技术内容
(一)基本原理
综合应用自动化、智能化和信息化等高新技术研制出适合煤矿综掘工作面地质与环境条件的掘进机远程监测和控制关键技术,可实现掘进机工作过程的定向、定位和定形的自动化及远程遥控。
重点攻克了掘进机的定向掘进技术、掘进机截割头的定位技术和掘进机防欠挖和超挖的动态自调整控制技术等难点,在掘进机本地实现位姿参数在线自动检测、自动定向掘进、断面自动截割成形、截割臂摆速自适应控制的基础上,解决掘进机故障诊断和自动保护技术的研究、远程通讯及视频信号处理技术的研究以及掘进机运行状态及工作面远程监测系统的研究等技术问题,从而实现掘进机远程可视化一键式遥控,最终形成具备机载实时自动控制、多参数检测、远程信息传输、监测控制等四位一体的掘进机远程可视化遥控系统。
(二)关键技术描述
(1) 掘进机任意断面自动截割成形控制技术,可实现截割头空间位置的高精度定位,控制掘进机自动截割出规整断面。
(2) 基于多参数判断的截割臂摆速自适应控制技术,可实现液压功率与截割功率匹配的截割臂无级调速,另外可多参数判断和处理闷车、遇到硬质点的情况。
(3) 掘进机机身位姿参数在线自动检测技术,可实现机身5个位姿参数(水平偏角、水平偏距、俯仰角、横滚角、车前距)的绝对法自动检测和显示。自主研发了矿用扇形激光发射仪与矿用掘进机机身位姿检测仪。
(4) 基于多参数负反馈控制的定向掘进控制技术,可提高机身撑地稳定性,并在截割过程中消除机身位姿误差对截割断面边界成形的影响,保证高精度定向掘进。
(5) 掘进机井下可视化远程监控技术与远程无线遥控技术,在距离掘进面一定距离的远程监控硐室内,可实现掘进机监测以及监控主机或遥控手柄的一键式遥控。
(6) 基于多路隔爆型摄像仪的视频监控技术,在多尘、振动条件下可实现掘进机工况多角度视频监控。
(7) 地面远程可视化监测诊断技术,可实现地面任意地点的可视化监测及诊断。
(三)工艺流程
“掘进机远程控制技术及监测系统”的关键技术可以归纳为”三位一体、七大系统”。“三位一体”包括:近地点遥控、井下远程可视化遥控、地面远程可视化监测。
(1) 近地点遥控单元:在掘进机本机上,利用”掘进机机身位姿参数检测系统”检测位姿偏差,然后利用”基于多参数负反馈控制的定向掘进控制系统”对位姿偏差进行消除,最后”掘进机任意断面自动截割成形控制系统”和”基于多参数判断的截割臂摆速自适应控制系统”共同控制进行自动截割,实现自动定向掘进。
(2) 井下远程可视化遥控单元:在井下距离掘进机数百米外或更远,利用”掘进机井下可视化远程监控系统与远程无线遥控系统”监测并一键式控制掘进机各截割步骤, 利用”基于多路隔爆型摄像仪的视频监控系统”远程监视掘进机工况。
(3) 地面远程可视化监测单元:利用”掘进机地面远程可视化监测诊断系统”进行地面远程监控。