綜掘機(jī)智能化遠(yuǎn)程控制技術(shù)的應(yīng)用研究

閆 智

（山西汾西宜興煤業(yè)有限責(zé)任公司,山西 孝義 032300）

引言

從煤礦開采的角度分析，既需要保障開采作業(yè)的效率，同時(shí)也要保障作業(yè)的安全。實(shí)踐中積極推廣應(yīng)用智能化技術(shù)手段，圍繞作業(yè)全過程實(shí)施嚴(yán)格控制，可促使上述目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，發(fā)揮著重要的作用，值得推廣應(yīng)用。

1 綜掘機(jī)智能化的推進(jìn)背景

基于智能化建設(shè)背景，很多企業(yè)都在積極探索新技術(shù)和新模式，不斷提高智能化水平，提高生產(chǎn)作業(yè)的效率和安全性。從推進(jìn)智能化發(fā)展的角度分析，關(guān)鍵在于智能化煤炭開采工藝和裝備等，同時(shí)引入信息化和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，促使智能化水平不斷提高，實(shí)現(xiàn)對(duì)開采作業(yè)環(huán)境與作業(yè)流程的全面化控制，提高智能化遠(yuǎn)程控制的水平，實(shí)現(xiàn)管理的價(jià)值與作用，創(chuàng)造更多的效益。

2 綜掘機(jī)智能化遠(yuǎn)程控制技術(shù)的應(yīng)用方案

以某綜掘機(jī)智能化遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)為例，分析系統(tǒng)設(shè)計(jì)，作如下論述：

2.1 總體設(shè)計(jì)

從系統(tǒng)構(gòu)成角度分析，主要為視頻監(jiān)控系統(tǒng)和電液控制系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等。實(shí)際應(yīng)用中支持綜掘機(jī)本機(jī)操控和無線遙控以及遠(yuǎn)程控制模式，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制設(shè)備自動(dòng)化截割，促使作業(yè)人員可以遠(yuǎn)離綜掘工作面，有效提高安全生產(chǎn)水平。采用的無線遙控模式，實(shí)現(xiàn)對(duì)原來的綜掘機(jī)固定模式的優(yōu)化，優(yōu)化為人機(jī)分離的作業(yè)模式，不需要司機(jī)不需要在機(jī)身上操作，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離操作。通過實(shí)時(shí)化采集綜掘作業(yè)面現(xiàn)場(chǎng)的圖像信息與設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)，經(jīng)過深度分析形成指令，操縱設(shè)備移動(dòng)或者截割[1]。

2.2 視頻監(jiān)控系統(tǒng)

利用遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，支持實(shí)時(shí)化檢查生產(chǎn)作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)情況。通過配置多臺(tái)攝像機(jī)，例如專業(yè)透塵攝像機(jī)與高清攝像機(jī)等。利用透塵攝像機(jī)，經(jīng)過視覺算法，對(duì)獲得的模糊圖像進(jìn)行處理，使其成為可識(shí)別的圖像，支持在粉塵或者水霧環(huán)境下獲得截割頭和掘進(jìn)作業(yè)情況。利用高清攝像機(jī)，通過全方位觀測(cè)鏟板與鏟板上星輪的運(yùn)行情況，指導(dǎo)作業(yè)的開展，保障操作的安全性。利用布置在綜掘機(jī)身上方的高清攝像裝置，獲得刮板機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。與此同時(shí)，選擇綜掘機(jī)尾部位置設(shè)置高清攝像機(jī)，采集綜掘機(jī)設(shè)備的兩側(cè)情況，方便倒車時(shí)確認(rèn)周圍環(huán)境，掌握其與巷道壁的距離，保障倒車操作的安全性。利用布置在橋式按膠帶尾部的攝像裝置，方便倒車操作確認(rèn)膠帶和帶式輸送機(jī)的距離[2]。

2.3 電液控制系統(tǒng)與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

電液控制系統(tǒng)。目前，國(guó)產(chǎn)的綜掘機(jī)多為手動(dòng)液壓控制模式，支持設(shè)備操作，難以達(dá)到綜掘機(jī)的無人化操作與自動(dòng)化改造的要求，需要進(jìn)行改造升級(jí)處理，改造為手動(dòng)與電動(dòng)兩用系統(tǒng)，進(jìn)而支持本機(jī)操作和無線遙控以及遠(yuǎn)程控制。

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。通過在綜掘機(jī)設(shè)備上配置數(shù)字傳感器，例如壓力傳感器和溫度傳感器以及電流傳感器等，采集運(yùn)行的數(shù)據(jù)信息，做好相應(yīng)的分析，提高智能化遠(yuǎn)程控制的水平[3]。

2.4 數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)與無線遙控系統(tǒng)

數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)?；谶h(yuǎn)程控制模式，現(xiàn)場(chǎng)操作人員遠(yuǎn)撤，操作工位遠(yuǎn)離綜掘作業(yè)面，將現(xiàn)場(chǎng)的視頻和設(shè)備運(yùn)行參數(shù)等數(shù)據(jù)，全部傳輸?shù)竭h(yuǎn)程操作端。對(duì)于遠(yuǎn)程操作端與綜掘機(jī)控制箱之間的通信和數(shù)據(jù)傳輸，主要利用光端機(jī)與光纜實(shí)現(xiàn)。光纜沿著綜掘機(jī)主電纜的方向進(jìn)行布置，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的情況，確定敷設(shè)的長(zhǎng)度，最遠(yuǎn)傳輸距離可以大袋10 km。按照設(shè)計(jì)方案，采取閉環(huán)方式進(jìn)行雙向傳輸?；跀?shù)據(jù)傳輸協(xié)議，根據(jù)“握手”信號(hào)，來判斷指令動(dòng)作，并且發(fā)出報(bào)警，防范設(shè)備損壞情況的出現(xiàn)，保障安全操作。

無線遙控系統(tǒng)。利用2.4 GHz 頻段進(jìn)行信號(hào)的傳輸，不僅傳輸穩(wěn)定性強(qiáng)，而且具有很強(qiáng)的抗干擾能力。在遙控器內(nèi)部布置微處理器，咋實(shí)現(xiàn)對(duì)控制信號(hào)的實(shí)時(shí)化編碼與分析，同時(shí)對(duì)操作動(dòng)作優(yōu)先級(jí)排隊(duì)，屏蔽錯(cuò)誤操作動(dòng)作，避免出現(xiàn)誤操作[4]。

2.5 遠(yuǎn)程控制平臺(tái)

從平臺(tái)的組成分析，包括操作臺(tái)和顯示器與圖像處理軟件，能夠?qū)崟r(shí)化顯示綜掘作業(yè)面的圖像和設(shè)備運(yùn)行情況。為保證操作的便捷性，對(duì)操作布局進(jìn)行優(yōu)化，增強(qiáng)操作的有效性。配置的顯示器，支持多畫面切換，可以顯示單路和多路或者全方位圖像。除此之外，可顯示井下掘進(jìn)參數(shù)曲線，進(jìn)行參數(shù)的變化分析，精準(zhǔn)判斷工況。如果掘進(jìn)參數(shù)超出標(biāo)準(zhǔn)，或者出現(xiàn)很大偏差，則說明產(chǎn)生異常情況，要做好異常原因的分析，掌握絕境和設(shè)備的狀態(tài)，為現(xiàn)場(chǎng)管理和決策提供支持和保障。

2.6 應(yīng)用效果

煤礦井田的面積大約為72.2 km2，總計(jì)6 個(gè)綜掘作業(yè)面。傳統(tǒng)的作業(yè)模式下，需要配置3～4 人完成設(shè)備操作，作業(yè)效率較低，同時(shí)地面安全管理部門難以直接監(jiān)控，潛在很多的安全隱患。引入了智能化遠(yuǎn)程控制技術(shù)，進(jìn)行控制的升級(jí)與改造，獲得不錯(cuò)的成效。通過對(duì)6 臺(tái)綜掘機(jī)進(jìn)行改造，采用智能化控制模式，取消了雙人操作的模式，并且實(shí)現(xiàn)了截割期間的人機(jī)分離。建立的地面調(diào)度室，利用傳輸網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)情況，有效地進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)管理，提高作業(yè)的水平與效益。根據(jù)生產(chǎn)作業(yè)的管理實(shí)際分析，采用智能化遠(yuǎn)程控制技術(shù)，顯著提高了綜掘機(jī)的運(yùn)行管理水平，創(chuàng)造了很高的效益。

3 綜掘機(jī)智能化遠(yuǎn)程控制技術(shù)的應(yīng)用策略

3.1 高智能化

綜掘機(jī)智能化遠(yuǎn)程控制技術(shù)的應(yīng)用，要面向生產(chǎn)實(shí)際，積極探索高智能化控制的技術(shù)方案和辦法，不斷提高遠(yuǎn)程控制水平?，F(xiàn)在人們不斷加大對(duì)綜掘機(jī)智能化遠(yuǎn)程控制技術(shù)的研究力度，圍繞基礎(chǔ)設(shè)備和通信系統(tǒng)等，展開相應(yīng)的分析，促使智能化水平顯著提高。在實(shí)際應(yīng)用中基于遠(yuǎn)程控制技術(shù)，借助高性能的控制系統(tǒng)和設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對(duì)綜掘機(jī)方方面面的精準(zhǔn)化控制，使得設(shè)備操作更加標(biāo)準(zhǔn)化與完善化，切實(shí)保障設(shè)備作業(yè)的質(zhì)量與效益，創(chuàng)造更多的價(jià)值。未來，越來越多高精度傳感器被研發(fā)出來和應(yīng)用，能夠?yàn)榫C掘機(jī)智能化遠(yuǎn)程控制提供支持與保障，切實(shí)提高遠(yuǎn)程控制的水平[5]。

3.2 高集成化

基于智能化建設(shè)的背景下，很多企業(yè)都在積極探索全面智能化控制，積極推廣應(yīng)用新技術(shù)和新手段，構(gòu)建高水平的生產(chǎn)全面化智能化控制系統(tǒng)，其中綜掘機(jī)智能化遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)為組成部分，占據(jù)著重要地位，起到積極地作用。為保證生產(chǎn)的高水平自動(dòng)化控制，需與其他系統(tǒng)相互配合，積極探索有效的控制措施與手段，保障控制的效果與效益。增強(qiáng)綜掘機(jī)控制系統(tǒng)與其他系統(tǒng)的協(xié)調(diào)性，需圍繞接口和通信以及其他的系統(tǒng)集成方面，進(jìn)行技術(shù)的探索與研究，提出優(yōu)化和完善措施，保障作業(yè)智能化控制目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

4 結(jié)語(yǔ)

綜掘機(jī)智能化遠(yuǎn)程控制技術(shù)的應(yīng)用，必須要做好全面嚴(yán)格地控制，發(fā)揮技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值。實(shí)踐中要結(jié)合設(shè)備遠(yuǎn)程控制的實(shí)際需求，積極探索構(gòu)建適宜的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，配置高性能的檢測(cè)裝置，保障生產(chǎn)安全有序開展，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的智能化遠(yuǎn)程控制，促使各項(xiàng)控制工作落實(shí)到位。