天车定位方式浅析

贺龙

摘 要：天车定位是工矿企业信息化、自动化的一个基础环节。本文主要介绍天车定位常用的几种方式，简述其工作原理、各自的优缺点及环境适应性，旨在为天车定位系统在硬件设备选型方面提供参考。

关键词：天车定位；编码电缆；RFID；激光测距

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.19.120

0 引言

天车作为物料的运输工具，是工矿企业不可或缺的设备。物料信息的转储在传统的天车运行模式下，不能做到信息的衔接，需要投入大量人力来盘查、抄送及复核，人身安全系数低、效率低、成本高且难免出错。天车定位系统通过对天车运行轨迹的跟踪使得物料信息得以貫通，可减低风险、提高效率、节约成本，是企业生产信息化乃至无人值守自动化的基础。

1 天车定位

天车定位对天车的大车、小车乃至吊钩的移动轨迹进行实时位置监测，实现天车两维乃至三维定位，自动确定天车和带载物料的物理位置；结合数据库即时存储天车定位信息，可以对作业区内的物料状态做到全面掌控。在此基础上辅以智能调度系统，可对天车作业进行规划，指导天车运行，极大提高安全生产系和数物流节奏。

2 定位方式

天车运定位对于吊钩的检测宜采用编码器，安装于卷筒主轴上随动，检测直接故而可靠、准确；若设备状态不允许也可采用激光测距，但安装及设备改动量较大，且不如编码器准确。关于天车吊钩的高度检测，在此不多做叙述。

鉴于天车运行的特点，其定位检测对于天车大车和小车只能采用非接触式，常用的检测方式有编码电缆，RFID，激光测距等。

2.1 编码电缆

编码电缆的外形为扁平状态，内部有若干对电线组成，任何一对线，相当于一个单圈线圈，分为通信对线和地址类对线两类。通信线按一定的规律交叉，地址对线按照格雷码规律交叉。将各对线重叠在一起，封装在氯丁橡胶压制的护套内。

编码电缆沿着天车的运行轨道固定安装，天线箱安装在天车侧面，随车移动。编码电缆的终端对每一对线加一个匹配电阻，形成回路。

编码电缆的基本原理为电磁感应。天线箱内的线圈分为两组，一组作为发送线圈，一组作为接收线圈；编码电缆中任何一传输对线的一个网孔，可以看成一个矩形单圈线圈。在发送线圈中通过电流，在其附近空间就会产生磁场，若在发送线圈中通过交变电流，那么，在靠近发送线圈的编码电缆中的每一个传输对线中就会产生感应电动势；同样，若在编码电缆中任何一传输对线中通过交变电流，那么，在靠近编码电缆的接收线圈中也会产生感应电动势。

编码电缆表面光洁，无接头。具有阻燃、耐老化、耐寒、耐高温特性，不怕雨水、耐酸碱腐蚀，尤其可防二氧化硫、阳光紫外线，可长期在-25℃—85℃环境下工作，适应复杂的工业环境。缺点是成本偏高。

2.2 激光测距

激光测距主要由发射部分，反射部分和接收部分组成；大致可分为脉冲激光测距和相位激光测距两大类。发射部分的作用是产生合适的激光信号；接收部分把发射回来的光信号变成电信号。

一般发射和接收会安装在天车上，随车移动；发射部分则固定安装在合适的位置，形成光回路。

激光测距的基本原理是光反射。对于脉冲激光测距，在测距点发射激光脉冲，经反射后被接收，通过时间测量装置测量激光脉冲来回传播所用的时间，从而得到相应的距离；对于相位激光测距，所用的测量激光是连续调制的，检测往返过程中的相位差来计算距离。

激光测距满足天车运行非接触式测量的需求，对环境温度的要求也比较宽松；但由于靠光反射检测，不适用于3台以上天车并行的情况，炼钢等粉尘环境也需慎重考虑。

2.3 RFID即射频识别技术

RFID系统由读写器、RFID标签卡片组成。读写器发出射频信号，标签卡芯片中存储有固定信息。

读写器安装在天车上，随车移动；标签卡一般等距沿着天车的运行轨道固定安装，标签卡内的信息可根据需要提前写入和更改后固化。

RFID技术的基本原理是读写器发射特定频率的无线电波，随车移动到覆盖标签范围内时，驱动标签卡内的电路将芯片内数据送出，读写器接收解读得到相应的位置信息。

RFID作为一种非接触式自动识别技术，具有较强的环境适应性，安装及维护简便，稳定性相对可靠；缺点是非连续测量，精确性相对低。

3 结束语

天车作业多在重工业环境，设备及人身安全往往在生产管理中占据很大比重。天车定位系统在减小劳动强度，提高作业率及生产效率的基础上，在天车作业管理及生产安全方面也有很大效用。选择合适的定位方式，切合实际环境条件，通过天车定位系统为生产提供现代化管理手段和安全保障。

参考文献：

[1]袁亚兰.RFID天车定位炼钢区物流生产管理监控系统设计与实现[C].全国冶金自动化信息网2014年会论文集，2014.

[2]王超.基于激光测距技术和射频读卡技术的钢包连续跟踪系统[D].东北大学，2012.

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