CN103050045A - 一种煤矿综采工作面多工种协同虚拟实训操作系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于煤矿综采设备培训技术领域，提供了一种工作面多工种协同虚拟实训操作系统，采煤机实训操作台用于采煤机操作人进行采煤机虚拟实训操作，支架工实训操作台用于支架工进行虚拟实训操作，主培训监控操作台对采煤机操作人及支架工的虚拟实训操作情况进行实时监控与控制，高清投影仪对采煤机操作人及支架工的虚拟实训操作情况进行实时画面显示的，采煤机实训操作台通过主培训监控操作台与支架工实训操作台进行实时信息的传递，该系统逼真再现了井下综采工作面场景，并控制综采工作面各机械设备，实现了多工种协同培训，革新了培训模式，提高了培训效率，节约了培训成本，结构简单，实用性强，具有较强的推广与应用价值。

Description

一种煤矿综采工作面多工种协同虚拟实训操作系统

技术领域

本发明属于煤矿综采设备培训技术领域，尤其涉及一种煤矿综采工作面多工种协同虚拟实训操作系统。

背景技术

目前煤矿行业培训手段及方法落后，理论培训脱离井下环境，内容较为抽象，培训效果较差，老技术工人传帮带的方式存在安全隐患，尤其综采设备误操作甚至会带来严重的安全事故，另外该学习方法效率不高且影响正常的采掘作业，对矿井安全生产极其不利。

发明内容

本发明提供了一种煤矿综采工作面多工种协同虚拟实训操作系统，旨在解决目前煤矿行业培训手段及方法落后，理论培训脱离井下环境，内容较为抽象，培训效果较差，老技术工人传帮带的方式存在安全隐患，尤其综采设备误操作甚至会带来严重的安全事故，另外该学习方法效率不高且影响正常的采掘作业，对矿井安全生产极其不利的问题。

本发明的目的在于提供一种煤矿综采工作面多工种协同虚拟实训操作系统，该系统包括：

用于采煤机操作人进行采煤机虚拟实训操作的采煤机实训操作台；

用于支架工进行虚拟实训操作的支架工实训操作台；

与所述采煤机实训操作台及支架工实训操作台相连接，用于对采煤机操作人及支架工的虚拟实训操作情况进行实时监控与控制的主培训监控操作台；

与所述采煤机实训操作台及支架工实训操作台相连接，用于对采煤机操作人及支架工的虚拟实训操作情况进行实时画面显示的高清投影仪。

进一步，所述采煤机实训操作台包括：采煤机遥控操作按钮、采煤机主操作按钮、刮板输送机操作按钮、第一主控机、采煤机端视景屏、第一仪表显示屏、第二仪表显示屏；

所述采煤机遥控操作按钮、采煤机主操作按钮及刮板输送机操作按钮分别与所述第一主控机相连接，所述第一主控机与所述采煤机端视景屏、第一仪表显示屏及第二仪表显示屏相连接。

进一步，所述采煤机主操作按钮包括：采煤机启动停止按钮、采煤机左行按钮、采煤机左启按钮、采煤机右启按钮、采煤机右行按钮、采煤机破启按钮、采煤机牵停按钮、采煤机运闭按钮、采煤机左臂升降按钮、采煤机破升破降按钮、采煤机右臂升降按钮、采煤机先导按钮、第一主控机，所述采煤机启动停止按钮、采煤机左行按钮、采煤机左启按钮、采煤机右启按钮、采煤机右行按钮、采煤机破启按钮、采煤机牵停按钮、采煤机运闭按钮、采煤机左臂升降按钮、采煤机破升破降按钮、采煤机右臂升降按钮及采煤机先导按钮均与所述第一主控机相连接。

进一步，所述采煤机端视景屏的下方设置有刮板输送机操作按钮、液压支架操纵杆。

进一步，所述支架工实训操作台包括：液压支架操纵杆、液压支架切换按钮、第二主控机、液压支架端视景屏；

所述液压支架操纵杆及液压支架切换按钮与所述第二主控机相连接，所述第二主控机与所述液压支架端视景屏相连接。

进一步，该系统设置有两套所述支架工实训操作台。

进一步，所述液压支架操纵杆包括：液压支架立柱升降操作手柄、液压支架顶板调平操作手柄、液压支架推溜操作手柄、液压支架臂膀操作手柄、液压支架前侧护操作手柄、液压支架后侧护操作手柄、液压支架液压开关操作手柄、第一液压支架备用操作手柄、第二液压支架备用操作手柄；

所述液压支架切换按钮包括：第一液压支架选架按钮、第二液压支架选架按钮。

进一步，所述主培训监控操作台包括：视景屏、辅助操作按钮、第三主控机，所述视景屏及辅助操作按钮与所述第三主控机相连接。

进一步，所述辅助操作按钮包括用于操作综采工作面转载机、破碎机、皮带机及乳化液泵站的按钮。

进一步，所述采煤机实训操作台、支架工实训操作台及主培训监控操作台上均设置有键盘及鼠标。

本发明提供的煤矿综采工作面多工种协同虚拟实训操作系统，采煤机实训操作台用于采煤机操作人进行采煤机虚拟实训操作，支架工实训操作台用于支架工进行虚拟实训操作，主培训监控操作台对采煤机操作人及支架工的虚拟实训操作情况进行实时监控与控制，高清投影仪对采煤机操作人及支架工的虚拟实训操作情况进行实时画面显示的，采煤机实训操作台通过主培训监控操作台与支架工实训操作台进行实时信息的传递，该系统逼真再现了井下综采工作面场景，并控制综采工作面各机械设备，实现了多工种协同培训，革新了培训模式，提高了培训效率，节约了培训成本，结构简单，实用性强，具有较强的推广与应用价值。

附图说明

图1是本发明实施例提供的煤矿综采工作面多工种协同虚拟实训操作系统的结构框图；

图2是本发明实施例提供的煤矿综采工作面多工种协同虚拟实训操作系统的原理接线图；

图3是本发明实施例提供的煤矿综采工作面多工种协同虚拟实训操作系统的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的采煤机实训操作台上控制面板的结构示意图；

图5是本发明实施例提供的支架工实训操作台上控制面板的结构示意图。

图中：1、采煤机实训操作台；11、采煤机遥控操作按钮；12、采煤机主操作按钮；1201、采煤机启动停止按钮；1202、采煤机左行按钮；1203、采煤机左启按钮；1204、采煤机右启按钮；1205、采煤机右行按钮；1206、采煤机破启按钮；1207、采煤机牵停按钮；1208、采煤机运闭按钮；1209、采煤机左臂升降按钮；1210、采煤机破升破降按钮；1211、采煤机右臂升降按钮；1212、采煤机先导按钮；13、刮板输送机操作按钮；131、刮板输送机开停按钮；132、刮板输送机加速减速按钮；14、第一主控机；15、采煤机端视景屏；16、第一仪表显示屏；17、第二仪表显示屏；2、支架工实训操作台；21、液压支架操纵杆；211液压支架立柱升降操作手柄；212、液压支架顶板调平操作手柄；213、液压支架推溜操作手柄；214、液压支架臂膀操作手柄；215、液压支架前侧护操作手柄；216、液压支架后侧护操作手柄；217、液压支架液压开关操作手柄；218、第一液压支架备用操作手柄；219、第二液压支架备用操作手柄；22、液压支架切换按钮；221、第一液压支架选架按钮；222、第二液压支架选架按钮；23、第二主控机；24、液压支架端视景屏；3、主培训监控操作台；31、视景屏；32、辅助操作按钮；33、第三主控机；4、高清投影仪；5、键盘；6、鼠标。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定发明。

图1及图2示出了本发明实施例提供的煤矿综采工作面多工种协同虚拟实训操作系统的结构。为了便于说明，仅示出了与本发明相关的部分。

该系统包括：

用于采煤机操作人进行采煤机虚拟实训操作的采煤机实训操作台1；

用于支架工进行虚拟实训操作的支架工实训操作台2；

与采煤机实训操作台1及支架工实训操作台2相连接，用于对采煤机操作人及支架工的虚拟实训操作情况进行实时监控与控制的主培训监控操作台3；

与采煤机实训操作台1及支架工实训操作台2相连接，用于对采煤机操作人及支架工的虚拟实训操作情况进行实时画面显示的高清投影仪4。

如图3所示，在本发明实施例中，采煤机实训操作台1包括：采煤机遥控操作按钮11、采煤机主操作按钮12、刮板输送机操作按钮13、第一主控机14、采煤机端视景屏15、第一仪表显示屏16、第二仪表显示屏17；

采煤机遥控操作按钮11、采煤机主操作按钮12及刮板输送机操作按钮13分别与第一主控机14相连接，第一主控机14与采煤机端视景屏15、第一仪表显示屏16及第二仪表显示屏17相连接。

如图4所示，在本发明实施例中，采煤机主操作按钮12包括：采煤机启动停止按钮1201、采煤机左行按钮1202、采煤机左启按钮1203、采煤机右启按钮1204、采煤机右行按钮1205、采煤机破启按钮1206、采煤机牵停按钮1207、采煤机运闭按钮1208、采煤机左臂升降按钮1209、采煤机破升破降按钮1210、采煤机右臂升降按钮1211、采煤机先导按钮1212、第一主控机14，采煤机启动停止按钮1201、采煤机左行按钮1202、采煤机左启按钮1203、采煤机右启按钮1204、采煤机右行按钮1205、采煤机破启按钮1206、采煤机牵停按钮1207、采煤机运闭按钮1208、采煤机左臂升降按钮1209、采煤机破升破降按钮1210、采煤机右臂升降按钮1211及采煤机先导按钮1212均与第一主控机14相连接。

在本发明实施例中，采煤机端视景屏15的下方设置有刮板输送机操作按钮13、液压支架操纵杆21。

在本发明实施例中，支架工实训操作台2包括：液压支架操纵杆21、液压支架切换按钮22、第二主控机23、液压支架端视景屏24；

液压支架操纵杆21及液压支架切换按钮22与第二主控机23相连接，第二主控机23与液压支架端视景屏24相连接。

在本发明实施例中，该系统设置有两套支架工实训操作台2。

如图5所示，在本发明实施例中，液压支架操纵杆21包括：液压支架立柱升降操作手柄211、液压支架顶板调平操作手柄212、液压支架推溜操作手柄213、液压支架臂膀操作手柄214、液压支架前侧护操作手柄215、液压支架后侧护操作手柄216、液压支架液压开关操作手柄217、第一液压支架备用操作手柄218、第二液压支架备用操作手柄219；

液压支架切换按钮22包括：第一液压支架选架按钮221、第二液压支架选架按钮222。

在本发明实施例中，主培训监控操作台3包括：视景屏31、辅助操作按钮32、第三主控机33，视景屏31及辅助操作按钮32与第三主控机33相连接。

在本发明实施例中，辅助操作按钮32包括用于操作综采工作面转载机、破碎机、皮带机及乳化液泵站的按钮。

在本发明实施例中，采煤机实训操作台1、支架工实训操作台2及主培训监控操作台3上均设置有键盘5及鼠标6。

下面结合附图及具体实施例对本发明的应用原理作进一步描述。

如图1至图5所示，采煤机遥控操作按钮11，采煤机启动停止按钮1201，采煤机左行按钮1202，采煤机左启按钮1203，采煤机右启按钮1204，采煤机右行按钮1205，采煤机破启按钮1206，采煤机牵停按钮1207，采煤机运闭按钮1208，采煤机左臂升降按钮1209，采煤机破升破降按钮1210，采煤机右臂升降按钮1211，采煤机先导按钮1212，采煤机端视景屏15，刮板输送机开停按钮131，刮板输送机加速减速按钮132。支架工实训操作台2面板控制按钮及控制手柄示意图，主要包括：液压支架立柱升降操作手柄211，液压支架顶板调平操作手柄212，液压支架推溜操作手柄213，液压支架臂膀操作手柄214，液压支架前侧护操作手柄215，液压支架后侧护操作手柄216，液压支架液压开关操作手柄217，第一液压支架备用操作手柄218，第二液压支架备用操作手柄219，第一液压支架选架按钮221，第二液压支架选架按钮222。如图3所示，系统整体结构图，主要包括：采煤机实训操作台1、主培训监控操作台3、支架工实训操作台2、高清投影仪4、采煤机端视景屏15、第一仪表显示屏16、第二仪表显示屏17、液压支架端显示屏、采煤机遥控操作按钮11、采煤机主操作按钮12、刮板输送机操作按钮13、液压支架操纵杆21、液压支架切换按钮22。

采煤机遥控操作按钮11在控制面板的最左边，采煤机启动停止按钮1201、采煤机左行按钮1202、采煤机左启按钮1203、采煤机右启按钮1204、采煤机右行按钮1205、采煤机破启按钮1206、采煤机牵停按钮1207、采煤机运闭按钮1208、采煤机左臂升降按钮1209、采煤机破升破降按钮1210、采煤机右臂升降按钮1211及采煤机先导按钮1212这十六个按钮4*4排列放置到控制面板的中间部位，控制面板的最右边摆放采煤机端视景屏15、刮板输送机开停按钮131、刮板输送机加速减速按钮132，采煤机端视景屏15在刮板输送机开停按钮131和刮板输送机加速减速按钮132上方。

液压支架立柱升降操作手柄211、液压支架顶板调平操作手柄212、液压支架推溜操作手柄213、液压支架臂膀操作手柄214、液压支架前侧护操作手柄215、液压支架后侧护操作手柄216、液压支架液压开关操作手柄217、第一液压支架备用操作手柄218及第二液压支架备用操作手柄219依次排列在面板的中间部分，第一液压支架选架按钮221和第二液压支架选架按钮222安放在面板的左下角。

该系统由采煤机实训操作台1、主培训监控操作台3、支架工实训操作台2构成，采煤机实训操作台1的上方安装有采煤机遥控操作按钮11、采煤机主操作按钮12、采煤机端视景屏15、刮板输送机操作按钮13，支架工实训操作台2上安装有液压支架操纵杆21、液压支架切换按钮22。

本发明包括相互通信的上位机系统和下位机系统，上位机系统包括计算机和显示器；下位机系统包括采煤机实训操作台1、两台支架工实训操作台2、刮板输送机操作台、辅助机械设备操作台以及单片机。该系统分别由三个主控机控制，第三主控机33通过相应计算机程序控制视景屏31及辅助操作按钮32，视景屏31显示整个综采工作面的状态，并且可借助键盘5鼠标6全方位观察、漫游场景；辅助操作按钮32包括操作综采工作面转载机、破碎机、皮带机、乳化液泵站的按钮，实现该机械设备的开停等功能。

第一主控机14通过相应程序控制采煤机端视景屏15、第一仪表显示屏16、第二仪表显示屏17、采煤机操作按钮以及刮板输送机操作按钮13，采煤机端视景屏15显示采煤机司机的最佳工作视角，同时也可借助键盘5鼠标6调整视角；第一仪表显示屏16与真实采煤机机身自带液晶显示屏相同，显示采煤机电气控制系统以及牵引速度、累计运行时间等状态；第二仪表显示屏17是将采煤机机身所带各表盘整合在一个显示屏中，显示采煤机的高压、真空、低压、压力、温度等状态；采煤机操作按钮包括十六个采煤机主操作按钮12和十八个遥控操作按钮，十六个采煤机主操作按钮12分别实现采煤机的启动、停止、左行、右行、破升、破降以及前后摇臂的升降等功能，十八个遥控操作按钮也可实现上述采煤的各项功能；刮板输送机操作按钮13整合在采煤机实训操作台1上，控制刮板输送机的开停、加速和减速功能。

第二主控机23通过相应程序控制两个支架工实训操作台2，包括液压支架端视景屏24、支架切换按钮和九个支架操作手柄以及另一台的液压支架端视景屏24、支架切换按钮和九个支架操作手柄。液压支架端视景屏24显示支架工操作当前支架的最佳视角，同时可借助键盘5鼠标6调整视角；支架切换按钮可以根据采煤流程需要切换到相应编号的支架；九个支架操作手柄与真实液压支架操作手柄相同，可以实现支架的升柱、降柱、拉架、推溜等功能。另一台支架工实训操作台2是综采流程的需要，同样可实现上述功能。

第一主控机14接收到的指令通过主控机与第二主控机23相互通信，第二主控机23接收到的指令通过主控机与第一主控机14相互通信，同时各主控机在接到相应信息后，都表现在各自的视景屏31中。每个机械设备都有各自的控制模块，依据各煤矿相应的采煤工艺流程，通过主控机之间的相互通信进行协同操作。

本发明实施例提供的煤矿综采工作面多工种协同虚拟实训操作系统，采煤机实训操作台1用于采煤机操作人进行采煤机虚拟实训操作，支架工实训操作台2用于支架工进行虚拟实训操作，主培训监控操作台3对采煤机操作人及支架工的虚拟实训操作情况进行实时监控与控制，高清投影仪4对采煤机操作人及支架工的虚拟实训操作情况进行实时画面显示的，采煤机实训操作台1通过主培训监控操作台3与支架工实训操作台2进行实时信息的传递，该系统逼真再现了井下综采工作面场景，并控制综采工作面各机械设备，实现了多工种协同培训，革新了培训模式，提高了培训效率，节约了培训成本，结构简单，实用性强，具有较强的推广与应用价值。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种煤矿综采工作面多工种协同虚拟实训操作系统，其特征在于，该系统包括：

用于采煤机操作人进行采煤机虚拟实训操作的采煤机实训操作台；

用于支架工进行虚拟实训操作的支架工实训操作台；

与所述采煤机实训操作台及支架工实训操作台相连接，用于对采煤机操作人及支架工的虚拟实训操作情况进行实时监控与控制的主培训监控操作台；

与所述采煤机实训操作台及支架工实训操作台相连接，用于对采煤机操作人及支架工的虚拟实训操作情况进行实时画面显示的高清投影仪。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述采煤机实训操作台进一步包括：采煤机遥控操作按钮、采煤机主操作按钮、刮板输送机操作按钮、第一主控机、采煤机端视景屏、第一仪表显示屏、第二仪表显示屏；

所述采煤机遥控操作按钮、采煤机主操作按钮及刮板输送机操作按钮分别与所述第一主控机相连接，所述第一主控机与所述采煤机端视景屏、第一仪表显示屏及第二仪表显示屏相连接。

3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述采煤机主操作按钮进一步包括：采煤机启动停止按钮、采煤机左行按钮、采煤机左启按钮、采煤机右启按钮、采煤机右行按钮、采煤机破启按钮、采煤机牵停按钮、采煤机运闭按钮、采煤机左臂升降按钮、采煤机破升破降按钮、采煤机右臂升降按钮、采煤机先导按钮、第一主控机，所述采煤机启动停止按钮、采煤机左行按钮、采煤机左启按钮、采煤机右启按钮、采煤机右行按钮、采煤机破启按钮、采煤机牵停按钮、采煤机运闭按钮、采煤机左臂升降按钮、采煤机破升破降按钮、采煤机右臂升降按钮及采煤机先导按钮均与所述第一主控机相连接。

4.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述采煤机端视景屏的下方设置有刮板输送机操作按钮、液压支架操纵杆。

5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述支架工实训操作台进一步包括：液压支架操纵杆、液压支架切换按钮、第二主控机、液压支架端视景屏；

所述液压支架操纵杆及液压支架切换按钮与所述第二主控机相连接，所述第二主控机与所述液压支架端视景屏相连接。

6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，该系统设置有两套所述支架工实训操作台。

7.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述液压支架操纵杆进一步包括：液压支架立柱升降操作手柄、液压支架顶板调平操作手柄、液压支架推溜操作手柄、液压支架臂膀操作手柄、液压支架前侧护操作手柄、液压支架后侧护操作手柄、液压支架液压开关操作手柄、第一液压支架备用操作手柄、第二液压支架备用操作手柄；

所述液压支架切换按钮进一步包括：第一液压支架选架按钮、第二液压支架选架按钮。

8.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述主培训监控操作台进一步包括：视景屏、辅助操作按钮、第三主控机，所述视景屏及辅助操作按钮与所述第三主控机相连接。

9.如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述辅助操作按钮包括用于操作综采工作面转载机、破碎机、皮带机及乳化液泵站的按钮。

10.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述采煤机实训操作台、支架工实训操作台及主培训监控操作台上均设置有键盘及鼠标。

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