用于钻机的遥控器及利用遥控器进行钻机安全控制的方法

本发明属于矿用钻机控制，具体涉及一种用于钻机的遥控器及利用遥控器进行钻机安全控制的方法。

背景技术：

1、冲击地压是导致煤矿灾害事故的主要灾害之一，目前其对应的有效防治措施为使用钻机钻孔卸压。目前大多数矿用钻机控制台设置在钻机尾部，需要操作人员近距离操作施工。但是在钻孔施工过程中煤与瓦斯突出、突水等事件时有发生，在这种情况下一旦发生孔口瓦斯突出或者涌水事故，操作人员人身安全将面临严重威胁。钻机操作人员使用无线遥控器可以在较远距离处进行施工操作，更好的保障了钻机操作人员的人身安全。因此有必要将无线遥控技术应用于矿用钻机，然而现有的无线遥控器功能较为简单，且在控制过程中缺少安全保障措施，无法有效确保钻机作业过程中的安全性。

2、另外，现有主流的无线遥控器主要采用射频、蓝牙、wifi等通信方式作为数据交互的纽带。采用射频通信的方式具有传输距离远、抗干扰能力强的优点。但其带宽较低，若需要传输工作现场视频，这种通信方式无法满足要求。蓝牙通信具有低功耗的优点，但是其传输速率较低，传输距离较近，抗干扰能力弱。因而，现有的主流无线遥控器并不能有效满足实际作业过程中对钻机的远程控制需求。

技术实现思路

1、针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种用于钻机的遥控器及利用遥控器进行钻机安全控制的方法，该遥控器功能多样，安全性好，可靠性高，且拆装过程方便，其能全面有效地对钻机进行远程控制，同时，其可有效确保控制钻机过程中的安全性，能有效满足实际作业过程中对钻机的远程控制需求。该方法实施成本低、安全系数高，可有效确保钻机作业过程中的安全性。

2、为了实现上述目的，本发明提供一种用于钻机的遥控器，包括矿用本安型平板、左操作手柄和右操作手柄；

3、所述矿用本安型平板外部边缘处装配有平板支架，所述平板支架的左右两端分别设置有左插槽和右插槽；矿用本安型平板的内部具有cpu处理模块；

4、所述左操作手柄包括外壳一、左电源模块、左电源开关、左拨杆一、左拨杆二、左摇杆、左自锁按钮一、左自锁按钮二、左非自锁按钮一、左非自锁按钮二、左自锁急停按钮、无线传输模块一和微处理模块一；所述左电源开关、左拨杆一、左拨杆二、左摇杆、左自锁按钮一、左自锁按钮二、左非自锁按钮一、左非自锁按钮二和左自锁急停按钮均安装在外壳一上，所述左电源模块、无线传输模块一和微处理模块一均安装在外壳一的内部；所述外壳一的右端设置有与左插槽相适配的左连接卡块，且左操作手柄通过左连接卡块插装于左插槽中的方式连接在矿用本安型平板的左端；所述左电源模块用于对微处理模块一进行供电；所述左电源开关为2档位自锁拨档开关，用于在拨动到1位时连通左电源模块与微处理模块一之间的供电电路，控制左操作手柄的电源打开，用于在拨动到2位时断开左电源模块与微处理模块一之间的供电电路，控制左操作手柄的电源断开；所述左拨杆一为3档位自锁拨档开关，用于在拨动到1位时向微处理模块一发出前升立柱上升电信号，用于在拨动到2位时向微处理模块一发出前升立柱停止动作电信号，用于在拨动到3位时向微处理模块一发出前升立柱下降电信号；所述左拨杆二为3档位自锁拨档开关，用于在拨动到1位时向微处理模块一发出后升立柱上升电信号，用于在拨动到2位时向微处理模块一发出后升立柱停止动作电信号，用于在拨动到3位时向微处理模块一发出后升立柱下降电信号；所述左摇杆用于根据操作人员在x方向上的拨动向微处理模块一发出调整钻头进给速度电信号、用于根据操作人员在y方向上的拨动向微处理模块一发出调整钻头转速电信号；所述左自锁按钮一用于在被按下时向微处理模块一发出换钻电信号，用于在被复位后向微处理模块一发出解除换钻电信号；所述左自锁按钮二用于在被按下时向微处理模块一发出卸钻电信号，用于在被复位后向微处理模块一发出解除卸钻电信号；所述左非自锁按钮一用于在被按下时向微处理模块一发出钻架平台顺时针回转电信号；所述左非自锁按钮二用于在被按下时向微处理模块一发出钻架平台逆时针回转电信号；所述左自锁急停按钮用于在被按下时向微处理模块一发出钻机急停电信号一；所述无线传输模块一用于通过无线的方式建立左操作手柄和矿用本安型平板之间的通信链接；所述微处理模块一用于将所接收到的前升立柱上升电信号、前升立柱停止动作电信号、前升立柱下降电信号、后升立柱上升电信号、后升立柱停止动作电信号、后升立柱下降电信号、调整钻头转速电信号、调整钻头进给速度电信号、换钻电信号、解除换钻电信号、卸钻电信号、解除卸钻电信号、钻架平台顺时针回转电信号、钻架平台逆时针回转电信号和钻机急停电信号一通过无线传输模块一发送给矿用本安型平板；微处理模块一还用于在左电源开关处于2位时、左拨杆一处于2位时、左拨杆二处于2位时、在左自锁按钮一处于未被按下状态时、在左自锁按钮二处于未被按下状态时、在左摇杆处于中间位置时向矿用本安型平板发出解除钻机急停电信号一；

5、所述无线传输模块一为蓝牙通信模块；

6、所述右操作手柄包括外壳二、右电源模块、右拨杆一、右拨杆二、右电源开关、右摇杆、右自锁按钮一、右自锁按钮二、右非自锁按钮一、右非自锁按钮二、右自锁急停按钮、无线传输模块二和微处理模块二；所述右电源开关、右拨杆一、右拨杆二、右摇杆、右自锁按钮一、右自锁按钮二、右非自锁按钮一、右非自锁按钮二和右自锁急停按钮均安装在外壳二上，所述右电源模块、无线传输模块二和微处理模块二均安装在外壳二的内部；所述外壳二的左端设置有与右插槽相适配的右连接卡块，且右操作手柄通过右连接卡块插装于右插槽中的方式连接在矿用本安型平板的右端；所述右电源模块用于对微处理模块二进行供电；所述右拨杆一为3档位自锁拨档开关，用于在拨动到1位时向微处理模块二发出钻机顶板支撑伸出电信号，用于在拨动到2位时向微处理模块二发出钻机顶板支撑停止动作电信号，用于在拨动到3位时向微处理模块二发出钻机顶板支撑缩回电信号；所述右拨杆二为3档位自锁拨档开关，用于在拨动到1位时向微处理模块二发出钻机底板支撑伸出电信号，用于在拨动到2位时向微处理模块二发出钻机底板支撑停止动作电信号，用于在拨动到3位时向微处理模块二发出钻机底板支撑缩回电信号；所述右电源开关为2档位自锁拨档开关，用于在拨动到1位时连通右电源模块与微处理模块二之间的供电电路，控制右操作手柄的电源打开，用于在拨动到2位时断开右电源模块与微处理模块二之间的供电电路，控制右操作手柄的电源断开；所述右摇杆用于根据操作人员在x方向上的拨动向微处理模块二发出钻机左右转向电信号、用于根据操作人员在y方向上的拨动向微处理模块二发出钻机前进后退电信号；所述右自锁按钮一用于在被按下时向微处理模块二发出钻头转速设定电信号，用于在被复位后向微处理模块二发出解除钻头转速设定电信号；所述右自锁按钮二用于在被按下时向微处理模块二发出钻头进给速度设定电信号，用于在被复位后向微处理器模块二发出解除钻头进给速度设定电信号；所述右非自锁按钮一用于在被按下时向微处理模块二发出巷道壁支撑缩回电信号；所述右非自锁按钮二用于在被按下时向微处理模块二发出巷道壁支撑伸出电信号；所述右自锁急停按钮用于在被按下时向微处理模块二发出钻机急停电信号二；所述无线传输模块二用于通过无线的方式建立右操作手柄和矿用本安型平板之间的通信链接；所述微处理模块二用于将所接收到的钻机顶板支撑伸出电信号、钻机顶板支撑停止动作电信号、钻机顶板支撑缩回电信号、钻机底板支撑伸出电信号、钻机底板支撑停止动作电信号、钻机底板支撑缩回电信号、钻机左右转向电信号、钻机前进后退电信号、钻头转速设定电信号、解除钻头转速设定电信号、钻头进给速度设定电信号、解除钻头进给速度设定电信号、巷道壁支撑缩回电信号、巷道壁支撑伸出电信号和钻机急停电信号二通过无线传输模块二发送给矿用本安型平板；微处理模块二还用于在右电源开关处于2位时、右拨杆一处于2位时、右拨杆二处于2位时、在右自锁按钮一处于未被按下状态时、在右自锁按钮二处于未被按下状态时、在右摇杆处于中间位置时向矿用本安型平板发出解除钻机急停电信号二；

7、所述无线传输模块二为蓝牙通信模块；

8、所述矿用本安型平板通过内置的wifi模块与钻机控制器交互通信，矿用本安型平板用于将所接收到的前升立柱上升电信号、前升立柱停止动作电信号、前升立柱下降电信号、后升立柱上升电信号、后升立柱停止动作电信号、后升立柱下降电信号、调整钻头转速电信号、调整钻头进给速度电信号、钻架平台顺时针回转电信号、钻架平台逆时针回转电信号、钻机急停电信号一、钻机顶板支撑伸出电信号、钻机顶板支撑停止动作电信号、钻机顶板支撑缩回电信号、钻机底板支撑伸出电信号、钻机底板支撑停止动作电信号、钻机底板支撑缩回电信号、钻机左右转向电信号、钻机前进后退电信号、巷道壁支撑缩回电信号、巷道壁支撑伸出电信号、钻机急停电信号二发送给钻机控制器；

9、矿用本安型平板还用于在设定时间内同时接收到解除钻机急停电信号一和解除钻机急停电信号二时向钻机控制器发出解除钻机急停电信号三；

10、矿用本安型平板还用于在换钻电信号、卸钻电信号、钻头转速设定电信号和钻头进给速度设定电信号中先接收到换钻电信号时，进入电信号屏蔽状态一，直至在接收到解除换钻电信号时解除电信号屏蔽状态一，在电信号屏蔽状态一期间，矿用本安型平板不接收卸钻电信号、钻头转速设定电信号和钻头进给速度设定电信号，同时，将换钻电信号通过无线通信的方式发送给钻机控制器；

11、矿用本安型平板还用于在换钻电信号、卸钻电信号、钻头转速设定电信号和钻头进给速度设定电信号中先接收到卸钻电信号时，进入电信号屏蔽状态二，直至在接收到解除卸钻电信号时解除电信号屏蔽状态二，在电信号屏蔽状态二期间，矿用本安型平板不接收换钻电信号、钻头转速设定电信号和钻头进给速度设定电信号，同时，将卸钻电信号通过无线通信的方式发送给钻机控制器；

12、矿用本安型平板还用于在换钻电信号、卸钻电信号、钻头转速设定电信号和钻头进给速度设定电信号中先接收到钻头转速设定电信号时，进入电信号屏蔽状态三，直至在接收到解除钻头转速设定电信号时解除电信号屏蔽状态三，在电信号屏蔽状态三期间，矿用本安型平板不接收换钻电信号、卸钻电信号、钻头进给速度设定电信号和调整钻头转速电信号，同时，根据之前所接收的调整钻头转速电信号设定好对应的恒定钻头转速，并基于恒定钻头转速向钻机控制器发出恒定钻头转速电信号；

13、矿用本安型平板还用于在换钻电信号、卸钻电信号、钻头转速设定电信号和钻头进给速度设定电信号中先接收到钻头进给速度设定电信号时，进入电信号屏蔽状态四，直至在接收到解除钻头进给速度设定电信号时解除电信号屏蔽状态四，在电信号屏蔽状态四期间，矿用本安型平板不接收换钻电信号、卸钻电信号、钻头转速设定电信号和调整钻头进给速度电信号，同时，根据之前所接收的调整钻头进给速度电信号设定好对应的恒定钻头进给速度，并基于恒定钻头进给速度向钻机控制器发出恒定钻头进给速度电信号。

14、进一步，为了便于操作，所述左电源开关、左拨杆一和左拨杆二由左到右依次间隔地设置在外壳一上表面的顶部，所述左摇杆设置在外壳一上表面中部靠上的部位，所述左自锁按钮一和左自锁按钮二由左到右间隔地设置在外壳一上表面中部靠下的部位，所述左非自锁按钮一和左非自锁按钮二由左到右间隔地设置在外壳一上表面的底部，所述左急停按键钮设置在外壳一上表面的底部，并位于左自锁按钮二和左非自锁按钮二之间的右侧，所述右拨杆一、右拨杆二和右电源开关由左到右依次间隔地设置在外壳二上表面的顶部，所述右摇杆设置在外壳二上表面中部靠上的部位，所述右自锁按钮一和右自锁按钮二由左到右间隔地设置在外壳二上表面中部靠下的部位，所述右非自锁按钮一和右非自锁按钮二由左到右间隔地设置在外壳二上表面的底部，所述右急停按键钮设置在外壳二上表面的底部，并位于右自锁按钮二和右非自锁按钮二之间的左侧。

15、进一步，为了能在操作手柄低电量时及时有效的提醒操作人员，以便于操作人员及时替换上电量充足的操作手柄，所述左操作手柄还包括左电量检测模块，所述左电量检测模块与左电源模块连接，用于实时采集左电源模块的电量信号一，并实时发送给微处理模块一，所述微处理模块一根据所接收到的电量信号一获得左电源模块的电量值一，并在电量值一低于设定电量值一时向矿用本安型平板发出预设的低电量预警信息一，所述矿用本安型本板在接收到低电量预警信息一后在显示屏上将其进行实时显示；所述右操作手柄还包括右电量检测模块，所述右电量检测模块与右电源模块连接，用于实时采集右电源模块的电量信号二，并实时发送给微处理模块二，所述微处理模块二根据所接收到的电量信号二获得右电源模块的电量值二，并在电量值二低于设定电量值二时向矿用本安型平板发出预设的低电量预警信息二，所述矿用本安型本板在接收到低电量预警信息二后在显示屏上将其进行实时显示。

16、进一步，为了实时采集钻机附近的图像数据，并能便于相关人员通过矿用本安型平板实时查看钻机附近的工况据，还包括钻机机载摄像头，所述钻机机载摄像头中内置有wifi模块，并通过wifi模块和矿用本安型平板之间交互通信，钻机机载摄像头用于实时采集的钻机周围的图像数据，并将图像数据通过无线的方式发送给矿用本安型平板，矿用本安型平板在接收到图像数据后将其进行实时显示。

17、作为一种优选，所述左摇杆和右摇杆均为360度全向摇杆。

18、进一步，为了方便对电源模块进行充电作业，同时，为了方便向微处理模块中写入程序，也能方便地下载微处理模块中的程序，所述外壳一上还设置有接口一，所述接口一为充电兼程序下载接口，并与左电源模块及微处理器一连接，所述外壳二上还设置有接口二，所述接口二为充电兼程序下载接口，并与右电源模块及微处理器二连接。

19、本发明中，使左操作手柄及右操作手柄均通过蓝牙与矿用本安型平板连接，可以充分利用蓝牙通信所具有的低功耗特点，可有效延长操作手柄的电量供应时间，进而有利于延长左右操作手柄的使用时间。使平板支架的左右两端分别设置有左插槽和右插槽，同时，使左操作手柄外壳一的右端固定连接有左连接卡块，使右操作手柄外壳二的左端固定连接有右连接卡块，可以便于通过插装的方式快速地将左操作手柄和右操作手柄通过平板支架与矿用本安型平板连接形成一体式结构。同时，也能便于快速地将左操作手柄和右操作手柄从矿用本安型平板上脱离出来，从而便于单个操作手柄的维护作业，也能利用电量充足的单个操作手柄对低电量的单个操作手柄进行快速替换，进一步能保证钻机较长时间的正常作业。再者，由于蓝牙通信的传输距离较近，这种将左右操作手柄通过平板支架装配到矿用本安型平板的左右两侧的方式，还可以有效克服蓝牙通信传输距离较近的缺陷，进而可以有效确保左右操作手柄所发出的无线电信号可以快速可靠地传输给矿用本安型平板中。在任意一个急停按钮被按下时，矿用本安型平板均向钻机控制器发出对应的急停信号，从而可以有效确保钻机快速进入急停状态，以有效避免意外事故的发生。使微处理模块一在左电源开关处于2位时、左拨杆一处于2位时、左拨杆二处于2位时、在左自锁按钮一处于未被按下状态时、在左自锁按钮二处于未被按下状态时、在左摇杆处于中间位置时向矿用本安型平板发出解除钻机急停电信号一，可以避免钻机在解除急停时会因左操作手柄上的拨杆或按钮的误触发而引发意外的事故；使微处理模块二在右电源开关处于2位时、右拨杆一处于2位时、右拨杆二处于2位时、在右自锁按钮一处于未被按下状态时、在右自锁按钮二处于未被按下状态时、在右摇杆处于中间位置时向矿用本安型平板发出解除钻机急停电信号二，可以避免钻机在解除急停时会因左操作手柄上的拨杆或按钮的误触发而引发意外的事故；使矿用本安型平板在设定时间内同时接收到解除钻机急停电信号一和解除钻机急停电信号二后方能向钻机控制器发出解除钻机急停电信号三，这样，可以确保在钻机解除急停状态时不会因任意一个操作手柄上的误动作而引发安全事故，极大地确保了钻机作业的安全性。使矿用本安型平板还用于在接收到换钻电信号、卸钻电信号、钻头转速设定电信号和钻头进给速度设定电信号四个电信号中的任意一个时，进入电信号屏蔽状态，直至在接收到已接收电信号对应的解除信号时解除电信号屏蔽状态；在电信号屏蔽状态期间，矿用本安型平板不接收其余三个电信号中的任意一个或多个，这样，可以通过功能互斥的方式来确保钻机同一时间内只执行一个动作，从而有效确保了钻机作业过程中的安全系数。该遥控器功能多样，安全性好，可靠性高，且拆装过程方便，其能充分利用wifi通信所具有的高带宽和传输距离较远的优点，其能全面有效地对钻机进行远程控制，同时，其可有效确保控制钻机过程中的安全性，能有效满足实际作业过程中对钻机的远程控制需求。

20、本发明还提供了一种利用遥控器进行钻机安全控制的方法，采用一种用于钻机的遥控器，其特征在于，包括以下步骤:

21、当矿用本安型平板在换钻电信号、卸钻电信号、钻头转速设定电信号和钻头进给速度设定电信号中先接收到换钻电信号时，进入电信号屏蔽状态一，当矿用本安型平板在接收到解除换钻电信号时解除电信号屏蔽状态一，在电信号屏蔽状态一期间，矿用本安型平板不接收卸钻电信号、钻头转速设定电信号和钻头进给速度设定电信号，同时，将换钻电信号通过无线通信的方式发送给钻机控制器，并向钻机控制器发出禁止钻机行走电信号；钻机控制器在接收到换钻电信号后控制钻机执行换钻动作，在接收到禁止钻机行走电信号后控制钻机的行走速度为0；

22、当矿用本安型平板在换钻电信号、卸钻电信号、钻头转速设定电信号和钻头进给速度设定电信号中先接收到卸钻电信号时，进入电信号屏蔽状态二，当矿用本安型平板在接收到解除卸钻电信号时解除电信号屏蔽状态二，在电信号屏蔽状态二期间，矿用本安型平板不接收换钻电信号、钻头转速设定电信号和钻头进给速度设定电信号，同时，将卸钻电信号通过无线通信的方式发送给钻机控制器，并向钻机控制器发出禁止钻机行走电信号；钻机控制器在接收到卸钻电信号后控制钻机执行卸钻动作，在接收到禁止钻机行走电信号后控制钻机的行走速度为0；

23、当矿用本安型平板在换钻电信号、卸钻电信号、钻头转速设定电信号和钻头进给速度设定电信号中先接收到钻头转速设定电信号时，进入电信号屏蔽状态三，当矿用本安型平板在接收到解除钻头转速设定电信号时解除电信号屏蔽状态三，在电信号屏蔽状态三期间，矿用本安型平板不接收换钻电信号、卸钻电信号、钻头进给速度设定电信号和调整钻头转速电信号，同时，根据之前所接收的调整钻头转速电信号设定好对应的恒定钻头转速，并基于恒定钻头转速向钻机控制器发出恒定钻头转速电信号，并向钻机控制器发出禁止钻机行走电信号；钻机控制器在接收到恒定钻头转速电信号后控制钻机的钻头以恒定转速旋转，在接收到禁止钻机行走电信号后控制钻机的行走速度为0；

24、当矿用本安型平板在换钻电信号、卸钻电信号、钻头转速设定电信号和钻头进给速度设定电信号中先接收到钻头进给速度设定电信号时，进入电信号屏蔽状态四，当矿用本安型平板在接收到解除钻头进给速度设定电信号时解除电信号屏蔽状态四，在电信号屏蔽状态四期间，矿用本安型平板不接收换钻电信号、卸钻电信号、钻头转速设定电信号和调整钻头进给速度电信号，同时，根据之前所接收的调整钻头进给速度电信号设定好对应的恒定钻头进给速度，并基于恒定钻头进给速度向钻机控制器发出恒定钻头进给速度电信号，并向钻机控制器发出禁止钻机行走电信号；钻机控制器在接收到恒定钻头进给速度电信号后控制钻机的钻头以恒定进给速度运转，在接收到禁止钻机行走电信号后控制钻机的行走速度为0；

25、在钻机控制器与矿用本安型平板之间的通信过程中，钻机控制器通过安装在钻机上的传感器组实时采集的钻机状态信号获得钻机的工作参数，并将钻机的工作参数实时发送给矿用本安型平板，矿用本安型平板在接收到钻机制工作参数后在屏幕上进行实时显示；

26、当钻机控制器与矿用本安型平板之间的通信断开之后，钻机控制器控制钻机执行急停动作，使钻机的行走速度为0。

27、本发明中，在换钻电信号、卸钻电信号、钻头转速设定电信号和钻头进给速度设定电信号所对应的换钻操作、卸钻操作、恒定进给速度作业、恒定钻头转速作业的执行过程中，限定钻机不能行走，避免了在钻进过程中因钻机行走所造成的钻机损坏或者发生事故的情况现出，极大地保证了钻机作业过程中的安全性。利用矿用本安型平板实时显示钻机的工作参数，可以便于操作人员实时掌控钻机的工况，进而能便于更加合理有效地控制钻机的作业状态，进一步确保了钻机作业过程的安全系数。在钻机控制器与矿用本安型平板之间的通信断开之后，自动控制钻机执行急停动作，可以有效避免因无法对钻机进行有效控制所易引起的撞机事故的发生。该方法实施成本低、安全系数高，可有效确保钻机作业过程中的安全性。