一种矿用凿岩设备移动远程控制装置的制作方法

1.本实用新型涉及工程机械的自动控制技术领域，尤其涉及一种矿用凿岩设备移动远程控制装置。


背景技术：

2.凿岩台车是隧道及地下工程采用钻爆法施工的一种凿岩设备，它能移动并支持多台凿岩机同时进行钻眼作业。主要由凿岩机、钻臂、钢结构的车架、行走机构以及其他必要的附属设备，和根据工程需要添加的设备所组成。应用钻爆法开挖隧道时，为凿岩台车提供了有利的使用条件，凿岩台车和装碴设备的组合可加快施工速度、提高劳动生产率，并改善劳动条件。
3.目前，现有技术中落矿主要通过工人控制凿岩台车来进行钻孔爆破，而随着开采深度的增加，井下高温、高湿的作业环境较大的影响了一线工人的作业效率，同时钻孔带来顶板的不稳定性也给一线工人的生命安全带来了较大的安全隐患。


技术实现要素：

4.(一)要解决的技术问题
5.鉴于现有技术的上述缺点、不足，本实用新型提供一种矿用凿岩设备移动远程控制装置，可以解决井下高温、高湿的作业环境较大的影响了一线工人的作业效率，同时钻孔带来顶板的不稳定性也给一线工人的生命安全的问题。
6.(二)技术方案
7.为了达到上述目的，本实用新型采用的主要技术方案包括：
8.本实用新型实施例提供一种矿用凿岩设备移动远程控制装置，包括移动遥控站和车载端；
9.所述移动遥控站，包括远程遥控操作平台和交换机；
10.所述远程遥控操作平台用于发出控制所述车载端的操作信息到所述交换机中，同时接收并处理所述交换机所发出的车辆状态信息；
11.所述交换机用于接收所述远程遥控操作平台发出的所述操作信息，并将所述操作信息发送至所述车载端；同时所述交换机能够接收所述车载端发送到网络中的所述车辆状态信息，并将所述车辆状态信息发送至所述远程遥控操作平台中；
12.所述车载端包括凿岩台车和中央控制箱；
13.所述凿岩台车能够凿壁以形成巷道且在所述巷道内掘进；
14.所述中央控制箱与所述凿岩台车通讯连接，用于接收所述凿岩台车的动作信号，并将所述凿岩台车的动作信号发送至所述交换机中；同时用于接收所述交换机所发出的所述操作信息，并将所述操作信息发送至所述凿岩台车上，以遥控所述凿岩台车。
15.可选地，所述交换机与所述中央控制箱通过有线网络连接，以进行信号/信息之间的传递。
16.可选地，所述交换机与所述中央控制箱通过无线网络通讯连接，以进行信号/信息之间的传递。
17.可选地，所述无线网络包括移动遥控站无线网络和车载端无线网络；
18.所述移动遥控站无线网络包括平台无线基站和平台天线；
19.所述平台无线基站与所述交换机通讯连接，用于接收所述远程遥控操作平台发出的所述操作信息，将所述操作信息通过所述平台天线发送至所述网络中；
20.所述平台无线基站还能够通过所述平台天线从所述网络中获取的所述车辆状态信息发送至所述交换机中；
21.所述车载端无线网络包括车载无线基站和车载天线；
22.所述车载无线基站与所述中央控制箱通讯连接，用于接收所述中央控制箱发出的所述凿岩台车的动作信号，将所述凿岩台车的动作信号通过所述车载天线发送至所述网络中；
23.所述车载无线基站还能够通过所述车载天线从所述网络中获取的所述操作信息发送至所述中央控制箱内。
24.可选地，还包括巷道端，所述巷道端包括多个巷道无线基站和与之相对应的多个巷道天线以及多个与之相对应的基站电瓶；
25.多个所述巷道无线基站等间距设置于所述巷道内，所述巷道无线基站用于从网络中获取所述车载无线基站通过所述车载天线发送至所述网络中的所述凿岩台车的动作信号，并将所述凿岩台车的动作信号发送至所述网络中；
26.所述基站电瓶用于为所述巷道无线基站供电。
27.可选地，所述中央控制箱包含车载接收单元、车载状态参数采集处理软件、电源模块、车辆监测单元、车载数据汇聚器和车载接口控制单元，通过通讯模块将车辆状态信息传输到所述网络中，同时将所述远程遥控操作平台发送到网络中的所述操作信息进行接收。
28.可选地，还包括摄像头；所述摄像头用于采集所述凿岩台车的车况信息，并将所述车况信息以视频的形式存储至所述中央控制箱，所述中央控制箱将所述车况信息通过有线网络或无线网络与所述交换机通讯连接。
29.可选地，所述摄像头为云台半球变焦摄像头，且所述摄像头有三个。
30.(三)有益效果
31.本实用新型的有益效果是：一种矿用凿岩设备移动远程控制装置，通过在移动遥控站上设置远程操作平台和交换机，远程遥控操作平台10用于发出控制车载端的操作信息到交换机中，同时接收并处理交换机所发出的车辆状态信息。交换机用于接收远程遥控操作平台10发出的操作信息，并将操作信息发送至车载端。同时交换机能够接收车载端发送到网络中的车辆状态信息，并将车辆状态信息发送至远程遥控操作平台10中。车载端上设置的凿岩台车和中央控制箱，中央控制箱与凿岩台车通讯连接，用于接收凿岩台车的动作信号，并将凿岩台车的动作信号发送至交换机中。同时用于接收交换机所发出的操作信息，并将操作信息发送至凿岩台车上，以遥控凿岩台车。通过移动遥控站的远程操作平台和交换机的设置可使一线作业人员能够在远程操作平台上轻松完成对巷道井下的凿岩台车的凿岩工作，极大的改善了作业环境，减少了以往在采场内作业存在的通风不畅、顶板冒落等安全隐患，该移动远程控制装置可以实现控的功能，为下一步减少一线作业人员，提升作业
效率，促进矿山“机械化换人、自动化减人、智能化无人”的进一步发展奠定了一定基础。
附图说明
32.图1为本实用新型实施例1的一种矿用凿岩设备移动远程控制装置的拓扑图；
33.图2为本实用新型实施例2的一种矿用凿岩设备移动远程控制装置的拓扑图。
34.【附图标记说明】
35.100：移动遥控站；10：远程遥控操作平台10；11：交换机；12：平台无线基站；13：平台天线；200：车载端；20：凿岩台车；21：中央控制箱；22：车载无线基站；23：车载天线；24：摄像头；300：巷道端；30：巷道无线基站；31：巷道天线；32：基站电瓶。
具体实施方式
36.为了更好的解释本实用新型，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本实用新型作详细描述。
37.实施例1：
38.参照图1所示，实施例1提供的一种矿用凿岩设备移动远程控制装置，包括移动遥控站100和车载端200。
39.移动遥控站100，包括远程遥控操作平台10和交换机11。
40.远程遥控操作平台10用于发出控制车载端200的操作信息到交换机11中，同时接收并处理交换机11所发出的车辆状态信息。
41.交换机11用于接收远程遥控操作平台10发出的操作信息，并将操作信息发送至车载端200。同时交换机11能够接收车载端200发送到网络中的车辆状态信息，并将车辆状态信息发送至远程遥控操作平台10中。
42.车载端200包括凿岩台车20和中央控制箱21。
43.还包括移动设备，在本实用新型中移动设备包括但不限于吉普车。其中，远程遥控操作平台10设置于移动设备吉普车内。吉普车能够在地面移动，便于远程遥控操作平台10的移动和使用。
44.凿岩台车20能够凿壁以形成巷道且在巷道内掘进。
45.中央控制箱21与凿岩台车20通讯连接，用于接收凿岩台车20的动作信号，并将凿岩台车20的动作信号发送至交换机11中。同时用于接收交换机11所发出的操作信息，并将操作信息发送至凿岩台车20上，以遥控凿岩台车20。
46.本发明提供一种矿用凿岩设备移动远程控制装置，通过在移动遥控站100上设置远程操作平台10和交换机11，远程遥控操作平台10用于发出控制车载端200的操作信息到交换机11中，同时接收并处理交换机11所发出的车辆状态信息。交换机11用于接收远程遥控操作平台10发出的操作信息，并将操作信息发送至车载端200。同时交换机11能够接收车载端200发送到网络中的车辆状态信息，并将车辆状态信息发送至远程遥控操作平台10中。车载端200上设置的凿岩台车20和中央控制箱21，中央控制箱21与凿岩台车20通讯连接，用于接收凿岩台车20的动作信号，并将凿岩台车20的动作信号发送至交换机11中。同时用于接收交换机11所发出的操作信息，并将操作信息发送至凿岩台车20上，以遥控凿岩台车20。通过移动遥控站100的远程操作平台10和交换机11的设置可使一线作业人员能够在远程操
作平台10上轻松完成对巷道井下的凿岩台车20的凿岩工作，极大的改善了作业环境，减少了以往在采场内作业存在的通风不畅、顶板冒落等安全隐患，该移动远程控制装置可以实现1控3的功能，为下一步减少一线作业人员，提升作业效率，促进矿山“机械化换人、自动化减人、智能化无人”的进一步发展奠定了一定基础。
47.进一步地，交换机11与中央控制箱21通过有线网络连接，以进行信号/信息之间的传递。在远程遥控操作平台10与凿岩台车20之间的距离较近时，即不超过100m。我们边能够直接采用铠装网线直接将交换机11与中央控制箱21之间进行通讯连接，以使信号传输效果更好。
48.实施例2：
49.与实施例1不同的是，参见图2所示，交换机11与中央控制箱21通过无线网络通讯连接，以进行信号/信息之间的传递。在远程遥控操作平台10与凿岩台车20之间的距离较远时，即超过100m。我们边能够直接采用无线网络将交换机11与中央控制箱21之间进行通讯连接，以使信号传输的距离更远。
50.在本实施例中，远程遥控操作平台10可以实现设备无线遥控、视频监控、设备工作状态监测等功能。包括操作平台、嵌入式核心控制器、数据汇聚器、大尺寸曲面液晶显示屏、视频处理显示软件、状态信息处理显示软件等组成。
51.远程遥控操作平台10通过通讯模块(输出为网口)将操作信息传输到网络中，同时对车载控制系统发送到网络中的车辆状态信息进行接收、处理。保留了之前凿岩作业的所有功能，不改变原车的操作习惯。同时具有遥控功能，可以使用远程遥控操作平台10进行远距离无线控制。
52.具体可操控的基本功能包括：远程遥控操作平台10的遥控系统远程遥控范围可达200米、控制液压泵的启动和停止、控制水泵的启动和停止；控制凿岩机正转、反转；控制凿岩机的推进、退后；控制凿岩机快速退回；控制凿岩机的正常冲击和强制高压冲击。控制钻臂的升降，摆动，延伸。控制推进梁的仰俯，摆动，延伸；控制推进梁补偿左靠帮和补偿右靠帮。控制凿岩时的自动推进返回。控制凿岩时的压力复位紧急情况下，按下急停按钮，可使车辆停止所有输出动作及关闭主泵、空压机、水泵；具有安全工作模式，在监测到设备异常或通信异常等情况下，系统会自动进入安全模式工作，既保护设备的安全也保证操作人员的人身安全。具有遥控/手动切换开关，双向随意切换。具有上电自检功能；具有手柄自校准功能；具有三台设备间数据切换功能。
53.每台设备支持四组摄像头24显示模式，在画面可进行切换，其中顶棚左右两侧各一组，用于观察推进梁钻杆作业情况，后侧中间安装一组朝前摄像头24，用于观察中间位置，后侧装有一组朝后摄像头24，用于观察凿岩台车后部，便于观察后方情况，吉普车内有装有音响，可通过凿岩台车安装的拾音器传输现场声音，用于让钻杆判断是否卡钻等。
54.车载控制系统：
55.需要说明的是，实现凿岩台车电液控改造。在保留原凿岩台车20操作方式的前提下，对dd311凿岩台车20的液压、电气系统电控化进行进一步地改造。
56.对液压系统而言：手动控制的大臂多路阀及先导控制的凿岩、推进、旋转等动作按照原来凿岩台车20的系统参数匹配电液控比例阀组，使其具备手动及电控两种控制方式，通过车载系统软件程序，匹配调整阀组pwm曲线值，实现大臂及凿岩机等执行机构的精准控
制。
57.大臂控制阀组改进而言：原来的大臂控制阀组为手动控制，需要根据阀的原理及参数设计匹配的电液控阀组，而且为了不改变原车操作方式，新加装的大臂阀组要求即可手动又可电液控，利用车载控制系统中的车载单元取其电控信号，实现对大臂的动作遥控。
58.原凿岩台车20的凿岩机主阀为先导控制，操作台面有3个单轴先导手柄分别控制推进、旋转及冲击动作，为了不影响原车操作方式，在原车先导油路中加入一套遥控比例减压电磁阀，把电控信号接入车载单元中，实现对凿岩动作的比例控制，同时保留手动功能，不改变原车操作方式。
59.对电气系统而言：对于原有的系统做电路及程序设计可绕过协议实现关联控制，同时软件上做安全逻辑保护及建链条件判断，防止司机误操作。原凿岩台车20通过改造后设备所有的动作都可以实现电液控制，电液控线路与车载控制系统对接进入到遥控系统中。
60.原凿岩台车20操作面板启动开关等通过车载plc处理，有关联保护等控制逻辑，需做电路及程序设计绕过协议实现关联控制。对原凿岩台车20操作面板、操作台分线盒、主控箱进行电气改造设计，同时外加的阀组及传感器等组件通过后加装操作台分线盒与车载系统中控箱及原车主控箱线路对接，实现全部凿岩动作的电控化。
61.mp主控箱改造，包括从凿岩台车20取dc24v给车载中控箱供电、启动开关控制信号电气改造、车辆状态信号采集、加装传感器采集电机电压及电流信号等。操作台端分线盒，汇聚阀组、传感器、启动开关、切换开关等信号线路。操作面板启动开关改装，需要引开关信号到车载系统中并与原车plc控制逻辑做匹配。
62.进一步地，无线网络包括移动遥控站无线网络和车载端无线网络。
63.移动遥控站无线网络包括平台无线基站12和平台天线13。
64.平台无线基站12与交换机11通讯连接，用于接收远程遥控操作平台10发出的操作信息，将操作信息通过平台天线13发送至网络中。
65.平台无线基站12还能够通过平台天线13从网络中获取的车辆状态信息发送至交换机11中。
66.车载端无线网络包括车载无线基站22和车载天线23。
67.车载无线基站22与中央控制箱21通讯连接，用于接收中央控制箱21发出的凿岩台车20的动作信号，将凿岩台车20的动作信号通过车载天线23发送至网络中。
68.车载无线基站22还能够通过车载天线23从网络中获取的操作信息发送至中央控制箱21内。
69.进一步地，还包括巷道端300，巷道端300包括多个巷道无线基站30和与之相对应的多个巷道天线31以及多个与之相对应的基站电瓶32。
70.多个巷道无线基站30等间距设置于巷道内，巷道无线基站30用于从网络中获取车载无线基站22通过车载天线23发送至网络中的凿岩台车20的动作信号，并将凿岩台车20的动作信号发送至网络中。
71.基站电瓶32用于为巷道无线基站30供电。
72.需要说明的是，在巷道内，设置多个巷道无线基站30进而使得，巷道无线基站30起到信息中转站的效果。而且，不占用空间，信息传递效果更佳。
73.进一步地，中央控制箱21包含车载接收单元、车载状态参数采集处理软件、电源模块、车辆监测单元、车载数据汇聚器和车载接口控制单元，通过通讯模块将车辆状态信息传输到网络中，同时将远程遥控操作平台10发送到网络中的操作信息进行接收。
74.具体地，中央控制箱21内设置有车载系统，车载系统包含车载接收单元、车载状态参数采集处理软件、电源模块、车辆监测单元、车载数据汇聚器、车载接口控制单元组成，它们集成在车载控制箱内是设备实现远程遥控的执行部件，车载系统控制箱安装在受控车辆上通过接收远程遥控操作平台10的指令实现对受控车辆动作的控制。
75.车载系统通过通讯模块(输出为网口)将车辆状态信息传输到网络中，同时将远程遥控操作平台10发送到网络中的操作信息进行接收。
76.车辆监控系统主要实现车辆各种工作状态是的实时监测与控制，主要监测系统推进压力、旋转压力、冲击压力、水压、风压，凿岩机小时数、空压机小时数、推进延伸压力(辅助确认推进梁是否到位)、车辆各种指示。
77.为了实现设备的远程遥控，本实用新型的车载视频系统包括云台变焦摄像头24、高性能无线网桥以及视频处理显示软件等。
78.在设备前方安装三个高清云台变焦摄像头24，后方安装一个高清云台变焦摄像头24，安装时一定要保证在设备工作时摄像机的视线不能被车身阻挡，且能清晰的拍摄到设备工作区域。摄像头24将视频数据传到远程遥控操作平台10的视频监视器，通过视频处理显示软件处理后上传到显示屏上进行显示。
79.该摄像机通过车载控制箱输出12v电源进行供电。云台半球变焦摄像头24400万像素红外网络高清摄像头24，支持23倍光学变倍，16倍数字变倍，满足工矿作业环境，解决了远距离无法看清作业面工作情况的问题。
80.云台变焦摄像头24，可通过云台控制键盘进行选择并控制。将键盘连接dc12v的标配电源，同时连接网线至rj45接口，等待45s左右即可完成启动。
81.当添加多台设备时，可通过按“上一个”、“下一个”或通过上下推手柄来进行快速顺序切换，选定目标后点击确定，切换之后直接控制即可。键盘上有焦距、变倍、光圈等按钮，按下对应按钮可调整摄像头24焦距、放大倍数及光圈大小。
82.视频系经过软件及硬件的编解码处理，把视频延时降至220ms以内，保证操作人员所看到画面流畅，分辨率高。云台半球变焦摄像头24经过减振设计，能进行360
°
旋转，操作人员在吉普车内能看到设备周围情况及工作面岩石构造，网络延迟无卡顿，远程遥控凿岩作业可清晰的看到凿岩打孔位置，进行远程遥控作业。
83.实现车辆各种工作状态的实时监测与控制，主要监测系统的推进压力、旋转压力、冲击压力、水压、风压、凿岩机小时数、空压机小时数、推进梁延伸压力(辅助确认推进梁是否到位)、凿岩台车qn面板(原车状态状态及故障指示)、压力传感器、电流互感器、电压互感器信号的采集。
84.如冲击压力为0-25mpa的压力传感器，压力信号会转成4-20ma，接入车载监测单元的ain采集口，通过内部微控制器处理，转成数字信号上传到网络，由操作平台端嵌入式核心控制器处理显示到界面中。
85.云台变焦摄像头24将视频数据传到远程遥控操作平台10的视频监视器，通过视频处理显示软件处理后上传到显示屏上进行显示。
86.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
87.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连；可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
88.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”，可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”，可以是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”，可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度低于第二特征。
89.在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述，是指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
90.尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行改动、修改、替换和变型。