远程遥控系统在DD311凿岩台车上的改造应用

三山岛金矿作为目前全国机械化程度最高的地下开采黄金矿山,目前,山特维克DD311液压凿岩台车是矿山井下生产过程中采矿的主力设备,并且该设备在我国多个矿山广泛应用,该凿岩台车主要采用的人工现场手动操作方式,由于深部采场的延伸,岩石的岩爆现象加剧,人员在凿岩过程中顶板浮石掉落可能成为操作人员安全隐患。

随着5G无线技术在各个领域的广泛应用,无线控制技术在矿山设备控制中也发挥了很大的作用。本文通过对DD311的控制原理进行研究,研制基于无线通讯、视频传输、自动化控制等最新技术,大臂多路阀及先导油路改装升级为电液驱动,操作人员可在操作平台,通过专业的遥控操作平台,利用有线/无线连接现场设备上的车载控制系统及云台高清变焦摄像头,监视设备并进行远程无线遥控工作。

1.总体设计

KC132-DJB远程无线遥控系统主要由四部分组成:远程遥控操作平台、车载系统、实时视频系统和通信系统。

如上图1所示,控制中心的远程遥控操作平台通过无线/有线网络与设备上的车载控制系统进行通信。以无线为例,在工作区域车辆通过车载CPE将视频、车辆状态信息发射出去,由基站接收并最终传输到移动遥控站操作平台;同理,控制中心的控制信息由网络传输到工作区域的无线基站,并且由车载无线CPE接收从而到达车载控制系统。网络形成后远程操控人员通过显示器操控设备作业,车辆前端装有两台云台变焦摄像头,可清晰的将现场作业环境实时反馈给操作人员以便于完成远程遥控作业。

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▲图1 远程遥控系统示意图

2.远程遥控操作平台

远程遥控操作平台图2可以实现设备无线遥控、视频监控、设备工作状态监测等功能。包括操作平台、嵌入式核心控制器、数据汇聚器、大尺寸曲面液晶显示屏、视频处理显示软件、状态信息处理显示软件等组成。远程遥控操作平台通过通讯模块(输出为网口)将操作信息传输到网络中,同时对车载控制系统发送到网络中的车辆状态信息进行接收、处理。

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▲图2 远程遥控操作平台

3.车载控制系统

车载系统图3包含车载接收单元、车载状态参数采集处理软件、电源模块、车辆监测单元、车载数据汇聚器、车载接口控制单元组成,它们集成在车载控制箱内是设备实现远程遥控的执行部件,车载系统控制箱安装在受控车辆上通过接收远程遥控操作平台的指令实现对受控车辆动作的控制。车载系统通过通讯模块(输出为网口)将车辆状态信息传输到网络中,同时将远程遥控操作平台发送到网络中的操作信息进行接收。

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▲图3 车载控制系统

4.实时视频系统

为了实现设备的远程遥控,本方案的车载视频系统包括云台变焦摄像头图4、5、高性能无线网桥以及视频处理显示软件等。在设备前方安装两个高清云台变焦摄像头,安装时一定要保证在设备工作时摄像机的视线不能被车身阻挡,且能清晰的拍摄到设备工作区域。摄像头将视频数据传到远程遥控操作平台的视频监视器,通过视频处理显示软件处理后上传到显示屏上进行显示。该摄像机通过车载控制箱输出12V电源进行供电。云台半球变焦摄像头400万像素红外网络高清摄像头,支持23倍光学变倍,16倍数字变倍,满足工矿作业环境,图6远程遥控现场视频,解决了远距离无法看清作业面工作情况的问题

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▲图4 产品改装-视频系统

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▲图5 产品改装-视频系统安装实物

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▲图6 远程遥控现场视频

5.结论

本文通过采用基于5G无线通讯、视频传输、自动化控制等最新技术,实现了DD311凿岩台车远程控制,在很大程度上降低了劳动成本,提高了凿岩效率,改善了井下人员的操作环境,实现自动化遥控系统甚至无人作业工作面是现代矿山采矿技术的发展趋势,而在此过程中,5G遥控系统的开发和应用是其中必不可少的一部分,其可实现矿山相关系统井下远程化甚至无人化操作,对提升安全作业水平具有重要意义。