一种采煤机远程自动化控制系统及方法与流程

本发明涉及矿井采煤自动化控制，具体为一种采煤机远程自动化控制系统及方法。

背景技术：

1、采煤机是煤矿生产中的重要设备，它是从截煤机发展演变而来，属于综采成套装备的主要设备之一，采煤机通过工作机构将煤从煤体上破落下来，并装入工作面输送机，实现连续不断的采煤作业，从而减轻体力劳动、提高安全性，达到高产量、高效率、低消耗的目的，是一个集机械、电气和液压为一体的大型复杂系统，用于煤矿的机械化采煤，为了降低采煤过程的人工成本，现在一般使用采煤机远程控制系统在远距离终端中对采煤机进行实时操作，现有用于采煤机的自动化控制系统基本可以满足日常的使用需求，但存在一定的不足之处，其一，现有控制系统的功能单一，仅能操控采煤机进行工作，但是无法在采煤的过程中检测现场环境，现场异常的情路况下无法向操作终端进行实时反馈，从而影响了现场异常状况的处理效率；其二，现有控制系统无法根据现场情况对采煤的过程中进行模拟仿真，影响了采煤工程管理的便利性；其三，现有控制系统的控制精度低，无法检测操作指令与设备实际运转的偏差并进行相应的校正，从而影响了系统的实用性；因此设计一种采煤机远程自动化控制系统及方法是很有必要的。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种采煤机远程自动化控制系统及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种采煤机远程自动化控制系统，包括远程监管模块、运行监管模块、通讯传输模块、中央处理模块、仿真处理模块、管理平台模块和存储管理模块，所述远程监管模块和运行监管模块均控制连接通讯传输模块，且通讯传输模块控制连接中央处理模块，中央处理模块分别控制连接仿真处理模块、管理平台模块和存储管理模块，且仿真处理模块控制连接存储管理模块。

3、作为本发明的进一步技术方案，所述远程监管模块由视角检测模块、监控对接模块、画面输出模块和姿态调整模块组成，姿态调整模块控制连接视角检测模块，视角检测模块控制连接监控对接模块，监控对接模块控制连接画面输出模块。

4、作为本发明的进一步技术方案，所述运行监管模块由指令接收模块、指令比对模块、设备对接模块、操作检测模块、误差反馈模块和反向补偿模块组成，指令接收模块控制连接指令比对模块，且指令比对模块控制连接操作检测模块。

5、作为本发明的进一步技术方案，所述指令接收模块控制连接设备对接模块，设备对接模块控制连接操作检测模块，操作检测模块控制连接误差反馈模块，且误差反馈模块控制连接反向补偿模块。

6、作为本发明的进一步技术方案，所述通讯传输模块由传输处理模块、临时存储模块、通讯检测模块、状态反馈模块和通道切换模块组成，传输处理模块控制连接临时存储模块。

7、作为本发明的进一步技术方案，所述临时存储模块控制连接通讯检测模块，通讯检测模块控制连接状态反馈模块，状态反馈模块控制连接通道切换模块，通道切换模块控制连接临时存储模块。

8、作为本发明的进一步技术方案，所述仿真处理模块由影像接收模块、影像处理模块、拼接建模模块、设备传输模块、状态分析模块、设备添加模块和仿真输出模块组成，影像接收模块控制连接影像处理模块，影像处理模块控制连接拼接建模模块，拼接建模模块控制连接设备添加模块。

9、作为本发明的进一步技术方案，所述设备传输模块控制连接状态分析模块，状态分析模块控制连接设备添加模块，设备添加模块控制连接仿真输出模块。

10、作为本发明的进一步技术方案，所述管理平台模块由平台接收模块、仿真分析模块、实时监管模块、特征分析模块、异常案例模块、异常输出模块和可视化反馈模块组成，平台接收模块分别控制连接仿真分析模块和实时监管模块，仿真分析模块和实时监管模块分别控制连接异常输出模块和特征分析模块，特征分析模块分别控制连接异常案例模块和异常输出模块，异常输出模块控制连接可视化反馈模块。

11、一种采煤机远程自动化控制方法，包括以下步骤：步骤一，系统布置；步骤二，现场状况采集；步骤三，现场模拟仿真；步骤四，异常反馈；

12、其中上述步骤一中，将监控设备布置在矿井下采煤现场中，且通过位置调节机构进行支撑，布置后监控设备和位置调节机构均控制连接在远程监管模块中，之后将传感器系统布置在采煤机的动作终端中并与运行监管模块控制连接，随后通过无线网络将通讯传输模块连接在中央处理模块中作为系统的感知层，即完成系统的布置过程；

13、其中上述步骤二中，由监控设备采集作业现场的环境图像，随后传输到远程监管模块中的监控对接模块里，之后通过视角检测模块结合环境图像分析监控设备的拍摄角度有无遮挡，当判定存在遮挡时通过姿态调整模块调控位置调节机构来调整监控设备的支撑位置和采集角度，直至判定不存在遮挡，然后通过画面输出模块向通讯传输模块发送无遮挡图像；通讯传输模块中的临时存储模块接收到图像数据后进行临时存储，同时通过通讯检测模块检测系统无线传输状态，随后状态反馈模块根据无线传输状态来反馈网路环境，传输环境异常时通过通道切换模块来切换传输通道直至检测到网络环境正常，接着由传输处理模块将临时存储模块中暂存的图像数据发送到中央处理模块中；

14、其中上述步骤三中，中央处理模块接收到图像数据分别发送到仿真处理模块、管理平台模块和存储管理模块中，通过管理平台模块进行可视化显示，同时由存储管理模块进行存储方便后期进行调用；仿真处理模块接收到图像数据之后由影像接收模块进行接收，之后通过影像处理模块进行降噪处理和边缘化处理，然后通过拼接建模模块进行建模拼接，拼接完成后得到作业环境的初始环境模型；随后在管理平台模块输入采煤机操作指令，通过通讯传输模块传输到现场的采煤机中进行对应的操作，操作过程中通过设备对接模块对接设备上的传感器系统，检测采煤机动作终端的姿态数据，接着指令比对模块根据指令接收模块接收到的指令并传输到操作检测模块中，来检测远程指令与实际输出的偏差量，并通过误差反馈模块向中央处理模块进行反馈，同时通过反向补偿模块进行相应的动作补偿，保障了系统的操作精度，提高了系统的实用性；过程中由设备传输模块接收设备运行情况，搭配状态分析模块进行状态分析，并通过设备添加模块将动作中的采煤机设备填充到拼接建模模块暂存的模型中进行工作仿真，仿真的结果通过仿真输出模块输出到存储管理模块中进行存储，同时通过中央处理模块调用并发送到管理平台模块中，通过管理平台模块中的可视化反馈模块进行实时反馈；

15、其中上述步骤四中，平台接收模块接收到中央处理模块的反馈信息之后通过仿真分析模块分析仿真情况，同时实时监管模块接收作业现场的影响并通过特征分析模块调用异常案例模块中的异常特征进行过比对，判定出现异常影像时反馈到异常输出模块，并通过可视化反馈模块反馈到管理终端中。

16、与现有技术相比，本发明的有益效果是：该一种采煤机远程自动化控制系统及方法，操作过程中通过设备对接模块对接设备上的传感器系统，检测采煤机动作终端的姿态数据，接着指令比对模块根据指令接收模块接收到的指令并传输到操作检测模块中，来检测远程指令与实际输出的偏差量，并通过误差反馈模块向中央处理模块进行反馈，同时通过反向补偿模块进行相应的动作补偿，保障了系统的操作精度，提高了系统的实用性；仿真处理模块接收到图像数据之后由影像接收模块进行接收，之后通过影像处理模块进行降噪处理和边缘化处理，然后通过拼接建模模块进行建模拼接，拼接完成后得到作业环境的初始环境模型；同时由设备传输模块接收设备运行情况，搭配状态分析模块进行状态分析，并通过设备添加模块将动作中的采煤机设备填充到拼接建模模块暂存的模型中进行工作仿真，仿真的结果通过仿真输出模块输出到存储管理模块中进行存储，同时通过中央处理模块调用并发送到管理平台模块中，通过管理平台模块中的可视化反馈模块进行实时反馈，提高采矿工程管理的便利性；平台接收模块接收到中央处理模块的反馈信息之后通过仿真分析模块分析仿真情况，同时实时监管模块接收作业现场的影响并通过特征分析模块调用异常案例模块中的异常特征进行过比对，判定出现异常影像时反馈到异常输出模块，并通过可视化反馈模块反馈到管理终端中，提高了现场异常状况的处理效率。