CN101995861A - 掘进机远程监控方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种本地及远程实时监控掘进机掘进过程、工作状态及动态参数，高速无线数据传输，信息收集、整理与保存，具有远程监控功能的掘进机远程监控方法及系统。它包括：机载控制器，远程控制器，激光指向仪，激光接收器，数字罗盘，无线网络，无线中继，有线网络，分布式传感器网络，无线中继安放器。本发明中采用有线加无线的数据传输方式较好的解决了传统数据传输采用机械式卷缆系统，因煤层落岩，电缆拖曳破损等问题。该掘进机远程监控方法及系统能在机载控制器和远程控制器中实时、形象、准确、全面地反映掘进机的运行状态，并可以进行故障诊断和远程控制，通过数字化和信息化手段提高掘进机安全可靠运行能力。
Description
技术领域
本发明涉及掘进机的远程监控，具体是一种能提供本地及远程实时监控掘进机掘进过程、工作状态及动态参数，高速无线数据传输，信息收集、整理与保存，具有远程故障诊断和监控功能的掘进机远程监控方法及系统。
背景技术
掘进机具有生产效率高、掘进速度快、适应性强、调动灵活的优点，目前已成为煤矿必需的生产设备。然而在煤矿巷道开采过程中，粉尘较大，掘进机操作者因看不清截割头的实际位置而造成欠挖和超挖现象，欠挖带来二次挖掘，超挖带来支护和回填工作量的增大。由于设备多为手工操作、司机劳动强度大、舒适性较差、劳动生产率低，而且施工质量、施工安全很大程度上依赖于人为因素，井下的伤亡人数仍较多。传统的监控系统监测数据量有限，且多为线缆传输，实时性较差且对整机的运行状态监控面较少，不利于掘进机快速故障诊断、事故处理及远程监控管理。
发明内容
技术问题：本发明的目的在于克服传统掘进机监控系统的不足，提供一种本地及远程实时监控掘进机掘进过程、工作状态及动态参数，高速无线数据传输，信息收集、整理与保存，具有远程监控功能的掘进机远程监控方法及系统。
技术方案：本发明的掘进机远程监控系统包括机载控制器、远程控制器、激光指向仪、数字罗盘、无线网络、无线中继和有线网络、分布式传感器网络、无线中继安放器和激光接收器；数字罗盘、分布式传感器网络和激光接收器的输出端接机载控制器，机载控制器连接无线网络，有线网络连接到远程控制器；激光指向仪安装于掘进机后面巷道顶部，数字罗盘、分布式传感器网络和激光接收器安装于掘进机车体水平面上。
所述的分布式传感器网络包括位移传感器、倾角传感器、振动传感器、温度传感器、电压传感器、电流传感器，分布式传感器网络以总线的形式连接到机载控制器。
I：激光指向仪通过棱柱水晶体将激光束分裂为两个互相垂直面，激光接收器在激光束面上捕捉射光，并将位置信号输入到机载控制器；数字罗盘将获得的位置信息输入到机载控制器；分布式传感器网络将掘进机实时工况信号和故障信号传送到机载控制器，机载控制器根据上述所获得的信息量通过算法完成掘进机的运行控制、状态实时监控和数据存储；
II：机载控制器将通过步骤I采集到的各种信号通过与其相连接的无线网络将信号以无线的方式向外发射，无线中继对信号进行重新发送和转发，将信号向外远距离传输，无线交换机将无线信号接入到有线网络并最终连接到远程控制器；
III：远程控制器根据网络通道中获得的信号实时显示掘进机运行图像，进行故障诊断与分析，数据存储，历史数据查看等功能，并向网络中发送控制信号对机载控制器进行远程控制。
远程控制器具有手动和自动功能，能实现手动和自动的任意切换，并且，根据分布式传感器网络的数据和切割断面形状自动计算出阈值，超出此阈值时，手动功能无法实现。
机载控制器根据分布式传感器网络中得到的位置信息控制无线中继安装器安放无线中继，无线中继自动组网并进行发送和转发。
有益效果：与现有技术相比，本发明中采用有线加无线的数据传输方式较好的解决了传统数据传输采用机械式卷缆系统，因煤层落岩，电缆拖曳破损等问题。该掘进机远程监控方法及系统能在机载控制器和远程控制器中实时、形象、准确、全面地反映掘进机的运行状态，并可以进行故障诊断和远程控制，通过数字化和信息化手段提高掘进机安全可靠运行能力。
附图说明
图1是本发明的系统框图。
图2是本发明的远程控制流程图。
图中有：机载控制器1，远程控制器2，激光指向仪3，数字罗盘4，无线网络5，无线中继6，有线网络7，分布式传感器网络8，无线中继安放器9，激光接收器10；分布式传感器网络8包括：位移传感器81、倾角传感器82、振动传感器83、温度传感器84、电压传感器85、电流传感器86。
具体实施方式
为实现本发明的掘进机远程监控方法及系统，它包括：机载控制器，远程控制器，激光指向仪，数字罗盘，无线网络，无线中继，有线网络，分布式传感器网络，无线中继安放器，激光接收器。
所述分布式传感器网络由位移传感器，倾角传感器，温度传感器，电压传感器，电流传感器，振动传感器构成。实时全面监控掘进机的运行状态，并将数据通过现场总线传送到机载控制器；所述激光指向仪用于发射激光束，用于掘进机掘进巷道内的精确定位，与激光接收器配对使用；所述激光接收器可在激光束面上捕捉射光，并将信号通过现场总线输入到机载控制器；所述无线网络能完成无线信号的发送和接收；所述无线中继能自动转发掘进巷道内无线信号，且具有自动安装和组网功能；所述有线网络为矿井中用于数据通信的工业以太网；所述机载控制器完成现场数据采集、掘进机现场控制和与远程控制器通信；所述数字罗盘根据地磁场的强度输出角度为掘进机定位；所述无线中继安放器能根据所行走的位移量自动完成中继器的安放；所述远程控制器用于对采集数据实时显示，历史数据保存，对各电机负荷电流和温升的显示检测及示警保护，液压系统的油压、油温、油位、工况检测及保护等，此外远程控制器具有远程手动和自动控制功能
图1所示，本发明掘进机远程监控方法及系统的结构框图。机载控制器1和远程控制器2均由工控计算机组成。机载控制器1完成现场数据采集、掘进机现场控制和与远程控制器2通信。远程控制器2用于对采集数据实时显示，历史数据保存，对各电机负荷电流和温升的显示检测及示警保护，液压系统的油压、油温、油位、工况检测及保护等，此外远程控制器具有远程手动和自动控制功能。机载控制器1和远程控制器2之间的通信采用有线加无线的方式，具体由无线网络5、无线中继6、有线网络7组成。无线网络5安装于掘进机车体上，通过现场总线与机载控制器1相连，具有数据自动收发功能。无线中继6，能对数据进行自动转发，且具有自动组网功能。有线网络7连接于矿井以太网上。激光指向仪3安装于掘进机后面巷道顶部，用棱柱水晶体将激光束分裂为两个互相垂直面，激光接收器10可在激光束面上捕捉射光，并通过现场总线将信号输入到机载控制器1。数字罗盘4安装于掘进机车体水平面上，通过现场总线与机载控制器1相连。机载控制器1根据激光指向仪3和数字罗盘4通过现场总线输入的数据完成掘进机的精确定位。控制掘进机标准位置的平行偏差和推进方向上的角度偏差。分布式传感器网络8具有足够的传感器包括位移传感器，倾角传感器，温度传感器，电压传感器，电流传感器，振动传感器等能实时监控保护掘进机，通过总线接口连接到机载控制器1。无线中继安放器9是无限中继器的安放装置，它接受机载控制器1的控制命令，在规定的位置安放中继器，该位移量由机载控制器1从分布式传感器网络8中获得。
图2所示，本发明的远程控制流程图。远程控制器可以在井上对掘进机进行控制，该控制方案分为自动和手动。自动方式可以实现掘进机无人值守，手动方式可以很好的解决欠挖和超挖问题。此外远程控制器能根据从分布式传感器网络8所获取的数据和所要求切割断面形状自动设定掘进机采掘阈值，这样当超出掘进面时，出现报警提示，且此时手动控制不起作用。
Claims (5)
1.一种掘进机远程监控系统，其特征在于该系统包括机载控制器(1)、远程控制器(2)、激光指向仪(3)、数字罗盘(4)、无线网络(5)、无线中继(6)和有线网络(7)、分布式传感器网络(8)、无线中继安放器(9)和激光接收器(10)；其中，数字罗盘(4)、分布式传感器网络(8)和激光接收器(10)的输出端接机载控制器(1)的输入端，机载控制器(1)还连接无线网络(5)和无线中继安放器(9)；有线网络(7)连接远程控制器(2)；激光指向仪(3)安装于掘进机后面巷道顶部，数字罗盘(4)、分布式传感器网络(8)和激光接收器(10)安装于掘进机车体水平面上，其信号通过无线中继(6)与机载控制器(1)连通。
2.根据权利要求1所述的掘进机远程监控系统，其特征在于所述的分布式传感器网络(8)包括位移传感器(81)、倾角传感器(82)、振动传感器(83)、温度传感器(84)、电压传感器(85)、电流传感器(86)，分布式传感器网络(8)以总线的形式连接到机载控制器(1)。
3.一种如权利要求1所述掘进机远程监控系统的远程监控方法，其特征在于该方法包括：
I：激光指向仪(3)通过棱柱水晶体将激光束分裂为两个互相垂直面，激光接收器(10)在激光束面上捕捉射光，并将位置信号输入到机载控制器(1)；数字罗盘 (4)将获得的位置信息输入到机载控制器(1)；分布式传感器网络(8)将掘进机实时工况信号和故障信号传送到机载控制器(1)，机载控制器(1)根据上述所获得的信息量通过算法完成掘进机的运行控制、状态实时监测和数据存储；
II：机载控制器(1)将通过步骤I采集到的各种信号通过与其相连接的无线网络(5)将信号以无线的方式向外发射，无线中继(6)对信号进行重新发送和转发，将信号向外远距离传输，无线交换机将无线信号接入到有线网络(7)并最终连接到远程控制器(2)；
III：远程控制器(2)根据网络通道中获得的信号实时显示掘进机运行图像，进行故障诊断与分析，数据存储，历史数据查看等功能，并向网络中发送控制信号对机载控制器(1)进行远程控制。
4.根据权利要求3所述的掘进机远程监控系统的远程监控方法，其特征在于，远程控制器(2)具有手动和自动功能，能实现手动和自动的任意切换，并且，根据分布式传感器网络(8)的数据和切割断面形状自动计算出阈值，超出此阈值时，手动功能无法实现。
5.根据权利要求1或3所述掘进机远程监控系统的远程监控方法，其特征在于，机载控制器(1)根据分布式传感器网络(8)中得到的位置信息控制无线中继安装器(9)安放无线中继(5)，无线中继(5)自动组网并进行发送和转发。
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