
1
無線遙控鏟運車的工作狀況
在巷道生產(chǎn)過程中,由于長期的采掘及采礦工藝的特殊性,采礦條件變得越來越復(fù)雜,每個進路崩落的礦石在鏟運車鏟、出的過程中不斷地滑落到鏟礦區(qū),因此很多出礦進路形成了大塊和懸拱,使得駕駛員在鏟出礦過程中,形成安全隱患。另外,采空區(qū)域內(nèi)的礦石,由于安全問題,常規(guī)做法是放棄不采,造成資源的浪費。經(jīng)過多方面的論證,借助國家、公司智能化、綠色礦山發(fā)展規(guī)劃,以信息化、自動化和智能化帶動傳統(tǒng)礦業(yè)的轉(zhuǎn)型升級,打造“安全、綠色、智能、高效”礦山發(fā)展目標(biāo),遙控鏟運車則是礦山機械化向自動化、智能化發(fā)展的第一步。
2
鏟運車遙控技術(shù)發(fā)展趨勢
第一階段 :視距遙控。一般操作距離為 50m~100m, 不需要布設(shè)網(wǎng)絡(luò)一次性投資成本低。優(yōu)點 :使用安全、易于操作和維護,能降低勞動強度。缺點 :很大程度上依賴于操作員的判斷力、操作技術(shù)和經(jīng)驗,不能很好的判斷鏟運車鏟裝情況,生產(chǎn)效率低,設(shè)備運行狀態(tài)無法實時反饋。
第二階段 :視頻遙控。在50m~100m 的范圍采用視頻傳輸方式對設(shè)備進行操作,不需要布設(shè)網(wǎng)絡(luò)性價比高。優(yōu)點 :通過攝像頭和監(jiān)視器畫面實現(xiàn)遠(yuǎn)距離操控,便于攜帶, 人遠(yuǎn)離危險區(qū)安全有保障,顯示屏可實時反饋設(shè)備的運行狀態(tài)。缺點 :對井下環(huán)境要求比較高,操作人員仍是采場周圍操控設(shè)備,灰塵大、視線不良。
第三階段 :遠(yuǎn)程智能遙控。在井下搭建網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng), 基于自主行駛技術(shù)與遠(yuǎn)程遙控技術(shù)的結(jié)合,將井下環(huán)境、設(shè)備狀態(tài)傳輸?shù)乇碇锌厥遥僮魅藛T根據(jù)監(jiān)控畫面實時進行遠(yuǎn)程操作,徹底改變操作環(huán)境及操作方式。
3
原理及實施
無線遙控技術(shù)是對被控制對象進行遠(yuǎn)距離控制的技術(shù)。原理是發(fā)射機把控制的電信號先編碼, 然后轉(zhuǎn)換成無線電波發(fā)送出去,接收機收到載有信息的無線電波接收,放大,解碼,得到原先的控制電信號,這個電信號再進行功率放大用來驅(qū)動相關(guān)的電氣元件,實現(xiàn)無線的遙控。
WIFI 是一種可以將個人電腦、手持設(shè)備(如PAD、手機)等終端以無線方式互相連接的技術(shù), 通過無線電波來聯(lián)網(wǎng),是當(dāng)今使用最廣的一種無線網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)。實際上就是把有線網(wǎng)絡(luò)信號轉(zhuǎn)換成無線信號,使用無線路由器供支持其技術(shù)的相關(guān)電腦,手機,平板等接收。WIFI 信號傳輸速度非常快,不需要布線,符合個人和社會信息化的需求。
我公司的遙控鏟運車施工流程如下 :
① 第一階段和第二階段實施基本原理相同,不通點在于第一階段數(shù)據(jù)傳輸使用數(shù)傳模式,第二階段遙控數(shù)據(jù)傳輸采用數(shù)傳和圖傳同步傳輸,原理如下:

鏟運車無線遙控系統(tǒng)分為無線收發(fā)器和遙控器兩部分,通過帶功放的2.4G點對點無線傳輸模塊進行遠(yuǎn)程通訊,實現(xiàn)對鏟運車現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集及運行動作控制、遠(yuǎn)程實時監(jiān)控、狀態(tài)顯示、參數(shù)設(shè)置、記錄保存以及深層次后端數(shù)據(jù)處理;無線收發(fā)器通過CAN通訊讀取鏟運車數(shù)據(jù)包括:監(jiān)測參數(shù)傳感器(2)、車載TCU(3)、功率輸出(4)、2.4G帶功放的點對點傳出模塊(5)以及發(fā)動機ECU(1);遙控器部分包括2.4G無線接入模塊(6)、遙控器處理器(7);安裝在鏟運車上的參數(shù)檢測傳感器(2)測取鏟運車運行狀態(tài)數(shù)據(jù),經(jīng)過信號調(diào)理后送至車載TCU(3),車載TCU(3)根據(jù)速度傳感器、壓力傳感器、檔位選擇器、油門踏板傳感器及發(fā)動機控制單元傳送過來的相關(guān)數(shù)據(jù),調(diào)用相應(yīng)的自動換檔策略,驅(qū)動相關(guān)的換檔電磁閥及2.4G帶功放的點對點傳出模塊(5);同時,通過無線收發(fā)器帶功放的2.4G點對點傳輸模塊(5)及遙控器的2.4G傳輸模塊(6),實現(xiàn)車載終端與遙控器的無線通訊。
① 第三階段采用WiFi無線網(wǎng)絡(luò)配合無線電遙控操作技術(shù)應(yīng)用于鏟運車以實現(xiàn)遠(yuǎn)距離無線操作,也可以在遙控模式下,駕駛員在遠(yuǎn)離鏟運車的安全區(qū)域,通過無線遙控手柄單元控制鏟運車的各種動作。在生產(chǎn)效率上有了很大的提高,也在很大程度上保障了駕駛員的健康及生命安全。具體原理如下:



顯示系統(tǒng)框架圖
整個顯示系統(tǒng)設(shè)計遵循人機工效學(xué)的原則,采取模塊化的設(shè)計方法,整個系統(tǒng)可以分為操作數(shù)據(jù)顯示模塊、狀態(tài)數(shù)據(jù)顯示模塊以及視頻數(shù)據(jù)顯示模塊。整個系統(tǒng)框架如上圖所示。操作顯示模塊的數(shù)據(jù)來自控制器,控制器采集操作機構(gòu)的動作之后,將其經(jīng)過處理通過CAN總線發(fā)送給液晶顯示屏,從而為操作者顯示指令信號;視頻顯示模塊包括前后鏟運車視頻顯示,通過自帶WIFI的攝像頭拍攝鏟運車周圍的場景,并通過無線局域網(wǎng)返回上位機,在上位機解碼顯示,為操作者提供真實的駕駛操作感;狀態(tài)顯示模塊中車載終端接收各傳感器采集到的鏟運車狀態(tài)參數(shù),然后通過自帶的WIFI將數(shù)據(jù)發(fā)送到上位機,更新上位機界面的參數(shù),以便操作者了解鏟運車的運行狀態(tài)。
在該操控臺上搭建操控系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)。通過操作臺上的手柄等操作機構(gòu)可以遠(yuǎn)程控制鏟運車的行駛和動作,操作員對操作臺上的各個旋鈕、按鈕以及手柄等進行必要的操作,這種操作動作經(jīng)控制器編譯后發(fā)送給上位機,再通過無線網(wǎng)絡(luò)對鏟運車的啟動、變速、轉(zhuǎn)向、油門及剎車進行遙控,使其按要求的速度和路線行駛,從而實現(xiàn)對鏟運車的遠(yuǎn)程遙控和監(jiān)控。同時,鏟運車將前后路況的實時圖像和運行參數(shù)視頻信號通過無線網(wǎng)絡(luò)實時傳輸?shù)桨惭b在操作臺上的上位機顯示屏上,使駕駛員可以實時遠(yuǎn)程掌握鏟運車的真實駕駛環(huán)境,從而監(jiān)控鏟運車的運行情況,這樣,鏟運車、遙控駕駛員以及遙控操控臺(遙控操縱平臺、無線路由、攝像機、控制系統(tǒng)等)就構(gòu)成一個閉環(huán)控制系統(tǒng)。
遠(yuǎn)程遙控系統(tǒng)特征
1) 保留之前手動駕駛的所有功能,不改變原車的操作習(xí)慣和功能;
2) 同時具有遙控功能,可以使用遙控器進行遠(yuǎn)距離的控制,具體可操控的基本功能如下:
a. 遙控系統(tǒng)遠(yuǎn)程操控的范圍不受距離限制;
b. 控制動臂的升臂和降臂,同時動作的速度可控;
c. 控制鏟斗的裝料和卸料,同時動作的速度可控;
d. 控制斗桿油缸伸縮,同時動作的速度可控;
e. 控制前進、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn),同時動作的速度可控;
f. 控制回轉(zhuǎn),同時動作的速度可控;
g. 控制發(fā)動機的啟動和停止;
h. 控制前燈和后燈的開關(guān);
i. 控制喇叭的開關(guān);
j. 有4路視頻監(jiān)控圖像,分別監(jiān)控鏟運車的前后左右四個方向的情形。
4 結(jié) 語
通過對計算機技術(shù)、無線網(wǎng)絡(luò)與無線遙控技術(shù)的綜合應(yīng)用,從本質(zhì)上提升井下人員的出礦安全,降低勞動強度,大大緩解生產(chǎn)壓力,效果顯著。同時我公司正在推進智能化礦山建設(shè),遙控鏟運技術(shù)是大勢所趨,現(xiàn)我公司制造的遙控鏟運車將為公司推行遠(yuǎn)程遙控鏟運車總結(jié)經(jīng)驗,向機械化到自動化過渡再到智能化發(fā)展邁出重要的一步。

鄧有林 中級機械工程師
主要負(fù)責(zé)機械設(shè)備的具體研發(fā)工作,具有10年以上的設(shè)備設(shè)計及制造經(jīng)驗。加入Alpha之前,在礦山設(shè)備領(lǐng)域,具有3年以上的選煤設(shè)備及井下礦石鏟裝運設(shè)備的設(shè)計與研發(fā);在煤電煙氣處理環(huán)保領(lǐng)域,從事FGD吸收塔內(nèi)設(shè)備技術(shù)支持近5年,精通除霧器、脫硫噴嘴及煙氣均布器等設(shè)備的設(shè)計選型;熟悉水射流技術(shù),曾獨立設(shè)計用于軍用裝備測試的淋雨試驗箱(GJB150.8A-2009)和用于水泥回轉(zhuǎn)窯的富氧燃燒系統(tǒng)等。

李幸福 自動化工程師
機械工程自動化專業(yè),擁有10多年機械電控方面經(jīng)驗。現(xiàn)為Alpha自動化工程師,曾參與科研院校海量發(fā)電無模成型等國家大型科研項目。

荊一堃 國際項目協(xié)調(diào)員
擁有多次國際項目市場協(xié)調(diào)與國際營銷經(jīng)驗。正式加入Alpha后擔(dān)任國際項目協(xié)調(diào)員,參與巴西、菲律賓、香港等項目的執(zhí)行,現(xiàn)主要負(fù)責(zé)菲律賓項目傳感器業(yè)務(wù)的執(zhí)行工作。
特別害怕萬一你需要卻找不到我們!


電話:+86-28-83311885

掃碼關(guān)注微信
X
歡迎來到安爾法!