CN115163078A - 挖掘式装载机有线远程智能操控*** - Google Patents

挖掘式装载机有线远程智能操控*** Download PDF

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Abstract

一种挖掘式装载机有线远程智能操控***,主要用于挖掘式装载机的远程智能操控。由机载端信号采集通讯***、机载控制***、操作端远程监视通话***和操作端远程智能操控***及通讯电缆组成。通过有线网络连接进行数据信息传输通讯,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,实现挖掘式装载机的远程智能操作。本发明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、***、透水等矿难事故伤害,保障人身安全。

Description

挖掘式装载机有线远程智能操控***
技术领域
本发明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有线远程智能操控***。
背景技术
当前井巷采掘所使用的挖掘式装载机都是机上操控***,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、***、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***,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,本发明的发明目的在于提供一种挖掘式装载机有线远程智能操控***,以建立挖掘式装载机与远程操作台的通讯联接。
为实现上述发明目的,本发明有线远程智能操控***由机载端信号采集通讯***、机载控制***、操作端远程监视通话***和操作端远程智能操控***及通讯电缆组成;所述机载端信号采集通讯***、机载控制***安装于挖掘式装载机上;操作端远程监视通话***和操作端远程智能操控***位于地面上远程操控室;机载端信号采集通讯***、机载控制***与操作端远程监视通话***和操作端远程智能操控***通过通讯电缆连接,进行数据信息传输通讯,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***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。
所述机载控制***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。
所述通讯电缆连接机载端信号采集通讯***和机载控制***与操作端远程监视通话***和操作端远程智能操控***,挖掘式装载机通过有线网络进行数据信息传输通讯,与远程操作端互联互通;机载端信号采集通讯***采集的施工环境照明和设备运行状态信息,通过通讯电缆传输至操作端远程监视通话***和操作端远程智能操控***,操作端远程监视通话***和操作端远程智能操控***的通话和操作控制信息数据,经网络录像机和传感器以及PLC可编程智能控制器,通过通讯电缆传输至机载端信号采集通讯***和机载控制***。
所述操作端远程监视通话***由远程操作端监视器和网络录像机模块组成;远程操作端监视器包含监视屏、扬声器二及拾音器二;来自于机载端信号采集通讯***的现场音视频信号,经通讯电缆传输至网络录像机转换输出至远程操作端监视器,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***由远程操作台和PLC可编程智能控制器组成;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PLC可编程智能控制器;PLC可编程智能控制器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通讯电缆传输至机载控制***,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。
本发明采用有线网络通讯技术,建立挖掘式装载机与远程操作台的互联通讯,通过机载端信号采集通讯***、机载控制***、操作端远程监视通话***和操作端远程智能操控***等技术手段,可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。
本发明与现有技术相比,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、***、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为本发明的***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***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***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。
本发明有线远程智能操控***主要由机载端信号采集通讯***1、机载控制***2、操作端远程监视通话***4和操作端远程智能操控***5及通讯电缆3组成;所述机载端信号采集通讯***1、机载控制***2安装于挖掘式装载机上;操作端远程监视通话***4和操作端远程智能操控***5位于地面上远程操控室,操作环境安全舒适;机载端信号采集通讯***1、机载控制***2与操作端远程监视通话***4和操作端远程智能操控***5通过通讯电缆3连接,进行数据信息传输通讯,实现挖掘式装载机的远程智能操控。
机载端信号采集通讯***1主要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、拾音器一1-2、照明灯1-4、蜂鸣器1-5、扬声器一1-6、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1-3;摄像头1-1和拾音器一1-2主要用于采集施工环境音像信息,照明灯1-4和蜂鸣器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1-3主要用于监测设备的工况状态信息。摄像头1-1、拾音器一1-2和各种传感器1-3的数量可根据监视需要进行设置。
机载控制***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。
通讯电缆3主要用于连接机载端信号采集通讯***1和机载控制***2与操作端远程监视通话***4和操作端远程智能操控***5,采用通讯电缆3可使有线传输的有效距离长,信号好,延时低。挖掘式装载机通过有线网络进行数据信息传输通讯,与远程操作端互联互通。一方面,机载端信号采集通讯***1所采集的施工环境照明和设备运行状态信息,通过通讯电缆3传输至操作端远程监视通话***4和操作端远程智能操控***5,同时,操作端远程监视通话***4和操作端远程智能操控***5的通话和操作控制信息数据,经网络录像机4-2和相应传感器5-2-4和PLC可编程智能控制器5-1,通过通讯电缆3传输至机载控制***2和机载端信号采集通讯***1。
操作端远程监视通话***4由远程操作端监视器4-1和网络录像机4-2模块组成;远程操作端监视器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***1的现场音视频信号,经通讯电缆3传输至网络录像机4-2转换输出至远程操作端监视器4-1,实现对施工现场的环境监视和通话。远程操作端监视器4-1可以根据需要采取主辅画面分屏和多屏显示方式,挖掘式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。
操作端远程智能操控***5主要由远程操作台5-2和PLC可编程智能控制器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PLC可编程智能控制器5-1;PLC可编程智能控制器5-1一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进行建议,通过显示屏5-2-5触摸操作进行干预;另一方面可将操作端的操作信号通过通讯电缆3传输至机载控制***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有线远程智能操控***,其特征在于:所述有线远程智能操控***由机载端信号采集通讯***(1)、机载控制***(2)、操作端远程监视通话***(4)和操作端远程智能操控***(5)及通讯电缆(3)组成;所述机载端信号采集通讯***(1)、机载控制***(2)安装于挖掘式装载机上;操作端远程监视通话***(4)和操作端远程智能操控***(5)位于地面上远程操控室;机载端信号采集通讯***(1)、机载控制***(2)与操作端远程监视通话***(4)和操作端远程智能操控***(5)通过通讯电缆(3)连接,进行数据信息传输通讯,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有线远程智能操控***,其特征在于:
所述机载端信号采集通讯***(1)包含用于采集施工环境音像信息的摄像头(1-1)和拾音器一(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(1-4)和蜂鸣器(1-5)、扬声器一(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(1-3)。
3.根据权利要求1所述的挖掘式装载机有线远程智能操控***,其特征在于:所述机载控制***(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有线远程智能操控***,其特征在于:所述通讯电缆(3)连接机载端信号采集通讯***(1)和机载控制***(2)与操作端远程监视通话***(4)和操作端远程智能操控***(5),挖掘式装载机通过有线网络进行数据信息传输通讯,与远程操作端互联互通;机载端信号采集通讯***(1)采集的施工环境照明和设备运行状态信息,通过通讯电缆(3)传输至操作端远程监视通话***(4)和操作端远程智能操控***(5),操作端远程监视通话***(4)和操作端远程智能操控***(5)的通话和操作控制信息数据,经网络录像机(4-2)和传感器(5-2-4)以及PLC可编程智能控制器(5-1),通过通讯电缆(3)传输至机载端信号采集通讯***(1)和机载控制***(2)。
5.根据权利要求1所述的挖掘式装载机有线远程智能操控***,其特征还在于:所述操作端远程监视通话***(4)由远程操作端监视器(4-1)和网络录像机(4-2)模块组成;远程操作端监视器(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***(1)的现场音视频信号,经通讯电缆(3)传输至网络录像机(4-2)转换输出至远程操作端监视器(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有线远程智能操控***,其特征在于:所述操作端远程智能操控***(5)由远程操作台(5-2)和PLC可编程智能控制器(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PLC可编程智能控制器(5-1);
PLC可编程智能控制器(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通讯电缆(3)传输至机载控制***(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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