智能采矿-超视距远程遥控系统

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智能采矿是指以智能化、自动化采矿装备为核心，以高速、大容量、双向综合数字通信网络为载体，以智能设计与生产管理软件系统为平台，通过对矿山生产对象和过程进行实时、动态、智能化监测与控制，实现矿山开采的安全、高效和经济效益最大化。

一、系统简介

事实证明，前往地球深处挖掘财富对人类来说是一件极其危险的事情，这就是为什么安尓法智控致力于远程控制技术研发的原因。超视距遥控系统应用如图所示，图中，房子代表地面控制中心，黄色方块为无线基站。通过无线网络，实现从井上遥控中心对井下设备的超远距离遥控。在遥控控制中心完成井下的采矿出矿作业，安全并且高效！

超视距遥控系统总体逻辑图如图所示，它是一个符合人机工程学的铲运机的远程操控台。也是中央控制室的一个重要组成部分。

二、系统原理介绍

在该操控台上搭建操控系统和监控系统。通过操作台上的手柄等操作机构可以远程控制铲运机的行驶和动作，操作员对操作台上的各个旋钮、按钮以及手柄等进行必要的操作，这种操作动作经控制器编译后发送给上位机，再通过无线网络对铲运机的启动、变速、转向、油门及刹车进行遥控，使其按要求的速度和路线行驶，从而实现对铲运机的远程遥控和监控。同时，铲运机将前后路况的实时图像和运行参数视频信号通过无线网络实时传输到安装在操作台上的上位机显示屏上，使驾驶员可以实时远程掌握铲运机的真实驾驶环境，从而监控铲运机的运行情况，这样，铲运机、人（遥控驾驶员）以及遥控操控台（遥控操纵平台、无线路由、摄像机、控制系统等）就构成一个闭环控制系统。

三、遥控单元与车载单元

遥控单元

①　右操作手柄：控制铲斗升降、大臂翻转、辅助刹车。

②　左操作手柄：控制前后、转向、油门。

③　右控制箱：控制启动、急停、前后灯、喇叭、灭火。

④　左控制箱：控制门禁系统、导向模式、主机电源。

⑤　驾驶员座椅。    

矿用本安型车载无线接收器，用于复杂的行走作业机械。凭借超现代32位三核技术以及72MHz的时钟频率和并行处理能力，控制器在性能方面获得了全新提升。应用领域从比例电磁铁的可编程控制和额外切换功能扩展到行走驱动和传动控制，以及行走机械高复杂性控制电路的协调。高达32个输出(0%*Vbat至100%*Vbat)、4个模拟输入、8个数字输入以及1个用于智能通信的CAN总线，这些控制单元为行走机械的所有功能提供了高性能平台。

内部有一个高性能的32位微处理器以及所有输入和输出电路。模拟电压的范围从0至24V，电流从0至20mA，频率从0至10kHz，开关信息作为输入信号处理。另外，输入受到保护，以防过电压和电气干扰。电压输入可以进行监控，以检测电缆断路或短路。对电流控制的比例电磁铁输出进行脉宽调制(PWM)，并对温度和电压波动进行补偿，以保证高精确度和最小滞后。开关输出设计用于继电器和切换电磁铁的直接通断。此外，输出还具有集成电压和电流监控功能。

三、整体功能列表

1.通信网络：基于WLAN技术的无线MESH网络；

2.遥控功能：由监控中心发送指令，遥控铲运机进行各种动作。包括前进、后退、油门、左转、右转、升臂、降臂、装料、卸料、驻车刹车、辅助刹车、灭火、引擎启动、快慢档、急停、前灯、后灯、喇叭及各种保护措施等，即目前视距遥控所具有的功能；

3.视频监视：铲运机车头和车尾分别安装网络摄像头，用于远程监视工作环境，摄像头应具有防尘处理，其视频数据直接通过无线MESH网络上传到监控中心；

4.出矿计量系统功能：能实时显示每次铲矿单斗的重量以及累积重量，便于统计司机每个班次、月和年的工作量；

5.运行状态监测：由铲运机车载单元实时监测车辆运行状态，并上报给监控中心。状态信息包括：机油压力、机油油位、发动机温度、变速箱油温、变速箱油压、制动油压、制动油位、油箱油位、行驶里程、行驶时长、引擎工作状态、制动状态、空挡状态、铲运机前进、后退、油门、左转、右转、升臂、降臂、装料、卸料、刹车、灭火、引擎启动指示等；

6.声光报警：当铲运机运行状态监测参数超过设定门限时，由车载单元发出声光报警，同时将报警上传给监控中心；

7.行车运行记录：车载单元自动记录铲运机运行时的各种动作和状态，类似黑匣子功能，当铲运机出现故障时可通过串口直接读取。包括：机油压力、机油油位、发动机温度、变速箱油温、变速箱油压、制动油压、制动油位、油箱油位、行驶里程、行驶时长、引擎工作状态、制动状态、空挡状态、铲运机前进、后退、油门、左转、右转、升臂、降臂、装料、卸料、刹车、灭火、引擎启动指示等；

8.车辆定位：在监控中心实时显示铲运机当前所处位置。

9.路径学习：铲运机上安装模式切换开关（手动、学习、遥控），选择学习模式后，由操作人员驾驶铲运机在规划的道路上进行示范行驶，车载单元记录相关信息，以备自主导航时使用；

10.自主导航：由监控中心发送指令，使铲运机工作在自主导航模式。自主导航时，铲运机车载单元根据学习的路径自主行驶，通过里程计判断行使距离，通过定位系统校正路线，通过转角传感器调整姿态，通过车头部位安装的激光扫描仪扫描识别路障及进行相应处理；自主导航时具有行驶安全区、报警区、危险停车区识别；

11.人工干预：自主导航时允许人工干预，即通过监控中心发送人工干预指令，由车载单元解析命令并执行；

12.工作模式：铲运机有多种运行工作模式，包括：手动控制、路径学习模式、遥控工作模式，这三种模式在铲运机上进行选择切换，当选择遥控模式时，可在监控中心选择是否使能自主导航模式、自动卸料模式；

四、定制化，多样化

任何品牌，型号的机械，如铲运车，运矿车，钻机，碎石机，凿岩台车，撬毛台车等，安尔法都可以定制超视距远程操作系统，为现场实现智能化的安全高效采矿作业。