智能采礦-超視距遠(yuǎn)程遙控系統(tǒng)

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智能采礦是指以智能化、自動(dòng)化采礦裝備為核心，以高速、大容量、雙向綜合數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)為載體，以智能設(shè)計(jì)與生產(chǎn)管理軟件系統(tǒng)為平臺(tái)，通過對(duì)礦山生產(chǎn)對(duì)象和過程進(jìn)行實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)、智能化監(jiān)測(cè)與控制，實(shí)現(xiàn)礦山開采的安全、高效和經(jīng)濟(jì)效益最大化。

一、系統(tǒng)簡(jiǎn)介

事實(shí)證明，前往地球深處挖掘財(cái)富對(duì)人類來說是一件極其危險(xiǎn)的事情，這就是為什么安尓法智控致力于遠(yuǎn)程控制技術(shù)研發(fā)的原因。超視距遙控系統(tǒng)應(yīng)用如圖所示，圖中，房子代表地面控制中心，黃色方塊為無線基站。通過無線網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)從井上遙控中心對(duì)井下設(shè)備的超遠(yuǎn)距離遙控。在遙控控制中心完成井下的采礦出礦作業(yè)，安全并且高效！

超視距遙控系統(tǒng)總體邏輯圖如圖所示，它是一個(gè)符合人機(jī)工程學(xué)的鏟運(yùn)機(jī)的遠(yuǎn)程操控臺(tái)。也是中央控制室的一個(gè)重要組成部分。

二、系統(tǒng)原理介紹

在該操控臺(tái)上搭建操控系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)。通過操作臺(tái)上的手柄等操作機(jī)構(gòu)可以遠(yuǎn)程控制鏟運(yùn)機(jī)的行駛和動(dòng)作，操作員對(duì)操作臺(tái)上的各個(gè)旋鈕、按鈕以及手柄等進(jìn)行必要的操作，這種操作動(dòng)作經(jīng)控制器編譯后發(fā)送給上位機(jī)，再通過無線網(wǎng)絡(luò)對(duì)鏟運(yùn)機(jī)的啟動(dòng)、變速、轉(zhuǎn)向、油門及剎車進(jìn)行遙控，使其按要求的速度和路線行駛，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)鏟運(yùn)機(jī)的遠(yuǎn)程遙控和監(jiān)控。同時(shí)，鏟運(yùn)機(jī)將前后路況的實(shí)時(shí)圖像和運(yùn)行參數(shù)視頻信號(hào)通過無線網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)傳輸?shù)桨惭b在操作臺(tái)上的上位機(jī)顯示屏上，使駕駛員可以實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程掌握鏟運(yùn)機(jī)的真實(shí)駕駛環(huán)境，從而監(jiān)控鏟運(yùn)機(jī)的運(yùn)行情況，這樣，鏟運(yùn)機(jī)、人（遙控駕駛員）以及遙控操控臺(tái)（遙控操縱平臺(tái)、無線路由、攝像機(jī)、控制系統(tǒng)等）就構(gòu)成一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)。

三、遙控單元與車載單元

遙控單元

①　右操作手柄：控制鏟斗升降、大臂翻轉(zhuǎn)、輔助剎車。

②　左操作手柄：控制前后、轉(zhuǎn)向、油門。

③　右控制箱：控制啟動(dòng)、急停、前后燈、喇叭、滅火。

④　左控制箱：控制門禁系統(tǒng)、導(dǎo)向模式、主機(jī)電源。

⑤　駕駛員座椅。? ??

礦用本安型車載無線接收器，用于復(fù)雜的行走作業(yè)機(jī)械。憑借超現(xiàn)代32位三核技術(shù)以及72MHz的時(shí)鐘頻率和并行處理能力，控制器在性能方面獲得了全新提升。應(yīng)用領(lǐng)域從比例電磁鐵的可編程控制和額外切換功能擴(kuò)展到行走驅(qū)動(dòng)和傳動(dòng)控制，以及行走機(jī)械高復(fù)雜性控制電路的協(xié)調(diào)。高達(dá)32個(gè)輸出(0%*Vbat至100%*Vbat)、4個(gè)模擬輸入、8個(gè)數(shù)字輸入以及1個(gè)用于智能通信的CAN總線，這些控制單元為行走機(jī)械的所有功能提供了高性能平臺(tái)。

內(nèi)部有一個(gè)高性能的32位微處理器以及所有輸入和輸出電路。模擬電壓的范圍從0至24V，電流從0至20mA，頻率從0至10kHz，開關(guān)信息作為輸入信號(hào)處理。另外，輸入受到保護(hù)，以防過電壓和電氣干擾。電壓輸入可以進(jìn)行監(jiān)控，以檢測(cè)電纜斷路或短路。對(duì)電流控制的比例電磁鐵輸出進(jìn)行脈寬調(diào)制(PWM)，并對(duì)溫度和電壓波動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)償，以保證高精確度和最小滯后。開關(guān)輸出設(shè)計(jì)用于繼電器和切換電磁鐵的直接通斷。此外，輸出還具有集成電壓和電流監(jiān)控功能。

三、整體功能列表

1.通信網(wǎng)絡(luò)：基于WLAN技術(shù)的無線MESH網(wǎng)絡(luò)；

2.遙控功能：由監(jiān)控中心發(fā)送指令，遙控鏟運(yùn)機(jī)進(jìn)行各種動(dòng)作。包括前進(jìn)、后退、油門、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、升臂、降臂、裝料、卸料、駐車剎車、輔助剎車、滅火、引擎啟動(dòng)、快慢檔、急停、前燈、后燈、喇叭及各種保護(hù)措施等，即目前視距遙控所具有的功能；

3.視頻監(jiān)視：鏟運(yùn)機(jī)車頭和車尾分別安裝網(wǎng)絡(luò)攝像頭，用于遠(yuǎn)程監(jiān)視工作環(huán)境，攝像頭應(yīng)具有防塵處理，其視頻數(shù)據(jù)直接通過無線MESH網(wǎng)絡(luò)上傳到監(jiān)控中心；

4.出礦計(jì)量系統(tǒng)功能：能實(shí)時(shí)顯示每次鏟礦單斗的重量以及累積重量，便于統(tǒng)計(jì)司機(jī)每個(gè)班次、月和年的工作量；

5.運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)：由鏟運(yùn)機(jī)車載單元實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)車輛運(yùn)行狀態(tài)，并上報(bào)給監(jiān)控中心。狀態(tài)信息包括：機(jī)油壓力、機(jī)油油位、發(fā)動(dòng)機(jī)溫度、變速箱油溫、變速箱油壓、制動(dòng)油壓、制動(dòng)油位、油箱油位、行駛里程、行駛時(shí)長(zhǎng)、引擎工作狀態(tài)、制動(dòng)狀態(tài)、空擋狀態(tài)、鏟運(yùn)機(jī)前進(jìn)、后退、油門、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、升臂、降臂、裝料、卸料、剎車、滅火、引擎啟動(dòng)指示等；

6.聲光報(bào)警：當(dāng)鏟運(yùn)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)參數(shù)超過設(shè)定門限時(shí)，由車載單元發(fā)出聲光報(bào)警，同時(shí)將報(bào)警上傳給監(jiān)控中心；

7.行車運(yùn)行記錄：車載單元自動(dòng)記錄鏟運(yùn)機(jī)運(yùn)行時(shí)的各種動(dòng)作和狀態(tài)，類似黑匣子功能，當(dāng)鏟運(yùn)機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)可通過串口直接讀取。包括：機(jī)油壓力、機(jī)油油位、發(fā)動(dòng)機(jī)溫度、變速箱油溫、變速箱油壓、制動(dòng)油壓、制動(dòng)油位、油箱油位、行駛里程、行駛時(shí)長(zhǎng)、引擎工作狀態(tài)、制動(dòng)狀態(tài)、空擋狀態(tài)、鏟運(yùn)機(jī)前進(jìn)、后退、油門、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、升臂、降臂、裝料、卸料、剎車、滅火、引擎啟動(dòng)指示等；

8.車輛定位：在監(jiān)控中心實(shí)時(shí)顯示鏟運(yùn)機(jī)當(dāng)前所處位置。

9.路徑學(xué)習(xí)：鏟運(yùn)機(jī)上安裝模式切換開關(guān)（手動(dòng)、學(xué)習(xí)、遙控），選擇學(xué)習(xí)模式后，由操作人員駕駛鏟運(yùn)機(jī)在規(guī)劃的道路上進(jìn)行示范行駛，車載單元記錄相關(guān)信息，以備自主導(dǎo)航時(shí)使用；

10.自主導(dǎo)航：由監(jiān)控中心發(fā)送指令，使鏟運(yùn)機(jī)工作在自主導(dǎo)航模式。自主導(dǎo)航時(shí)，鏟運(yùn)機(jī)車載單元根據(jù)學(xué)習(xí)的路徑自主行駛，通過里程計(jì)判斷行使距離，通過定位系統(tǒng)校正路線，通過轉(zhuǎn)角傳感器調(diào)整姿態(tài)，通過車頭部位安裝的激光掃描儀掃描識(shí)別路障及進(jìn)行相應(yīng)處理；自主導(dǎo)航時(shí)具有行駛安全區(qū)、報(bào)警區(qū)、危險(xiǎn)停車區(qū)識(shí)別；

11.人工干預(yù)：自主導(dǎo)航時(shí)允許人工干預(yù)，即通過監(jiān)控中心發(fā)送人工干預(yù)指令，由車載單元解析命令并執(zhí)行；

12.工作模式：鏟運(yùn)機(jī)有多種運(yùn)行工作模式，包括：手動(dòng)控制、路徑學(xué)習(xí)模式、遙控工作模式，這三種模式在鏟運(yùn)機(jī)上進(jìn)行選擇切換，當(dāng)選擇遙控模式時(shí)，可在監(jiān)控中心選擇是否使能自主導(dǎo)航模式、自動(dòng)卸料模式；

四、定制化，多樣化

任何品牌，型號(hào)的機(jī)械，如鏟運(yùn)車，運(yùn)礦車，鉆機(jī)，碎石機(jī)，鑿巖臺(tái)車，撬毛臺(tái)車等，安爾法都可以定制超視距遠(yuǎn)程操作系統(tǒng)，為現(xiàn)場(chǎng)實(shí)現(xiàn)智能化的安全高效采礦作業(yè)。