DE10351863A1 - Signal transfer unit e.g. for underground vehicles, has main unit and several transceivers for digital transmission with signals transfer data to one or more self-sufficient transceiver units - Google Patents

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Ernest Kretschmann
Christoph Funke
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    • G08—SIGNALLING
    • G08C—TRANSMISSION SYSTEMS FOR MEASURED VALUES, CONTROL OR SIMILAR SIGNALS
    • G08C17/00—Arrangements for transmitting signals characterised by the use of a wireless electrical link
    • G08C17/02—Arrangements for transmitting signals characterised by the use of a wireless electrical link using a radio link

Abstract

The unit has a main unit and several transceivers for digital transmission. The signals will transfer data to one or more self-sufficient transceiver units (3). The transceivers have their own power supply connected from the main unit. The transceivers have antennas (4) and or an emitter antenna (5) for the digital data signal transmission and for video signal transmission.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Signalübertragungseinheit für den Einsatz und die Führung von mannlos betriebenen Fahrzeugen im untertägigen Betrieb, bestehend aus einer Basiseinheit und ein oder mehreren Sende- und Empfangseinheiten zur Übertragung digitaler und/oder analoger Signale.The The present invention relates to a signal transmission unit for the Commitment and leadership of unmanned vehicles in underground operation, consisting of a base unit and one or more transmitting and receiving units for transmission digital and / or analog signals.

Aus der Anwendung über Tage ist es grundsätzlich bekannt, Signale über eine oder mehrere autarke Sende- und Empfangseinheiten zu übertragen. Ein Verfahren zur Vorgabe der automatischen Steuerung eines Fahrzeuges und eine Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach der DE 695 08 783 T2 bezieht sich auf Fahrzeug-Autopiloten und insbesondere auf einen Autopiloten für unbemannte Fahrzeuge, in welchen Teile einer Mission im voraus in den Fahrzeug-Steuercomputer einprogrammiert sind, um einen vollständig automatischen Betrieb des Fahrzeuges vorzugeben.From the application over days, it is generally known to transmit signals via one or more autonomous transmitting and receiving units. A method for prescribing the automatic control of a vehicle and an apparatus for carrying out the method according to DE 695 08 783 T2 refers to vehicle autopilot, and more particularly to an unmanned vehicle autopilot in which portions of a mission are pre-programmed into the vehicle control computer to provide fully automatic operation of the vehicle.

Im untertägigen Bereich erfolgt dagegen nach dem Stand der Technik die Signalübertragung für mannlos betriebene Fahrzeuge über miteinander mechanisch verbundene, verdrahtete Sende- und Empfangseinrichtungen.in the underground Area, however, takes place according to the prior art, the signal transmission for unmanned powered vehicles over mechanically connected, wired transmitting and receiving devices.

Die hierbei angewendete mechanische Kopplung weist den Nachteil auf, dass die Verbindungen der einzelnen Sende- und Empfangseinrichtungen beim Arbeitsablauf unter Tage zum Beispiel bei Sprengungen entfernt und anschließend wieder aufgebaut werden müssen.The Mechanical coupling used here has the disadvantage that the connections of the individual transmitting and receiving devices removed during the work process underground, for example during blasting and subsequently have to be rebuilt.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist dagegen eine drahtlose Signalübertragungseinheit für die Führung unbemannter Fahrzeuge für den Einsatz unter Tage. Dabei leitet eine Kette von autarken Sende- und Empfangseinheiten zur Übertragung digitaler Daten oder Video-Signalen, mit einer Funkstreckentesteinrichtung und mit einer automatischen Frequenzumschaltung sowie einer Ab- und Zuschaltvorrichtung einzelner Kettenglieder ausgerüstet, das autonom oder ferngesteuert betriebene unbemannte Fahrzeug im untertägigen Einsatz.object On the other hand, according to the present invention, a wireless signal transmission unit for the guidance is unmanned Vehicles for the use underground. A chain of self-sufficient transmitters and receiving units for transmission digital data or video signals, with a radio tester and with an automatic frequency changeover and a and switching device of individual chain links equipped that autonomous or remotely operated unmanned vehicle in underground use.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile des zuvor beschriebenen Standes der Technik beim Untertagebetrieb zu vermeiden.task The invention is the disadvantages of the previously described state to avoid the technology during underground operation.

Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung nach den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes sind den Unteransprüchen zu entnehmen.Is solved This object is achieved by a device according to the features of the claim 1. Advantageous embodiments of the subject invention are the dependent claims refer to.

Der Vorteil der Erfindung liegt insbesondere in der Kostenersparnis für die Handhabung und dem Umfang der zum Einsatz unbemannt betriebener Fahrzeuge im Untertagebetrieb erforderlichen Infrastruktur im Vergleich zu der Signalübertragung mit verbundenen Sende- und Empfangseinheiten. Damit entfällt die im rauhen untertägigen Betrieb störanfällige Verbindung der Einheiten. Das erfindungsgemäße System ist, insbesondere in ausgedehnten Revieren mit wachsenden Abbauorten, flexibel einsetzbar.Of the Advantage of the invention is in particular in the cost savings for the Handling and scope of unmanned vehicles in underground infrastructure required compared to the signal transmission with connected transmitting and receiving units. This eliminates the in the rough underground Operation fault-prone connection of the units. The system according to the invention is, especially in extensive areas with growing mining sites, flexible use.

Eine automatische Frequenzumschaltung, durch die Erkennung des Sendebereichswechsels des Fahrzeuges zur nächsten Sende- und Empfangseinheit, verhindert Störungen durch Frequenzüberlagerungen.A automatic frequency switching, by detecting the transmission range change of the Vehicle to the next Transmitting and receiving unit, prevents interference due to frequency overlays.

Eine Funkstreckentesteinrichtung ermöglicht die Prüfung der Funkstrecke nach der Installation der Sende- und Empfangseinheiten, ohne dass ein Fahrzeug verfügbar sein muss. Für die Prüfung der Funkstrecke ist kein Fachpersonal erforderlich.A Radio link test facility allows the exam the radio link after the installation of the transmitting and receiving units, without a vehicle available have to be. For the exam the radio link is not required by qualified personnel.

Eine Ab- und Zuschaltvorrichtung ermöglicht dem Befahrungspersonal, den Betrieb mit dem unbemannten Fahrzeug in Gang zu setzen und zu unterbrechen, so dass das gefahrlose Befahren einer untertägigen Strecke bei Abschalten des autonomen oder ferngesteuerten Fahrzeugbetriebes ermöglicht wird. Selbstverständlich sind dabei behördliche Sicherheitsvorschriften und Sicherheitskonzepte des Betreibers maßgebend.A Ab- and Zuschaltvorrichtung allows the Driving personnel, operating with the unmanned vehicle in To set and pause, so that the safe driving an underground day Distance when switching off the autonomous or remote-controlled vehicle operation is possible. Of course are official Safety regulations and safety concepts of the operator prevail.

In der einzigen Patentfigur ist schematisch ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung für den Einsatz unter Tage im sog. Room-and-Pillar-Betrieb mit einem unbemannten Fahrlader dargestellt.In the single patent figure is schematically a preferred embodiment the invention for the use underground in the so-called Room-and-Pillar operation with a unmanned loader shown.

Anstelle von Fahrladern können selbstverständlich auch andere mannlos betriebene Untertagefahrzeuge wie z.B. Kipper, Befahrungsfahrzeuge etc. mit der erfindungsgemäßen Signalübertragungseinrichtung gesteuert werden.Instead of of loaders can Of course also other unmanned underground vehicles such. tipper, Driving vehicles etc. controlled with the signal transmission device according to the invention become.

Mit Hilfe der Signalübertragungseinheit werden sowohl alle zum Betreiben des jeweiligen Fahrzeuges benötigten Signale, wie z.B. Motorstart und Motorstopp, Dreh- und Gangschaltung, Lenk-, Brems, Arbeitssignale usw. übertragen. Ferner kann die Signalübertragung von Betriebsdaten (wie Geschwindigkeit, Distanzangaben etc.), Maschinendaten (Temperaturen, Drücke etc.) und gegebenenfalls die Übertragung von Videosignalen über die Signalübertragungseinheit erfolgen.With Help of the signal transmission unit Both all signals required to operate the respective vehicle, such as. Engine start and engine stop, turning and gear shifting, steering, braking, working signals etc. transferred. Furthermore, the signal transmission of operating data (such as speed, distances, etc.), machine data (Temperatures, pressures etc.) and, if necessary, the transfer from video signals over the signal transmission unit respectively.

Die Energieversorgung der autarken Sende- und Empfangseinheiten kann durch Akkus erfolgen oder über ein Netz, das in aller Regel in den Strecken und am Abbauort vorhanden ist.The power supply of the self-sufficient transmitting and receiving units can be done by batteries or via a network that is usually present in the routes and at the mining site.

Die Entfernung zwischen den Sende- und Empfangseinheiten (1, 3), d.h. der Basiseinheit (1) und den einzelnen Sende- und Empfangseinheiten (3), in der Patentfigur an Hand des Abbauverfahrens Room (9) und Pillar (10) dargestellt, entspricht der jeweiligen Sendereichweite. Die Sende- und Empfangseinheiten (1, 3) sind so angeordnet, dass alle Bereiche der zu befahrenden Strecke (11) eine Funkabdeckung aufweisen.The distance between the transmitting and receiving units ( 1 . 3 ), ie the base unit ( 1 ) and the individual transmitting and receiving units ( 3 ), in the patent character with reference to the mining method Room ( 9 ) and Pillar ( 10 ), corresponds to the respective transmission range. The transmitting and receiving units ( 1 . 3 ) are arranged so that all areas of the route to be traveled ( 11 ) have a radio coverage.

Zur Überbrückung großer Distanzen sind gerichtete Antennen (4) und für die Abdeckung im Nahbereich, zum Beispiel zum Wenden in einem Querort (12), sind Rundstrahlantennen (5) vorteilhaft.To bridge large distances are directional antennas ( 4 ) and for the coverage in the vicinity, for example for turning in a transverse location ( 12 ), are omnidirectional antennas ( 5 ) advantageous.

Zur Daten- und Videosignalübertragung ist mindestens eine Basiseinheit (1) mit Datenfunksender und Datenfunk- und Videoempfänger und jeweils einer Antenne (4) oder (5), eine autarke Sende- und Empfangseinheit (3) mit mindestens einer Antenne (4 bzw. 5) für den Funkkontakt zur Basiseinheit (1) und mindestens einer Antenne (4 bzw. 5) für den Funkkontakt mit einem mannlos betriebenen Fahrzeug (7) und je einer Videosignalempfangs- und Sendeantenne (4 bzw. 5) erforderlich. Die Sende- und Empfangseinheit (3) kann mit einer Frequenzumschaltung, einer Funkstreckentesteinrichtung und einer Abschaltvorrichtung ausgerüstet sein.For data and video signal transmission, at least one base unit ( 1 ) with data radio transmitter and radio and video receiver and one antenna each ( 4 ) or ( 5 ), a self-sufficient transmitting and receiving unit ( 3 ) with at least one antenna ( 4 respectively. 5 ) for radio contact with the base unit ( 1 ) and at least one antenna ( 4 respectively. 5 ) for radio contact with an unmanned vehicle ( 7 ) and one video signal receiving and transmitting antenna ( 4 respectively. 5 ) required. The transmitting and receiving unit ( 3 ) may be equipped with a frequency switch, a radio link tester and a shutdown device.

Zur Vermeidung von Frequenzüberlagerungen erfolgt beim Wechsel in den Sendebereich der jeweils nächsten Sende- und Empfangseinheit (3) eine automatische Frequenzumschaltung. Diese Frequenzumschaltung kann fernbetätigt über die Annäherung des Fahrzeuges (7) mittels Schaltkontakt, Transponder, Lichtschranke oder durch Programmvorgabe erfolgen.In order to avoid frequency overlays, when changing to the transmission range of the next transmitting and receiving unit ( 3 ) an automatic frequency switching. This frequency switching can be operated remotely via the approach of the vehicle ( 7 ) by means of switching contact, transponder, light barrier or by program default.

Im Vergleich zu fest verkabelten Sende- und Empfangseinheiten des Standes der Technik bieten autarke, mit der Basiseinheit (1) und/oder dem Fahrzeug (7) direkt oder über eine oder mehrere Sende- und Empfangseinheiten (3) über Funk kommunizierende Einheiten den Vorteil, dass diese ohne großen Aufwand mit fortschreitendem Abbau oder bei wechselnden Abbauorten leicht zu versetzen und vor Sprengungen an der Ortsbrust (8) oder Beraubearbeiten in der Strecke (11) oder an der Ortsbrust (8) in einen gesicherten Bereich zurückzuziehen und anschließend wieder zu installieren sind.Compared to hard-wired transmitters and receivers of the prior art, stand alone, with the base unit ( 1 ) and / or the vehicle ( 7 ) directly or via one or more transmitting and receiving units ( 3 ) communicating via radio units have the advantage that they easily without further effort with progressive degradation or in changing mining sites and before blasting at the working face ( 8th ) or robbery work in the line ( 11 ) or at the face ( 8th ) are to be withdrawn into a secured area and then reinstalled.

Bei der Ausstattung der Sende- und Empfangseinheiten (3) mit einer Funktionskontrolle ist das Aufstellen der Sende- und Empfangseinheiten (3) und die Prüfung der Funkstrecke (6) ohne Einsatz von Fachpersonal möglich.In the equipment of the transmitting and receiving units ( 3 ) with a functional check is the setting up of the transmitting and receiving units ( 3 ) and the test of the radio link ( 6 ) without the use of qualified personnel.

Bei Sende- und Empfangseinheiten (3) mit Ab- und Zuschaltvorrichtung kann das Befahrungspersonal die Sende- und Empfangseinheiten (3) vor Befahren der Strecke (11) direkt oder über Funk abschalten und beim Verlassen der Strecke (11) zuschalten. Der Betrieb des Fahrzeuges (7) wird bei fehlender Signalübertragung automatisch abgestellt. Das Befahren der Strecke (11) mit mannlosem Fahrzeugbetrieb wird somit gefahrlos möglich.For transmitting and receiving units ( 3 ) with disconnecting device, the driving personnel can read the transmitting and receiving units ( 3 ) before driving the route ( 11 ) switch off directly or via radio and when leaving the track ( 11 ) switch on. Operation of the vehicle ( 7 ) is automatically switched off in case of missing signal transmission. Driving on the route ( 11 ) with unmanned vehicle operation is thus possible without danger.

Autarke Sende- und Empfangseinheiten (3), die auf transportablen Gestellen oder dgl. Installiert sein können, lassen sich im Vergleich zu fest verkabelten Einheiten mit geringem Aufwand an den jeweiligen Abbauort versetzen.Autonomous transceiver units ( 3 ), which can be installed on transportable racks or the like, can be compared to hard-wired units with little effort to move to the respective mining site.

Claims (4)

Signalübertragungseinheit für den Einsatz und die Führung von mannlos betriebenen Fahrzeugen im untertägigen Betrieb, bestehend aus einer Basiseinheit und ein oder mehreren Sende- und Empfangseinheiten zur Übertragung digitaler und/oder analoger Signale, dadurch gekennzeichnet, dass die Signale von der unter Tage installierten Basiseinheit (1) mit Sender und Empfänger über eine oder mehrere autarke Sende- und Empfangseinheiten (3) mit eigener Energieversorgung zum Fahrzeug (7) übertragen werden und vom Fahrzeug (7) Signale über eine oder mehrere der autarken Sende- und Empfangseinheiten (3) zur Basiseinheit (1) übertragen werden, wobei die Sende- und Empfangseinheiten (1, 3) mit einer oder mehreren gerichteten Antennen (4) und/oder mit einer Rundstrahlerantenne (5) für die digitale Datensignalübertragung und die analoge Videosignal-Übertragung ausgerüstet sind.Signal transmission unit for the use and management of unmanned vehicles in underground operation, consisting of a base unit and one or more transmitting and receiving units for transmitting digital and / or analog signals, characterized in that the signals from the base unit installed base unit ( 1 ) with transmitter and receiver via one or more autonomous transmitting and receiving units ( 3 ) with its own energy supply to the vehicle ( 7 ) and from the vehicle ( 7 ) Signals via one or more of the self-sufficient transmitting and receiving units ( 3 ) to the base unit ( 1 ), the transmitting and receiving units ( 1 . 3 ) with one or more directional antennas ( 4 ) and / or with an omnidirectional antenna ( 5 ) are equipped for the digital data signal transmission and the analog video signal transmission. Signalübertragungseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sende- und Empfangseinheiten (1, 3) mit einer Einrichtung zur Frequenzumschaltung ausgerüstet sind, wobei die Frequenzumschaltung beim Sendebereichswechsel des Fahrzeuges (7) zur nächsten Sende- und Empfangseinheit (3) durch Annäherung des Fahrzeuges (7) an einen Schaltkontakt, einen Transponder, durch Durchfahren einer Lichtschranke oder dergleichen oder durch eine Programmvorgabe automatisch erfolgt.Signal transmission unit according to claim 1, characterized in that the transmitting and receiving units ( 1 . 3 ) are equipped with a means for frequency switching, wherein the frequency change in the transmission range change of the vehicle ( 7 ) to the next transmitting and receiving unit ( 3 ) by approaching the vehicle ( 7 ) to a switch contact, a transponder, by passing through a light barrier or the like or by a program default automatically. Signalübertragungseinheit nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einrichtung zum Testen der Funkstrecke vorgesehen ist, die eine Sequenz über alle in der Kette befindlichen Sende- und Empfangseinheiten (3) bis zur Basiseinheit (1) sendet und von dieser Basiseinheit (1) über die Kette zurück zur aussendenden Testeinrichtung sendet, und dass eine optische oder akustische Anzeige den korrekten Empfang und Sendedurchgang der Sequenz signalisiert.Signal transmission unit according to one of claims 1 and 2, characterized in that a device is provided for testing the radio link, which comprises a sequence over all transmission and reception units ( 3 ) to the base unit ( 1 ) and from this base unit ( 1 ) is sent back to the sending test facility via the chain, and that a visual or audible indication signals the correct reception and transmission of the sequence. Signalübertragungseinheit nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Sende- und Empfangseinheiten (3) mit einer Ab- und Zuschaltvorrichtung ausgerüstet sind, so dass sie direkt oder fernbetätigt ab- und zuschaltbar sind, wodurch die Funkstrecke zum Fahrzeug (7) unterbrochen wird.Signal transmission unit according to claims 1 to 3, characterized in that the transmitting and receiving units ( 3 ) are equipped with a disconnection device, so that they can be switched off and on directly or remotely, whereby the radio link to the vehicle ( 7 ) is interrupted.
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