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礦用開采設備智能導航系統
更新時間:2020-01-21
      礦業開采,尤其是煤炭開采,由于礦井下的情況復雜,突發事件時有發生,因此無論是開采面還是采掘巷道,都是煤炭開采最重要、最危險的前端生產環節。其中,巷道是井工煤礦開采的必要通道,是實現煤礦安全、高效開采的保障。據不完全統計,我國國有煤礦每年新掘進巷道總長度達到12000km,實現掘進的智能化是未來發展的必由之路。


        

        由能源科技成果轉化服務平臺推薦的《礦用開采設備智能導航系統》依托高精度激光陀螺儀和配套系統,能夠實現開采設備的位置和姿態精準定位,實現單套系統閉環控制。實測表明,該系統能夠滿足智能掘進和無人掘進的相關指標要求。另外,該系統硬件在某實驗室采煤機上進行了測試,連續工作12小時以上仍能保證刮板輸送機直線度測量精度優于5cm,同時系統可擴展性強。


一、項目背景

      在綜采面研究的基礎之上,進行了綜掘工作面的智能化研究。綜掘工作面的掘進作業空間狹小、底板傾斜復雜、載荷突變未知,且掘進作業過程中的煤巖性狀、裝備位姿、作業工況參數難以獲取,只能靠人工感覺和操控,自動化水平低、操作人員多,難以滿足綜掘工作面無人化掘進的需求。受到地質條件的制約,我國絕大多數礦井以懸臂式掘進機掘進為主。實現掘-支同步,充分發揮掘進機的效率,是未來發展的主要方向。


        準確知道掘進機的位置和姿態,截割頭的空間位置,是實現自動截割的基本條件。采用單套測姿系統實現閉環控制,是最佳方案。


二、系統組成


1.硬件主要包括:高精度激光陀螺儀、本安型防爆控制器、本安型阻燃電纜、防爆電腦等。

2.軟件主要包括:通訊控制模塊、姿態計算模塊、數據存儲模塊、數據查詢模塊。


三、軟件特點


1.采用組合導航的原理,不需要借助外界任何激光導向設備;

2.可以選擇遠程遙控和自動化運行兩種工作模式,兩種模式可自由切換;

3.實時顯示掘進機行走的三維空間軌跡;

4.配合煤巖識別系統,可以提高回收率;

5.可以查看歷史數據等其他功能。


四、產品功能


1.具有“慣性/里程組合導航”和 “純慣性自主導航”兩種工作模式;

2.具有實時輸出載體位置坐標、方位角、橫滾角、俯仰角、行駛速度和行駛里程等信息的功能,并且對坡度沒有限制;

3.具有對方位安裝誤差進行現場標校的功能;

4.上位機能實時顯示掘進機在三維空間坐標軸的曲線和數值;

5.具有歷史數據回放功能;

6.具有豐富的接口類型,包括各種串口,CAN口,以太網接口,所有需要的數據都可以通過CAN口傳輸到開采設備的總線上;

7.能夠與第三方系統進行實時交互的功能;

8.智能導航導航系統具有自動修正和手動修正誤差功能;

9.智能導航系統能夠按照煤礦井下的實際掘進情況進行數據模型調整,對系統誤差、振動誤差以及相關外界誤差的干擾進行修正,更符合井下復雜的應用環境,并提供有效的三維數據。

10.具有長時間保證測量精度的功能。


五、系統優勢


1.產品性能穩定可靠,MTBF(平均故障間隔時間)≥10000h;

2.產品一次通電連續工作時間長≥12h;

3.系統操作簡單易學;

4.具有自動和手動兩種誤差校正功能(選配功能);

5.環境適應性強,可在高粉塵、高腐蝕、高振動和濕熱情況下正常工作。


六、產品物理參數和精度


1.物理參數

外形尺寸:537.8×346×290(帶防爆箱);292×192×168(不帶防爆箱)

功耗:<20W

重量:≤70kg(帶防爆箱);≤11kg(不帶防爆箱)

通訊方式:CAN/Ethernet/RS422/RS232


2.系統精度說明

   開采出的巷道形狀誤差10cm以內


3.系統使用壽命:3~5年


七、應用實例


1.在某露天礦端幫開采的連采機上試驗,持續約1月,遙控掘進長度80~180m巷洞,工效提高30%。





圖1  露天開采形成的巷洞


2.在某礦地下連續50米掘進一個巷道,連續開掘數個巷道,連續工作時長約1月。掘進形成的巷道如圖所示。


圖2  綜掘面掘進形成的巷道



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