綜掘成套裝備遠程協同控制技術與方法技術

本發明專利技術涉及一種綜掘成套裝備遠程協同控制技術與方法，包括觸屏顯示器、無線通訊模塊、中央控制器、及其連接控制的掘進機控制子系統、錨桿鉆車控制子系統、皮帶運輸機控制子系統。其中，中央控制器采集掘進機、錨桿鉆車與皮帶運輸機的位置信息并控制三機工作，無線通訊模塊將信息傳遞至控制中心，在觸屏顯示器上展示，以便于工作人員對掘進工作面的監控。本發明專利技術的優點在于，工作人員可以對施工過程中掘進工作面的位置參數進行有效監控，并能夠實現三機協同工作，保證煤礦井下的安全生產，改進了現有的通過人為實現聯動的狀況，提高系統控制的可靠性、安全性、實時性。有效解決了現有煤礦井下綜掘工作面多設備之間協同工作的問題。

Remote cooperative control technology and method for complete equipment of comprehensive excavation

【技術實現步驟摘要】
綜掘成套裝備遠程協同控制技術與方法
本專利技術涉及巷道綜掘工作面自動化控制
，具體涉及綜掘成套裝備遠程協同控制技術與方法。
技術介紹
掘進工作面是現代化煤礦生產的主要環節，也是煤礦井下環境最惡劣、工作最復雜的系統之一，目前綜掘工作面在掘進過程中，確定掘進距離的方式主要是由操作員根據經驗大致確定掘進距離，然后停止掘進，再使用測距儀測量掘進距離。但是，這種確定掘進距離的方式不能實時確定實際掘進距離，容易超出《安全規程》規定的空頂距，易發生違規作業。如果操作員過于謹慎，每次保守估計掘進距離，則會降低施工效率，影響施工進度。并且三機同時工作時需要錨桿鉆車與皮帶運輸機根據掘進機的動作與位置改變工作狀態，配合掘進機共同完成掘進工作，避免由于錨桿鉆車與皮帶運輸機位置不匹配導致的堆煤事故和煤料的散落。為解決以上問題，完成了本專利技術。
技術實現思路
本專利技術為解決上述操作員確認繁瑣、不準確以及三機相對位置不匹配導致安全事故的問題，提供一種綜掘成套裝備遠程協同控制技術與方法，保證各機械設備之間安全、穩定、快速運行。為解決上述技術問題,本專利技術所采用的技術方案為：綜掘成套裝備遠程協同控制技術與方法，包括觸屏顯示器、無線通訊模塊、中央控制器、及其連接控制的掘進機控制子系統、錨桿鉆車控制子系統、皮帶運輸機控制子系統。觸屏顯示器采用HMI觸摸屏和3DVR液晶屏，HMI觸摸屏的輸入端連接PLC的輸出端，HMI液晶屏的輸入端連接中央控制器的輸出端，安裝于地面控制中心，用于時時顯示三機的運動過程。>無線通訊模塊包括4G網絡傳輸模塊和遠程操作模塊，4G網絡傳輸模塊，采用232/485無線通訊模塊，利用4G技術，依托電磁波傳播信息，頻率高達3~30GHz，延遲低，傳播速度更快，能夠有效的確保數據的時時更新。中央控制器采用PLC和工業計算機，接收各個傳感器的信號并進行判斷、分析，再將三機的位置信息結果顯示于控制中心的觸屏顯示器，并在必要時工作人員在控制中心可人工干預設備的啟停，確保設備及人員的安全。掘進機控制子系統包括安裝于掘進機機身的多組測距儀以及連接控制的液壓系統與電氣系統。測距儀安裝于掘進機的前端與兩側，分別監測掘進機的進尺長度與相對距離，掘進機控制子系統連接控制掘進機液壓系統與電氣系統，能夠根據中央控制器的指令控制掘進機的動作。錨桿鉆車控制子系統，包括安裝于錨桿鉆車機身的多組測距儀以及連接控制的液壓系統與電氣系統。測距儀安裝于錨桿鉆車的前端與兩側，分別監測其與掘進機距離以及相對位置。錨桿鉆車控制子系統連接控制錨桿鉆車液壓系統與電氣系統，能夠根據中央控制器的指令控制錨桿鉆車的動作。皮帶運輸機控制子系統，包括安裝于皮帶運輸機機身的多組測距儀以及連接控制的電氣系統。測距儀安裝于皮帶運輸機的前端與兩側，分別監測其與錨桿鉆車距離以及相對位置。皮帶運輸機控制子系統連接控制皮帶運輸機電氣系統，能夠根據中央控制器的指令控制皮帶運輸機的動作。綜掘成套裝備遠程協同控制技術與方法，其設備間存在協同關系，其主要表現為：掘進機與錨桿鉆車之間存在閉鎖關系，當掘進機停機時，錨桿鉆車必須停機，只有錨桿鉆車啟動后，掘進機才能啟動，掘進機與錨桿鉆車的運動方向必須一致，即掘進機“前進”時，錨桿鉆車必須處于“前進”狀態，掘進機“停止”時，錨桿鉆車必須處于“停止”狀態。錨桿鉆車與皮帶運輸機的協同關系也是如此，皮帶運輸機根據錨桿鉆車的動作而動作。綜掘成套裝備遠程協同控制技術與方法，其控制方法步驟主要包括自動控制和手動干預。其中自動控制步驟主要包括啟動步驟、工作跟機步驟、停止步驟、預警停機步驟。啟動步驟主要為：首先啟動掘進機、錨桿鉆車、皮帶運輸機中的運輸機構，保證啟動時為空載狀態，控制掘進機啟動星行集裝臂、后支撐架和噴霧除塵系統，為下一步截割做準備。工作跟機步驟主要為：掘進機機身上的測距儀測量掘進機的位置信息，傳輸到中央控制器，操作員可以直觀的在觸屏顯示器上時時監測，中央控制器操作員的預設值進行操作，中央控制器向控制子系統傳輸命令，控制掘進機截割滾筒與截割臂工作。錨桿鉆車前端的測距儀時時檢測其與掘進機的距離，保證掘進機的鏈式輸送機能夠將煤塊運輸至錨桿鉆車的運輸機構，中央控制器根據掘進機掘進距離，控制錨桿鉆車的錨桿機對巷道頂板及側幫進行進一步錨固，防止事故的發生。皮帶運輸機前端的測距儀監測其與錨桿鉆車尾部的距離，保證煤塊的運輸，兩側分布著多組測距儀，將皮帶運輸機的位置信息傳送給中央控制器，中央控制器根據反饋的信息給子系統發送指令，控制皮帶運輸機的相對位置。中央控制器接收三機的位置信息，根據三機在巷道內的位置關系，發送指令給控制子系統，由子系統控制前進的距離，保證巷道掘進的準確度。停止步驟主要為：中央控制器收到操作員的停止指令，向掘進機控制子系統、錨桿鉆車控制子系統、皮帶運輸機控制子系統發送相應的指令，首先停止掘進機截割滾筒與截割臂，然后停止噴霧除塵系統、停止星形集裝臂，等待預定時間后，煤塊全部運出，停止三機的所有工作。預警停機步驟主要為：掘進機、錨桿鉆車與皮帶運輸機中發現設備故障后，自動切斷相應部分的供電系統，并根據協同控制方法逐步停機，以保證煤礦井下的安全性。綜掘成套裝備遠程協同控制技術與方法，其手動干預控制方法步驟主要步驟為：當工作面工作過程中，操作員在地上的中央控制室觀察觸屏顯示器，如發現掘進工作面自動控制系統發出預警提示并啟動預警停機，可及時發現并指派工作人員進行維修。若通過觸屏顯示器發現工作系統問題，可按下急停按鈕，切斷總電源，停止掘進工作面的所有工作。本專利技術的綜掘成套裝備遠程協同控制技術與方法，實現了掘進、支護、運輸等多個移動設備之間協同行走和運輸系統聯動控制，保證了掘進工作面的生產效率，使得施工現場由原來的多人手工，憑借經驗完成的操作，可由掘進機操作員一人完成，采用無線通信裝置設計高效快速掘進系統協同控制方案，掘進工作面的三機之間的聯動配合更加科學，提高了設備運行的自動化，有效降低了安全事故，達到各設備協調、連續、高效、安全運行的目的。附圖說明圖1為觸屏顯示器操作顯示界面。圖2為掘進機、錨桿鉆車、皮帶運輸機的傳感器分布示意圖。圖3為本專利技術控制流程圖。圖4為無線傳感器網絡的功能框圖。圖5為煤礦快速掘進中掘進機、錨桿鉆車、皮帶運輸機的自動聯動控制系統的示意框圖。圖中標記均為測距儀。具體實施方式下面結合附圖對本專利技術作進一步說明。本專利技術提供的綜掘成套裝備遠程協同控制技術與方法，包括觸屏顯示器、無線通訊模塊、中央控制器、及其連接控制的掘進機控制子系統、錨桿鉆車控制子系統、皮帶運輸機控制子系統。圖1為觸屏顯示器操作顯示界面，采用HMI觸摸屏和3DVR液晶屏，HMI觸摸屏的輸入端連接PLC的輸出端,，HMI液晶屏的輸入端連接中央控制器的輸出端，安裝于地面控制中心，用于時時顯示三機的運動過程，觸摸屏可控制系統的啟停、設置初始參數，包括掘進機行進速度本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.綜掘成套裝備遠程協同控制技術與方法，其特征包括觸屏顯示器、無線通訊模塊、中央控制器、及其連接控制的掘進機控制子系統、錨桿鉆車控制子系統、皮帶運輸機控制子系統。/n

【技術特征摘要】
1.綜掘成套裝備遠程協同控制技術與方法，其特征包括觸屏顯示器、無線通訊模塊、中央控制器、及其連接控制的掘進機控制子系統、錨桿鉆車控制子系統、皮帶運輸機控制子系統。


2.根據權利要求1所述的綜掘成套裝備遠程協同控制技術與方法，其特征在于所述觸屏顯示器采用HMI觸摸屏和3DVR液晶屏，HMI觸摸屏的輸入端連接PLC的輸出端,，HMI液晶屏的輸入端連接中央控制器的輸出端，安裝于地面控制中心，用于時時顯示三機的運動過程，觸摸屏可控制系統的啟停、設置初始參數，包括掘進機行進速度、截割臂的運動速度等。


3.根據權利要求1所述的綜掘成套裝備遠程協同控制技術與方法，其特征在于所述無線通訊模塊包括4G網絡傳輸模塊和遠程操作模塊。


4.根據權利要求1所述的綜掘成套裝備遠程協同控制技術與方法，其特征在于所述中央控制器采用PLC和工業計算機，接收各個傳感器的信號并進行判斷、分析，再將三機的位置信息結果顯示于控制中心的觸屏顯示器，并在必要時工作人員在控制中心可人工干預設備的啟停，確保設備及人員的安全。


5.根據權利要求1所述的綜...

【專利技術屬性】
技術研發人員：毛君，石鵬，盧進南，
申請(專利權)人：遼寧工程技術大學，
類型：發明
國別省市：遼寧;21