻段上的衛星信號。在地球上任何一點，均可連續地



索爾德測控技術|||大機GPS定位自動控制系統