传统悬臂式掘进机智能化改造设计构想与实践
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完成单位:内蒙古准格尔旗特弘煤炭有限公司官板乌素煤矿、中国矿业大学(北京)
登记编号:ZSXC-2023-MT-2-079
登记年份:2023
发布时间:2023-06-29
周晓路、高艳刚、杜智强、李 健、朱贵祯、李红民、杨健健、林鹏飞
本项目属于智能化的技术应用,巷道掘进应采用掘进、运输智能化高效快速掘进技术体系,实现全机械自动化作业,具备快速掘进能力;煤层条件适宜的掘进工作面,应优先采用掘、运、破碎一体化成套技术与装备,通过掘进工作面远程集控平台,实现基于感知信息对掘进工作面进行远程集中控制。
设计中构想中以机载软件作为主控机构,可实现机身精确定位、行走轨迹跟踪与路线偏离自动纠正、掘进机自动截割、截割方式的记忆、煤矸识别自适应截割、参数状态监测与故障预警,实现了远程监测与控制,让操作工告别随机操作,远离不利的工作环境,减少了掘进面的工作参与人员,节约了劳动力。
为结合实际,使其更符合井下工作的需要,还有五个突出的创新内容:
创新点一:本次智能化升级改造,需加装多个摄像头、传感器等设备原件,由于多数安装于掘进机外部,其安装位置若不合适,在掘进过程中会造成设备原件的损坏,甚至会对掘进工作造成直接影响,有鉴于此,我矿相关人员根据掘进机及井下巷道环境,切合实际的直接参与了安装位置的设计和选定工作,使其更有利于实际工作。
创新点二:由于智能化升级改造,需要对掘进机原有电控部分、液压部分都做出大幅度改变,并且新增了多个摄像头、传感器等设备原件,旧有的电气线路及液压管路布置路径将不再合适,我矿参与项目人员对此,完全进行了自主设计,并自主安装,使其更加符合改造所需。
创新点三:设计中有基于悬臂式掘进机的远程可视化智能测控系统,包括掘进机全参数感知系统、智能测控软件系统、远程可视化智能操控平台。该套系统包括各种外置和机载测试传感装置、机载控制计算机和远程控制计算机、井下远程集控室和地面监控平台以及各种智能测控软件,可实现掘进机井下远程可视化智能控制以及井上可视化智能监控,具有一定的兼容性和普适性,并能在光照较弱或者粉尘较大等复杂工况条件下,通过热成像实现了掘进机视频+红外视频监控作业。
创新点四:还包括掘进机全参数智能感知系统,可实现机身位姿、作业环境、设备状态三大类参数的智能化感知。通过激光和掘进机行走轨迹及偏差检测等系统能够自动检测掘进机位姿5参数、截割头轨迹、车身行走轨迹,结合数字化地图、截割误差补偿等技术,可实现掘进机智能精准定位导航和纠偏;通过巷道、障碍、人员感知等装置能够实现作业环境全参数多视角零盲区智能感知。
创新点五:掘进机远程智能测控软件系统,包括机载控制器主机软件、远程控制计算机软件、数字化地图生成软件、行走轨迹与偏差检测软件、截割误差补偿软件、远程井下智能操控平台软件、地面数据监测软件,可实现机身位姿误差监测、截割头空间轨迹监测、巷道任意形状断面自动截割与记忆截割、巷道断面误差修正、截割臂防闷车。