超視距懸臂式掘進機遙控控制系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
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[0001]本發(fā)明涉及一種煤礦井下掘進設備遠程控制的技術領域，特別是涉及一種基于超視距控制原理的懸臂式掘進機的遠程控制方法。
【背景技術】
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[0002]懸臂式掘進機是井下采掘裝備中十分重要的一種，是我國煤巷綜掘機械化生產(chǎn)中應用最為廣泛的巷道掘進設備，其主要用于部分斷面的截割，其突出的結(jié)構(gòu)特點是在其回轉(zhuǎn)臺上安裝有可伸縮擺動的懸臂，在懸臂的前端裝有截割頭，通過懸臂的擺動以及截割頭的旋轉(zhuǎn)，可以實現(xiàn)煤巖的脫落，掘進機操作臺可以對截割頭的運行軌跡進行控制，可以截割出各種形狀的，例如矩形、拱形等斷面的巷道，掘進機同時擁有行走及裝載功能。
[0003]巷道掘進過程中，懸臂式掘進機的一般工藝流程為:掘進機行走到制定位置(準備環(huán)節(jié))—截割—錨桿支護—永久支護(鋪錨網(wǎng)循環(huán)。通過掘進機司機的手動操作以及過往經(jīng)驗控制掘進機完成各種動作，從而完成巷道斷面的截割。煤礦綜掘工作面的工作環(huán)境十分惡劣，噪音較大且粉塵嚴重，對于工作人員的健康以及工作效率有較大的影響，但是在具體的操作環(huán)境下，由于綜掘工作面粉塵嚴重，可見度較低，很大程度上要依賴掘進機司機的經(jīng)驗進行控制，因此在這種情況下巷道的超挖欠挖現(xiàn)象十分嚴重，因此在進行巷道斷面截割時，掘進機的遠程控制是煤礦無人化未來的發(fā)展方向。
[0004]許多廠商生產(chǎn)的掘進機多數(shù)已有近距離的無線遙控技術，但是要實現(xiàn)煤礦采掘工作面的少人、無人化，超視距遙控技術是亟待解決的問題。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明要解決的技術問題在于提供一種經(jīng)濟實用、使用方便的超視距懸臂式掘進機遙控控制系統(tǒng)，以此來實現(xiàn)井下掘進機遠程控制與無人化的關鍵問題。
[0006]為解決上述技術問題，超視距懸臂式掘進機遙控控制系統(tǒng)采用的方案為:由信號發(fā)射器(I)、信號接收器(2)、光電轉(zhuǎn)換器2個(3)、光纜(4)、可編程計算機控制器PCC(5)、電磁閥、中間繼電器及輔助電路等組成的遙控控制系統(tǒng)。
[0007]超視距懸臂式掘進機遙控控制系統(tǒng)中，信號發(fā)射器(I)是一個以不銹鋼和增強塑料件為外殼的便攜式小功率無線電發(fā)射機，防爆形式為礦用本質(zhì)安全型，采用本安電池供電。在遙控操作時，信號發(fā)射器(I)發(fā)射出相應操作信號，由光電轉(zhuǎn)換器(3)將電信號轉(zhuǎn)化成光信號，由光纜(4)進行長距離傳輸，再由光電轉(zhuǎn)換器(3)轉(zhuǎn)換成信號接收器(2)可識別的信號，通過RS232接口輸入至可編程計算機控制器PCC(5)中，由可編程計算機控制器PCC(5)的輸出功能驅(qū)動懸臂式掘進機各個油缸、電機等完成各種動作。
[0008]本發(fā)明的有益效果為:懸臂式掘進機遠程遙控系統(tǒng)可以在1000米-2000米之外的情況下進行遠程控制，可以控制懸臂式掘進機的行走、回轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)動、截割頭升降、截割臂擺速、截割頭轉(zhuǎn)速等多種動作，操作人員無需位于環(huán)境惡劣且危險的掘進面對掘進機進行遙控控制，可在位于遠程的控制室內(nèi)結(jié)合相關的遠程實景重現(xiàn)技術進行更加精確的操作。加大了安全系數(shù)，提高了生產(chǎn)效率。光纜傳輸?shù)目煽啃院芨?，傳輸路徑中出現(xiàn)潮濕或者高溫等不利影響的情況下仍然能正常傳輸，在掘進工作面粉塵較大、溫度較高且濕度較高的情況下仍能正常工作，整體系統(tǒng)的功能可靠性高，由于光纜傳輸速度很快，因此實時性好，機構(gòu)簡單且維護較為方便。
【附圖說明】
[0009]圖1超視距懸臂式掘進機遙控控制系統(tǒng)的示意圖
[0010]圖2超視距遙控遙控器示意圖
[0011]圖3光電轉(zhuǎn)換器示意圖
[0012]圖4懸臂式掘進機電控系統(tǒng)與遙控系統(tǒng)連接圖
[0013]圖中的附圖標記:
[0014]1:信號發(fā)射器；2:信號接收器；3:光電轉(zhuǎn)換器；4:光纜；5:可編程計算機控制器PCC;6:電磁換向閥；7:電液比例閥；8:截割電機;9:油栗電機；10:電信號；11:RS232; 12:光信號；14:執(zhí)行機構(gòu)；15:遙控器按鍵；16:遙控器操縱桿；17:接線口； 18: Tx發(fā)射接口； 19: Rx接收接口； 20:電源接口； 21:指示燈;22:使能信號控制口
【具體實施方式】
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[0015]以下結(jié)合附圖，通過控制方法的【具體實施方式】，對控制原理進行更細致的說明，更深入的介紹本發(fā)明的技術手段及功能。本文后的附圖及實施方式僅提供參考與說明。
[0016]圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)框圖，描述了超視距懸臂式掘進機遙控控制系統(tǒng)涉及的各個部件之間的組成關系與內(nèi)在聯(lián)系。
[0017]圖2所示為本發(fā)明所使用的超視距遙控遙控器示意圖，系統(tǒng)通過遙控器上的按鍵與操縱桿，就可以控制懸臂式掘進機履帶、大臂、截割電機、油栗電機等執(zhí)行機構(gòu)的動作。
[0018]圖3所示為懸臂式掘進機超視距遙控所需的光電轉(zhuǎn)換器的示意圖，可將輸入的光信號轉(zhuǎn)換為RS232電信號輸出，也可將RS232電信號轉(zhuǎn)換為光信號，使其可以通過光纜進行傳播。
[0019]圖4所示為懸臂式掘進機電控系統(tǒng)與信號接收裝置的鏈接示意圖，其中標注示意了遙控器與懸臂式掘進機電控系統(tǒng)之間的聯(lián)系。圖中由信號接收器接收到信號發(fā)射器發(fā)射的信號，傳入至可編程計算機控制器PCC中，使可編程計算機控制器PCC發(fā)出使能信號，控制掘進機截割電機、大臂的升降與回轉(zhuǎn)等動作。
[0020]通過已經(jīng)成型的懸臂式掘進機電控系統(tǒng)對掘進機機身各個執(zhí)行機構(gòu)的控制，提出一種可以在作業(yè)機械位于能夠直接觀察的范圍之外，是視距遙控的拓展和發(fā)展，操作人員遙控設備發(fā)出的控制指令通過必要的傳輸技術，傳送到作業(yè)機械上指導機械完成正常作業(yè)，而作業(yè)現(xiàn)場環(huán)境和機械自身的情況則需要通過一定的反饋，送回操作員處，以增強操作員對機械的有效控制能力。特點是遙控距離有一定提高，操作安全性和舒適性能夠更加完善;實現(xiàn)了視距可觀察范圍之外，其中的視距外有線遙控方式亦屬于此遙控方式之列。
[0021]通過不銹鋼和增強塑料件為外殼的便攜式小功率無線電發(fā)射機，防爆形式為礦用本質(zhì)安全型，采用本安電池供電，對懸臂式掘進機電控箱中的可編程計算機控制器PCC發(fā)射信號，為實現(xiàn)綜掘工作面的少人化與無人化，進一步提高遠程遙控的距離，由于光纖傳輸?shù)乃俣瓤?、可靠性強，因此采用長距離光纖的信號傳輸方式，操作人員遠在100m至2000米的安全且環(huán)境更好的環(huán)境內(nèi)對懸臂式掘進機進行遙控控制，同時，在進行超視距遙控控制的同時，配套有遠程情景再現(xiàn)系統(tǒng)，可以實時觀察懸臂式掘進機在掘進工作面的位置與工作狀況，及時調(diào)整不同的遙控控制信息，在懸臂式掘進機已有的成型的電控系統(tǒng)的基礎上，經(jīng)過信號的轉(zhuǎn)換，對掘進機的電控系統(tǒng)發(fā)射信號，從而實現(xiàn)控制實現(xiàn)對綜掘工作面進行掘進工作的懸臂式掘進機進行超視距遙控控制。
[0022]超視距懸臂式掘進機遙控系統(tǒng)的運行過程:
[0023]1.由不銹鋼和增強塑料件為外殼的便攜式小功率無線電發(fā)射機，防爆形式為礦用本質(zhì)安全型，采用本安電池供電的信號發(fā)射器發(fā)射出控制信號。
[0024]2.通過光電轉(zhuǎn)換器將電信號轉(zhuǎn)化為可用光纜傳輸?shù)墓庑盘枴?br>[0025]3.由信號接收器上的光電轉(zhuǎn)換器將光信號轉(zhuǎn)換為RS232傳輸?shù)墓庑盘?，傳入至信號接收器?nèi)。
[0026]4.信號由信號接收器傳輸至懸臂式掘進機的電控系統(tǒng)內(nèi)，由可編程計算機控制器PCC對懸臂式掘進機的各個執(zhí)行機構(gòu)進行控制。
[0027]5.通過遠程監(jiān)測系統(tǒng)，對懸臂式掘進機進行實時監(jiān)控，及時調(diào)整懸臂式掘進機的動作與位置。
【主權項】
1.超視距懸臂式掘進機遙控控制系統(tǒng)，其特征包括:由信號發(fā)射器(I)、信號接收器(2)、光電轉(zhuǎn)換器2個(3)、光纜(4)、可編程計算機控制器PCC(5)、電磁閥、中間繼電器及輔助電路等組成。2.根據(jù)權利要求1所述超視距懸臂式掘進機遙控控制系統(tǒng)，其特征在于:信號發(fā)射器(I)是一個以不銹鋼和增強塑料件為外殼的便攜式小功率無線電發(fā)射機，防爆形式為礦用本質(zhì)安全型，采用本安電池供電。在遙控操作時，信號發(fā)射器(I)發(fā)射出相應操作信號，由光電轉(zhuǎn)換器(3)將電信號轉(zhuǎn)化成光信號，由光纜(4)進行長距離傳輸，再由光電轉(zhuǎn)換器(3)轉(zhuǎn)換成信號接收器(2)可識別的電信號，輸入至可編程計算機控制器PCC(5)中，由PCC輸出功能驅(qū)動掘進機各個機構(gòu)完成各個動作。
【專利摘要】本發(fā)明設計一種超視距懸臂式掘進機遙控控制系統(tǒng)，該遙控系統(tǒng)由信號發(fā)射器、信號接收器、光電轉(zhuǎn)換器、光纜、可編程計算機控制器PCC、電磁閥、中間繼電器及輔助電路等組成，信號發(fā)射器是一個以不銹鋼和增強塑料件為外殼的便攜式小功率無線電發(fā)射機，防爆形式為礦用本質(zhì)安全型，采用本安電池供電。在遙控操作時，信號發(fā)射器在1000至2000米外發(fā)射出相應操作信號，由光電轉(zhuǎn)換器將電信號轉(zhuǎn)化成光信號，由光纜進行長距離傳輸，再由光電轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成接收器可識別的電信號，輸入至PCC中，由PCC輸出功能驅(qū)動掘進機各個機構(gòu)完成各個動作，結(jié)合掘進機遠程監(jiān)測系統(tǒng)，可對掘進機進行實時的觀察與調(diào)整。本發(fā)明具有成本低、精度高、操作簡單等優(yōu)點，可在數(shù)千米外對掘進面的懸臂式掘進機進行控制。
【IPC分類】E21C35/24, E21D9/10
【公開號】CN105715271
【申請?zhí)枴緾N201610285769
【發(fā)明人】吳淼, 張敏駿, 宗凱, 符世琛, 陶云飛, 賈文浩, 楊健健, 薛光輝, 瞿圓媛, 田劼
【申請人】中國礦業(yè)大學(北京)