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矿用开采设备智能导航系统
更新时间: 2021-01-21
      矿业开采,尤其是煤炭开采,由于矿井下的情况复杂,突发事件时有发生,因此无论是开采面还是采掘巷道,都是煤炭开采最重要、最危险的前端生产环节。其中,巷道是井工煤矿开采的必要通道,是实现煤矿安全、高效开采的保障。据不完全统计,我国国有煤矿每年新掘进巷道总长度达到12000km,实现掘进的智能化是未来发展的必由之路。


        

        由能源科技成果转化服务平台推荐的《矿用开采设备智能导航系统》依托高精度激光陀螺仪和配套系统,能够实现开采设备的位置和姿态精准定位,实现单套系统闭环控制。实测表明,该系统能够满足智能掘进和无人掘进的相关指标要求。另外,该系统硬件在某实验室采煤机上进行了测试,连续工作12小时以上仍能保证刮板输送机直线度测量精度优于5cm,同时系统可扩展性强。


一、项目背景

      在综采面研究的基础之上,进行了综掘工作面的智能化研究。综掘工作面的掘进作业空间狭小、底板倾斜复杂、载荷突变未知,且掘进作业过程中的煤岩性状、装备位姿、作业工况参数难以获取,只能靠人工感觉和操控,自动化水平低、操作人员多,难以满足综掘工作面无人化掘进的需求。受到地质条件的制约,我国绝大多数矿井以悬臂式掘进机掘进为主。实现掘-支同步,充分发挥掘进机的效率,是未来发展的主要方向。


        准确知道掘进机的位置和姿态,截割头的空间位置,是实现自动截割的基本条件。采用单套测姿系统实现闭环控制,是最佳方案。


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1.硬件主要包括: 高精度激光陀螺仪、本安型防爆控制器、本安型阻燃电缆、防爆电脑等。

2.软件主要包括: 通讯控制模块、姿态计算模块、数据存储模块、数据查询模块。


SAN、RUANJIANTEDIAN


1.采用组合导航的原理,不需要借助外界任何激光导向设备;

2.可以选择远程遥控和自动化运行两种工作模式,两种模式可自由切换;

3.实时显示掘进机行走的三维空间轨迹;

4.配合煤岩识别系统,可以提高回收率;

5.可以查看历史数据等其他功能。


SI、CHANPINGONGNENG


1.具有“惯性/里程组合导航”和 “纯惯性自主导航”两种工作模式;

2.具有实时输出载体位置坐标、方位角、横滚角、俯仰角、行驶速度和行驶里程等信息的功能,并且对坡度没有限制;

3.具有对方位安装误差进行现场标校的功能;

4.上位机能实时显示掘进机在三维空间坐标轴的曲线和数值;

5.具有历史数据回放功能;

6.具有丰富的接口类型,包括各种串口,CAN口,以太网接口,所有需要的数据都可以通过CAN口传输到开采设备的总线上;

7.能够与第三方系统进行实时交互的功能;

8.智能导航导航系统具有自动修正和手动修正误差功能;

9.智能导航系统能够按照煤矿井下的实际掘进情况进行数据模型调整,对系统误差、振动误差以及相关外界误差的干扰进行修正,更符合井下复杂的应用环境,并提供有效的三维数据。

10.具有长时间保证测量精度的功能。


WU、XITONGYOUSHI


1.产品性能稳定可靠,MTBF(平均故障间隔时间)≥10000h;

2.产品一次通电连续工作时间长≥12h;

3.系统操作简单易学;

4.具有自动和手动两种误差校正功能(选配功能);

5.环境适应性强,可在高粉尘、高腐蚀、高振动和湿热情况下正常工作。


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1.物理参数

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

功耗: <20W

重量: ≤70kg(带防爆箱);≤11kg(不带防爆箱)

通讯方式: CAN/Ethernet/RS422/RS232


2.系统精度说明

   开采出的巷道形状误差10cm以内


3.系统使用寿命: 3~5年


QI、YINGYONGSHILI


1.在某露天矿端帮开采的连采机上试验,持续约1月,遥控掘进长度80~180m巷洞,工效提高30%。





图1  露天开采形成的巷洞


2.在某矿地下连续50米掘进一个巷道,连续开掘数个巷道,连续工作时长约1月。掘进形成的巷道如图所示。


图2  综掘面掘进形成的巷道



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