掘進機巷道自適應截割系統及自適應遙控方法技術方案

本發明專利技術涉及涉及一種掘進機巷道自適應截割系統及自適應遙控方法，屬于煤礦采掘設備應用技術領域。本發明專利技術通過構建巷道斷面自適應截割數據庫，通過軟件應用系統，監測掘進機運行軌跡，存儲掘進機整機及截割頭的位姿及運行數據；通過遠程監控系統，實時顯示掘進斷面工作情況，同時結合現場掘進機上PLC，完成遠程有線控制操作巷道自適應截割作業。本發明專利技術掘進機整機和截割頭在工作中的位姿實時顯示，自動完成整機位姿調整和斷面循環截割，掘進效率高，可靠性強，遠程遙控操作掘進機截割斷面，操作人員遠離危險的斷面作業環境，改善了操作人員的勞動衛生環境，減少人員傷害事故，安全性高。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及涉及一種，屬于煤礦采掘設備應用

技術介紹
掘進機巷道掘進工作環境惡劣，塵埃大，照明不足，瓦斯濃度較高，傳統手動操作掘進方式下操作人員掘進效率低，勞動強度大，并具有一定的危險性。長期以來，掘進機操作的安全與掘進效率問題一直是行業關注的重點。因此，有必要提供一種巷道斷面自適應截割遙控方法來克服上述缺陷，遠程遙控操作掘進機提高掘進效率，改善操作人員的勞動衛生環境，減少人員傷害事故。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供，實現對掘進機巷道自適應遙控截割操作，提高生產效率。為實現上述目的，本專利技術提供了掘進機巷道自適應截割遙控方法，包括構建巷道斷面自適應截割數據庫，接受并存儲掘進指令；軟件應用系統，監測掘進機運行軌跡，監測掘進機截割頭的伸縮油缸、回轉油缸和升降油缸的伸縮量，存儲掘進機整機及截割頭的位姿及運行數據；遠程監控系統，實時顯示掘進斷面工作情況，提供對左右行走馬達、左右星輪、運輸、支撐和鏟板的工作狀態顯示和控制；同時結合現場掘進機上PLC，完成遠程有線控制操作巷道自適應截割作業。本專利技術掘進機巷道自適應截割遙控方法步驟如下I)所述斷面自適應截割數據庫中輸入巷道高度、巷道寬度、斷面截割距參數，將上述參數儲存在一個等待輸入待截割斷面參數的PLC嵌入式可編程控制器上；2)所述斷面自適應截割數據庫在接受掘進指令參數后，生成一個斷面截割程序；3)遠程監控系統采用激光測距儀跟蹤掘進機運行軌跡和位姿；采用拉線傳感器跟蹤掘進機截割頭的伸縮油缸、回轉油缸和升降油缸行程位置，生成關于掘進機整機及截割頭的位姿測量程序；4)所述的測量程序結合用于待截割斷面尺寸的參數，被轉換成與掘進作業相關的控制程序，并且，所述巷道斷面參數在該控制程序運行時間時讀入。5)所述的掘進機整機位姿坐標的計算，由激光測距儀測量激光儀發射的光斑，根據煤巷地質測繪機構提供的激光測距儀安裝位置在大地坐標系中的絕對坐標和掘進機機身感應標靶坐標的數據來確定掘進機需要調整的量；6)所述的截割頭位姿坐標的計算，由拉線傳感器測量提供伸縮油缸、回轉油缸和升降油缸的伸縮量確定截割頭在水平和垂直平面內的擺動幾何關系及位置；7)所述的斷面自適應截割控制程序，是在掘進機整機位姿調整好的基礎上，根據斷面參數，控制截割頭循環擺動，截割出所需斷面；8)遠程監控系統，對掘進機截割斷面現場進行記錄，并傳遞至后方的第二監視器；同時包括左右行走馬達、左右星輪、運輸、支撐和鏟板的工作狀態顯示和控制；9)所述的巷道斷面自適應截割作業過程，采用遠程監控系統結合現場掘進機上PLC,完成自動控制、軟操作控制或手操作控制，上述三種控制方式均能夠實現無擾動切換。本專利技術的，用于掘進機遠程線控系統，包括視頻監視系統，低壓電氣控制系統，視頻監視系統用以觀察掘進機截割動作及截割斷面情況，將攝像機獲取的圖像通過光端發射機將視頻信號轉化成光信號通過光纖傳輸出至遠程監控站，監控站將光纖傳輸過來的光信號通過光端接收機轉化成視頻信號，再通過視頻線的連接傳到硬盤錄像機和第一監視器中顯示出來。 低壓電氣控制系統包括低壓電氣箱、電氣控制箱，低壓電氣箱中的PLC通過兩芯通信線直接與電氣控制箱中的PLC連接，低壓電氣箱中的PLC通過兩芯通信線再與遠程監控站的中心PLC其中一個串口端口連接。所述視頻監視系統包括分別安裝在掘進機截割部的兩側攝像機，攝像機與光端發射機通過視頻線連接，光端機把視頻信號轉化成光信號通過光纖傳輸至遠程監控站；掘進機頂部兩側分別激光測距傳感器，掘進機各類油缸上分別安裝有拉線傳感器，掘進機上還分別設有比例閥控制器和壓力傳感器。所述低壓電氣箱和電氣控制箱均位于現場掘進機(采煤機)本體上。所述低壓電氣控制系統用于對掘進機或采煤機的油缸、馬達及電機進行控制、檢測和保護。所述的電氣控制箱部分負責對遙控系統的現場終端進行低壓電氣箱內保護報警信息、電機工作狀態信息處理、液壓系統的控制指令輸入、遠程上位機的操作命令響應。遠程監控站包括監控主機、遠程PLC和硬盤錄像機、操作按鈕。根據本專利技術的實施方式涉及的巷道自適應截割遙控方法，有如下效果(I)掘進效率高。本專利技術通過遙控方法實現巷道斷面自適應截割。掘進機整機和截割頭在工作中的位姿實時顯示，自動完成整機位姿調整和斷面循環截割，與現有人工操作方式相比，大幅提高了掘進效率。(2)可靠性強。本專利技術對掘進的控制方法采用了三種方式，即自動控制方式全部用自動控制程序完成掘進機現場行走和斷面采掘操作；軟操作控制方式在遠程監視界面上，由操作人員通過人機操作界面改變系統工作參數，完成對在斷面工作的掘進機的操作；手操作控制方式保留原控制系統在現場的急停按鈕，操作人員可脫離遠程控制系統，在現場進行就地應急操作。以上三種控制方式可實現無擾動切換，即實現了遙控和程控自動化掘進作業，又保證了緊急情況下的應急處置。(3)安全性高。遠程遙控操作掘進機截割斷面，操作人員遠離危險的斷面作業環境，改善了操作人員的勞動衛生環境，減少人員傷害事故。與現有技術相比，本專利技術更具有如下功能(I)自行走尋跡。由煤巷地質數據生成掘進機的運動軌跡，實時監測掘進機的坐標變化，由控制程序實現自行走尋跡功能。(2)自適應斷面截割。由自適應截割數據庫結合輸入的截割斷面參數，生成待截割斷面控制程序，通過控制截割頭的位置，引導截割頭執行伸縮、回轉和升降動作，沿生成的截割工藝路徑行進，實現自適應斷面截割操作。附圖說明圖I為本專利技術的掘進機斷面自適應截割遙控方法的原理框圖； 圖2為本專利技術的掘進機整機位姿分析；圖3為本專利技術的掘進機截割頭垂直位姿分析；圖4為本專利技術的掘進機截割頭水平位姿分析；圖5為基于本專利技術方法的掘進機線控系統配置；圖6主程序控制流程框圖。具體實施例方式本專利技術斷面自適應截割數據庫的構建于監控系統實時監測掘進機狀態參數、報警信息以及為運行人員提供掘進斷面的設置人機接口。數據庫開發軟件采用SQL Server2008 (服務器版)，針對掘進機運行狀態參數、報警信息以及巷道斷面成形控制參數進行入庫存儲。數據庫具體構建字段涵蓋(I)狀態數據主要包括掘進機截割電機電流、電壓信號；掘進機位姿參數(航向角、車體左邊界、車體右邊界)；油缸壓力參數；油缸行程參數。(2)報警數據針對掘進機油泵電機、截割電機、轉載電機的超載、短路、漏電、斷相情況生成一個報警數據表。報警數據全部長期保留，便于運行人員進行歷史數據查詢。(3)斷面成形設置參數主要包括巷道高度、巷道寬度、斷面截割距參數。接受并存儲掘進指令程序應用系統運行步驟如下首先進行程序初始化，運行自檢，查詢開始按鈕是否按下，如按下則載入車體軌跡，(若開始按鈕沒有按下，則繼續進行查尋開始按鈕是否按下程序，)載入車體軌跡后程序求得當前車體坐標與目標之間的偏差，并判斷當前掘進機是否應該達到目標的，如判斷是則發送安放支撐命令(如判斷否，則查詢是否有人工信號，有人工信號則進行行駛狀態及軌跡調整)，發送安放支撐命令后查詢是否安放好支撐，如放好支撐則檢查截割狀態(如沒有放好支撐，返回上一步)，檢查截割狀態后查詢是否收好支撐，如是返回載入車體軌跡界面(如否，返回上一步)，進入下一循環。本專利技術的掘進機巷道自適應遙控方法，采用激光測距儀、遠程監控站、視頻監視器設備，對掘進斷面位置、掘進機整體位姿及截割頭的位姿進本文檔來自技高網...

【技術保護點】
掘進機巷道自適應截割遙控方法，其特征在于，包括：構建巷道斷面自適應截割數據庫，接受并存儲掘進指令；軟件應用系統，用于監測掘進機運行軌跡，監測掘進機截割頭的伸縮油缸、回轉油缸和升降油缸的伸縮量，存儲掘進機整機及截割頭的位姿及運行數據；遠程監控系統，實時顯示掘進斷面工作情況，提供對左右行走馬達、左右星輪、運輸、支撐和鏟板的工作狀態顯示和控制；同時結合現場掘進機上PLC，完成遠程有線控制操作巷道自適應截割作業。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：高樹軍，李丹，石明全，郭養臣，孫勇剛，陳勇強，杜建，趙建林，王祺，王曉東，宗偉，王穎，李清云，李淑珍，周全，王麗萍，張朝霞，岳進偉，金教智，劉正偉，崔淑梅，羅宏宇，陳占巍，
申請(專利權)人：內蒙古北方重工業集團有限公司，
類型：發明
國別省市：