CN214464172U - 挖掘式装载机远程智能操控系统 - Google Patents

Abstract

一种挖掘式装载机远程智能操控系统，用于挖掘式装载机远程智能操控。由机载端信号采集通讯系统、机载控制系统、井巷网络通讯基站及操作端远程监视通话系统和操作端远程智能操控系统组成；通过无线通讯实现挖掘式装载机与远程操作端互联互通，即时监视施工现场环境和设备状态，对设备故障和施工风险及时预警，并根据现场施工环境和设备状态进行分析判断，给出操作建议，为操作人员提供操作决策参考，实现挖掘式装载机超视距远程智能操作。本实用新型可使挖掘式装载机操作人员脱离井巷采掘施工现场，实现地面远程智能操控，操作环境舒适，能有效避免塌顶、落石、爆炸、透水等矿难事故伤害，保障人身安全，推进智慧矿山建设和井巷采掘技术进步。

Description

挖掘式装载机远程智能操控系统

技术领域

本实用新型涉及井巷采掘工程机械制造技术领域，具体是一种挖掘式装载机的远程智能操控系统。

背景技术

当前井巷采掘所使用的挖掘式装载机均为本地操控系统，由操作人员在机上操纵工作。

但在矿山、隧道采掘工程施工时，井巷塌顶、落石、爆炸、透水等矿难事故频发，挖掘式装载机操作人员遭遇人身伤害的风险较大。而避免人身伤害、保障安全的根本途径，是脱离井巷施工现场，在地面进行远程操控，才能从根本上消除人身伤害的风险。

因此，研究开发一种挖掘式装载机的远程智能操控系统，解决井巷采掘施工操作人员的人身安全问题，既有必要且很迫切。

发明内容

为克服现有技术的不足，本实用新型的发明目的在于提供一种挖掘式装载机远程智能操控系统，以建立挖掘式装载机与远程操作台的通讯联接，实现挖掘式装载机的远程智能操控。

为实现上述实用新型目的，本实用新型远程智能操控系统由机载端信号采集通讯系统、机载控制系统、井巷网络通讯基站及操作端远程监视通话系统和操作端远程智能操控系统组成；所述机载端信号采集通讯系统、机载控制系统安装于挖掘式装载机上；井巷网络通讯基站安装于井巷施工现场；操作端远程监视通话系统和操作端远程智能操控系统位于地面上远程操控室；井巷网络通讯基站与操作端远程监视通话系统和操作端远程智能操控系统通过有线网络传输信号；机载端信号采集通讯系统、机载控制系统经井巷网络通讯基站无线通讯和有线网络传输信息，与操作端远程监视通话系统和操作端远程智能操控系统建立远程联接，实现挖掘式装载机的远程智能操控。

所述机载端信号采集通讯系统包含机载端信号采集模块和机载端无线网络通讯模块；所述机载端信号采集模块包含用于采集施工环境音像信息的摄像头和拾音器一、用于施工环境照明和设备运行状态警示提醒的照明灯和蜂鸣器、扬声器一、以及由用于监测设备工况状态信息的温度、压力、距离、转速传感器所组成的监测传感器；用于与井巷网络通讯基站进行无线通讯和信号交换的所述机载端无线网络通讯模块，将机载摄像头、拾音器一和监测传感器所采集的施工环境音像信息和设备工况状态信息通过井巷网络通讯基站传送至操作端远程监视通话系统和操作端远程智能操控系统的逻辑控制电路，并接收操作端远程智能操控系统的远程操作台的操作信号，经逻辑控制电路发出的指令，操控电磁开关控制阀和多联电液比例换向阀，实现对挖掘式装载机的远程操控和通话互动。

所述机载控制系统包含控制挖掘式装载机动力液压站的执行件油泵的驱动电机、行走机构的执行件行走马达、转向油缸、挖掘上料机构的执行件摆臂油缸、大臂油缸、小臂油缸、挖斗油缸、输送卸料机构的执行件输送马达、举升油缸以及电磁开关控制阀和多联电液比例换向阀；其电磁开关控制阀控制动力液压站的驱动电机进而控制油泵的启停；多联电液比例换向阀各联分别对应控制行走机构的行走马达启停、转向油缸伸缩和挖掘上料机构的摆臂油缸、大臂油缸、小臂油缸、挖斗油缸的伸缩以及输送机构的输送马达启停和举升油缸伸缩动作，实现挖掘式装载机行走推铲、挖掘上料、输送装载功能。

所述井巷网络通讯基站安置于井巷施工现场，与逻辑控制电路通过有线网络连接，与机载端无线网络通讯模块进行无线网络通讯，交换传输信息、指令，实现挖掘式装载机与操控端的联接和远程监视及智能操控。

所述操作端远程监视通话系统由音视频设施和网络录像机模块组成；音视频设施包含监视屏、扬声器二及拾音器二；来自于机载端信号采集通讯系统的现场音视频信号，经井巷网络通讯基站进行无线通讯，再由线缆传输至网络录像机转换输出至音视频设施，实现对施工现场的环境监视和通话。

所述操作端远程智能操控系统由远程操作台和逻辑控制电路组成；远程操作台包含操作杆、操作阀、开关阀及传感器、显示屏；操作人员对操作杆、操作阀、开关阀进行操作，传感器采集的操作模拟控制信号有线传输至逻辑控制电路；逻辑控制电路对来自于机载端施工环境及设备各工作机构工况数据信息进行分析运算，将智能运算结果和控制指令信息输出至远程操作台的显示屏上；并将操作端的操作信号通过有线网络传输至井巷网络通讯基站，与挖掘式装载机的机载端无线网络通讯模块进行无线通讯，通过机载控制系统，操控电磁开关控制阀和多联电液比例换向阀，实现操作端对挖掘式装载机的远程操控。

本实用新型通过机载端信号采集通讯系统、机载控制系统、井巷网络通讯基站及操作端远程监视通话系统和操作端远程智能操控系统等技术手段，建立挖掘式装载机与远程操作台的通讯联接，即时监视施工现场环境和设备工况状态，对设备故障和施工风险及时预警，并根据现场施工环境和设备状态进行分析判断，给出操作建议，为操作人员提供操作决策参考，实现挖掘式装载机超视距远程智能操作。

本实用新型与现有技术相比，可使挖掘式装载机操作人员脱离井巷采掘施工现场，实现地面远程智能操控，操作环境舒适，能有效避免塌顶、落石、爆炸、透水等矿难事故伤害，有利于减少安全事故，保障人身安全，促进社会和谐，推进智慧矿山工程建设和井巷采掘行业技术进步。

附图说明

图1为本实用新型的系统简图。

具体实施方式

如图1所示，挖掘式装载机主要由动力液压站Ⅰ、行走机构Ⅱ、挖掘上料机构Ⅲ、输送卸料机构Ⅳ等工作机构及电气液压控制系统Ⅴ等五大功能模块组成。其动力液压站Ⅰ由驱动电机Ⅰ-1驱动油泵Ⅰ-2为设备提供液压动能；行走机构Ⅱ通过行走马达Ⅱ-1驱动行走机构Ⅱ移动、停止，通过转向油缸Ⅱ-2控制行走方向；挖掘上料机构Ⅲ通过摆臂油缸Ⅲ-1、大臂油缸Ⅲ-2、小臂油缸Ⅲ-3、挖斗油缸Ⅲ-4的协调运动实现挖掘、上料；输送卸料机构Ⅳ由举升油缸Ⅳ-1抬升挖掘式装载机卸料端，通过输送马达Ⅳ-2驱动输送带运转实施传输卸料。电气液压控制系统Ⅴ通过电磁开关控制阀Ⅴ-1控制驱动电机Ⅰ-1与多联电液比例换向阀Ⅴ-2控制各液压执行件对应的液压回路和液压执行件运转，实现对四大工作机构的操作控制，从而实现挖掘式装载机行走推铲、挖掘上料、输送装载等功能。

为实现挖掘式装载机的远程智能操控，本实用新型远程智能操控系统主要由机载端信号采集通讯系统1、机载控制系统2、井巷网络通讯基站3及操作端远程监视通话系统4和操作端远程智能操控系统5等组成；所述机载端信号采集通讯系统1、机载控制系统2安装于挖掘式装载机上，摄像头1-1-1、拾音器一1-1-2和各种监测传感器1-1-3的数量可根据监视需要设置；井巷网络通讯基站3安装于井巷施工现场，可随施工进展跟进移动，通讯距离短，信号好，数据传输稳定；操作端远程监视通话系统4和操作端远程智能操控系统5位于地面上远程操控室，操作环境舒适安全，音视频设施4-1可以根据需要采取主辅画面分屏和多屏显示方式，挖掘装载机工况状态信息可以转换为警示信号，智能操作建议指令可以输出在显示屏5-2-5上显示，并通过触摸操作进行人工干预。本实用新型的机载端信号采集通讯系统1主要用于采集设备施工环境的音、视频信息和设备工况状态数据信息，并与远程操作端通话互动；井巷通讯基站3主要为挖掘装载机和远程操作端提供无线网络通讯联接；操作端远程监视通话系统4主要用于对挖掘式装载机施工现场环境和设备工况状态进行监视；操作端远程智能操控系统5主要根据施工现场环境和设备工况状态实现智能化远程操控。井巷网络通讯基站3与操作端远程监视通话系统4和操作端远程智能操控系统5通过有线网络传输信号；机载端信号采集通讯系统1、机载控制系统2经井巷网络通讯基站3无线通讯和有线网络传输信息，与操作端远程监视通话系统4和操作端远程智能操控系统5建立远程联接，互联互通，实现挖掘式装载机的远程智能操控。

机载端信号采集通讯系统1包含机载端信号采集模块1-1和机载端无线网络通讯模块1-2；所述机载端信号采集模块1-1包含摄像头1-1-1、拾音器一1-1-2、照明灯1-1-4、蜂鸣器1-1-5、扬声器一1-1-6、以及由温度、压力、距离、转速等传感器所组成的各种工况监测传感器1-1-3，摄像头1-1-1和拾音器一1-1-2主要用于采集施工环境音像信息，照明灯1-1-4和蜂鸣器1-1-5主要用于施工环境照明和设备运行状态警示提醒，监测传感器1-1-3主要用于监测设备的工况状态信息；所述机载端无线网络通讯模块1-2主要用于与井巷网络通讯基站3进行无线通讯和信号交换，机载端无线网络通讯模块1-2将机载摄像头1-1-1、拾音器一1-1-2和监测传感器1-1-3所采集的施工环境音像信息和设备工况状态信息通过井巷网络通讯基站3传送至操作端远程监视通话系统4和操作端远程智能操控系统5的逻辑控制电路5-1，并接收操作端远程智能操控系统5的远程操作台5-2的操作信号，经逻辑控制电路5-1发出的指令，操控电磁开关控制阀Ⅴ-1和多联电液比例换向阀Ⅴ-2，实现对挖掘式装载机的远程操控和通话互动。

机载控制系统2包含控制挖掘式装载机动力液压站Ⅰ的执行件油泵Ⅰ-2的驱动电机Ⅰ-1、行走机构Ⅱ的执行件行走马达Ⅱ-1、转向油缸Ⅱ-2、挖掘上料机构Ⅲ的执行件摆臂油缸Ⅲ-1、大臂油缸Ⅲ-2、小臂油缸Ⅲ-3、挖斗油缸Ⅲ-4、输送卸料机构Ⅳ的执行件输送马达Ⅳ-2、举升油缸Ⅳ-1以及电磁开关控制阀Ⅴ-1和多联电液比例换向阀Ⅴ-2；其电磁开关控制阀Ⅴ-1控制动力液压站Ⅰ的驱动电机Ⅰ-1进而控制油泵Ⅰ-2的启停；多联电液比例换向阀Ⅴ-2各联分别对应控制行走机构Ⅱ的行走马达Ⅱ-1启停、转向油缸Ⅱ-2伸缩和挖掘上料机构Ⅲ的摆臂油缸Ⅲ-1、大臂油缸Ⅲ-2、小臂油缸Ⅲ-3、挖斗油缸Ⅲ-4的伸缩以及输送机构Ⅳ的输送马达Ⅳ-2启停和举升油缸Ⅳ-1伸缩动作，从而操控挖掘式装载机的各工作机构，实现挖掘式装载机行走推铲、挖掘上料、输送装载功能。

井巷网络通讯基站3安置于井巷施工现场，与逻辑控制电路5-1通过有线网络连接，与机载端无线网络通讯模块1-2进行无线网络通讯，交换传输信息、指令，实现挖掘式装载机与操控端的联接和远程监视及智能操控。井巷网络通讯基站3可随施工进展跟进移动，保证通讯信号强度和稳定性。

操作端远程监视通话系统4由音视频设施4-1和网络录像机4-2模块组成；音视频设施4-1包含监视屏4-1-1、扬声器二4-1-2及拾音器二4-1-3；来自于机载端信号采集通讯系统1的现场音视频信号，经井巷网络通讯基站3进行无线通讯，由线缆传输至网络录像机4-2转换输出至音视频设施4-1，实现对施工现场的环境监视和通话。

操作端远程智能操控系统5由远程操作台5-2和逻辑控制电路5-1组成；远程操作台5-2包含操作杆5-2-1、操作阀5-2-2、开关阀5-2-3及相应传感器5-2-4、显示屏5-2-5；操作人员对操作杆5-2-1、操作阀5-2-2、开关阀5-2-3进行操作，相应传感器5-2-4采集的操作模拟控制信号有线传输至逻辑控制电路5-1；逻辑控制电路5-1是本远程智能操控系统的关键所在，一方面对来自于机载端施工环境及设备各工作机构工况数据信息进行分析运算，将智能运算结果和控制指令信息输出至远程操作台5-2的显示屏5-2-5上，操作人员可以对相关操作提出建议，通过显示屏5-2-5触摸操作进行干预；另一方面将操作端的操作信号通过有线网络传输至井巷网络通讯基站3，与挖掘式装载机的机载端无线网络通讯模块1-2进行无线通讯，通过机载控制系统2，操控电磁开关控制阀Ⅴ-1和多联电液比例换向阀Ⅴ-2，驱动挖掘式装载机的工作机构执行件执行相应动作，实现操作端对挖掘式装载机的远程操控。

Claims (6)

1.一种挖掘式装载机远程智能操控系统，其特征在于：所述远程智能操控系统由机载端信号采集通讯系统（1）、机载控制系统（2）、井巷网络通讯基站（3）及操作端远程监视通话系统（4）和操作端远程智能操控系统（5）组成；所述机载端信号采集通讯系统（1）、机载控制系统（2）安装于挖掘式装载机上；井巷网络通讯基站（3）安装于井巷施工现场；操作端远程监视通话系统（4）和操作端远程智能操控系统（5）位于地面上远程操控室；井巷网络通讯基站（3）与操作端远程监视通话系统（4）和操作端远程智能操控系统（5）通过有线网络传输信号；机载端信号采集通讯系统（1）、机载控制系统（2）经井巷网络通讯基站（3）无线通讯和有线网络传输信息，与操作端远程监视通话系统（4）和操作端远程智能操控系统（5）建立远程联接，实现挖掘式装载机的远程智能操控。

2.根据权利要求1所述的挖掘式装载机远程智能操控系统，其特征在于：所述机载端信号采集通讯系统（1）包含机载端信号采集模块（1-1）和机载端无线网络通讯模块（1-2）；所述机载端信号采集模块（1-1）包含用于采集施工环境音像信息的摄像头（1-1-1）和拾音器一（1-1-2）、用于施工环境照明和设备运行状态警示提醒的照明灯（1-1-4）和蜂鸣器（1-1-5）、扬声器一（1-1-6）、以及由用于监测设备工况状态信息的温度、压力、距离、转速传感器所组成的监测传感器（1-1-3）；

用于与井巷网络通讯基站（3）进行无线通讯和信号交换的所述机载端无线网络通讯模块（1-2），将机载摄像头（1-1-1）、拾音器一（1-1-2）和监测传感器（1-1-3）所采集的施工环境音像信息和设备工况状态信息通过井巷网络通讯基站（3）传送至操作端远程监视通话系统（4）和操作端远程智能操控系统（5）的逻辑控制电路（5-1），并接收操作端远程智能操控系统（5）的远程操作台（5-2）的操作信号，经逻辑控制电路（5-1）发出的指令，操控电磁开关控制阀（Ⅴ-1）和多联电液比例换向阀（Ⅴ-2），实现对挖掘式装载机的远程操控和通话互动。

3.根据权利要求1所述的挖掘式装载机远程智能操控系统，其特征在于：所述机载控制系统（2）包含控制挖掘式装载机动力液压站（Ⅰ）的执行件油泵（Ⅰ-2）的驱动电机（Ⅰ-1）、行走机构（Ⅱ）的执行件行走马达（Ⅱ-1）、转向油缸（Ⅱ-2）、挖掘上料机构（Ⅲ）的执行件摆臂油缸（Ⅲ-1）、大臂油缸（Ⅲ-2）、小臂油缸（Ⅲ-3）、挖斗油缸（Ⅲ-4）、输送卸料机构（Ⅳ）的执行件输送马达（Ⅳ-2）、举升油缸（Ⅳ-1）以及电磁开关控制阀（Ⅴ-1）和多联电液比例换向阀（Ⅴ-2）；其电磁开关控制阀（Ⅴ-1）控制动力液压站（Ⅰ）的驱动电机（Ⅰ-1）进而控制油泵（Ⅰ-2）的启停；多联电液比例换向阀（Ⅴ-2）各联分别对应控制行走机构（Ⅱ）的行走马达（Ⅱ-1）启停、转向油缸（Ⅱ-2）伸缩和挖掘上料机构（Ⅲ）的摆臂油缸（Ⅲ-1）、大臂油缸（Ⅲ-2）、小臂油缸（Ⅲ-3）、挖斗油缸（Ⅲ-4）的伸缩以及输送机构（Ⅳ）的输送马达（Ⅳ-2）启停和举升油缸（Ⅳ-1）伸缩动作，实现挖掘式装载机行走推铲、挖掘上料、输送装载功能。

4.根据权利要求1所述的挖掘式装载机远程智能操控系统，其特征在于：所述井巷网络通讯基站（3）安置于井巷施工现场，与逻辑控制电路（5-1）通过有线网络连接，与机载端无线网络通讯模块（1-2）进行无线网络通讯，交换传输信息、指令，实现挖掘式装载机与操控端的联接和远程监视及智能操控。

5.根据权利要求1所述的挖掘式装载机远程智能操控系统，其特征在于：所述操作端远程监视通话系统（4）由音视频设施（4-1）和网络录像机（4-2）模块组成；音视频设施（4-1）包含监视屏（4-1-1）、扬声器二（4-1-2）及拾音器二（4-1-3）；来自于机载端信号采集通讯系统（1）的现场音视频信号，经井巷网络通讯基站（3）进行无线通讯，由线缆传输至网络录像机（4-2）转换输出至音视频设施（4-1），实现对施工现场的环境监视和通话。

6.根据权利要求1所述的挖掘式装载机远程智能操控系统，其特征在于：所述操作端远程智能操控系统（5）由远程操作台（5-2）和逻辑控制电路（5-1）组成；远程操作台（5-2）包含操作杆（5-2-1）、操作阀（5-2-2）、开关阀（5-2-3）及传感器（5-2-4）、显示屏（5-2-5）；操作人员对操作杆（5-2-1）、操作阀（5-2-2）、开关阀（5-2-3）进行操作，传感器（5-2-4）采集的操作模拟控制信号有线传输至逻辑控制电路（5-1）；

逻辑控制电路（5-1）对来自于机载端施工环境及设备各工作机构工况数据信息进行分析运算，将智能运算结果和控制指令信息输出至远程操作台（5-2）的显示屏（5-2-5）上；并将操作端的操作信号通过有线网络传输至井巷网络通讯基站（3），与挖掘式装载机的机载端无线网络通讯模块（1-2）进行无线通讯，通过机载控制系统（2），操控电磁开关控制阀（Ⅴ-1）和多联电液比例换向阀（Ⅴ-2），实现操作端对挖掘式装载机的远程操控。

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