УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ГОРНОЙ МАШИНОЙ ИЛИ МЕХАНИЗМОМ С КАНАЛОМ РЕЧЕВОГО УПРАВЛЕНИЯ

Полезная модель относится к эксплуатации горной машины или механизма и может быть использована при дистанционном управлении работой горной машины, например проходческого комбайна, или механизированной крепи со средствами ввода информации в виде речи и преобразования речи в цифровую форму.
Из патента RU 2207436, опубликованного 27.06.2003, известно устройство управления горным механизмом, а именно, механизмом крепи, содержащее блок управления, размещенный на механизме, соединенный с радиочастотным узлом и с управляемыми исполнительными устройствами, имеющий возможность приема и обработки информации с датчиков параметров работы механизма. Управление ведется оператором с помощью кнопок, расположенных на дистанционном пульте, снабженном радиотрансивером. Оператор наблюдает за работой сложных механизмов и одновременно вручную нажимает кнопки пульта.
Недостаток данного устройства управления горным механизмом заключается в повышенной нагрузке на оператора, что чревато нарушением процесса управления механизмом.
Из выбранного за прототип патента RU 104625, опубликованного 20.05.2011, известно устройство управления горной машиной, содержащее блок управления, размещенный на машине, соединенный с радиочастотным узлом и с управляемыми исполнительными устройствами, имеющий возможность приема и обработки информации с датчиков параметров работы машины, при этом в защитную каску оператора встроена электронная система, включающая микроконтроллер, соединенный с приемопередающим радиомодемом, флэш-памятью и кодеком, связанным с наушниками и ларингофоном. Оператор управляет машиной при помощи кнопок дистанционного пульта и получает из блока управления цифровые сигналы о работе машины. Электронная система преобразует данные сигналы в речевые сообщения, которые оператор слышит через наушники. В этом случае нагрузка на оператора снижается, но опасность нарушения процесса управления машиной остается ввиду использования рук при нажатии кнопок пульта.
Техническая задача, на решение которой направлена данная полезная модель, заключается в увеличении надежности управления горной машиной или механизмом вследствие обеспечения оператора каналом речевого управления.
Поставленная задача решена тем, что устройство управления горной машиной или механизмом с каналом речевого управления содержит блок управления, размещенный на машине или механизме, соединенный с радиочастотным узлом и с управляемыми исполнительными устройствами, имеющий возможность приема и обработки информации с датчиков параметров работы машины или механизма. При этом в защитную каску оператора встроена электронная система, включающая микроконтроллер, соединенный с приемопередающим радиомодемом, флэш-памятью и кодеком, связанным с наушниками и ларингофоном. В отличие от прототипа, во флэш-память заложен список эталонных речевых команд, а в программу микроконтроллера - алгоритм выбора нужной команды из такого списка.
Сущность полезной модели иллюстрируется блок-схемой устройства управления горной машиной или механизмом с каналом речевого управления.
Устройство управления горной машиной или механизмом с каналом речевого управления содержит блок управления 1 и радиочастотный узел 2, электрически соединенные между собой и размещенные на машине или механизме. Управляющие сигналы передаются дистанционно оператором.
В защитную каску оператора встроена электронная система 3, включающая микроконтроллер 4, соединенный с кодеком 5, устройством управления фонарем 6, флэш-памятью 7, приемопередающим радиомодемом 8, а также - через аналого-цифровой преобразователь 9 - с устройством ввода режимов 10. Во флэш-память 7 заложен список эталонных речевых команд в виде последовательности цифровых кодов, в программу микроконтроллера 4 заложен алгоритм выбора нужной команды из списка эталонных команд.
Размещенные на каске наушники 11 и ларингофон 12 соединены с кодеком 5, смонтированный на каске фонарь 13 - с устройством управления фонарем 6. Возможно оснащение электронной системы 3 дисплеем 14, выполненным предпочтительно в виде фоновых очков. Электрическое питание элементов электронной системы 3 обеспечено автономным источником питания 15.
Блок управления 1 включает микроконтроллер 16, соединенный с мобильной флэш-памятью 17 и часами реального времени 18. Микроконтроллер 16, в программную память которого заложены алгоритмы работы машины или механизма и диапазоны измеряемых датчиками величин, необходимые для безаварийной работы, связан с каждым из датчиков 19 параметров работы машины или механизма, например датчиками тока, давления, температуры. При этом в программу каждого датчика 19 заложен индивидуальный код, по которому можно однозначно определить, какую физическую величину он измеряет и на каком элементе машины или механизма установлен. Исполнительные устройства 20 машины или механизма связаны с микроконтроллером 16.
Радиочастотный узел 2 включает микроконтроллер 21, соединенный с флэш-памятью 22 и приемопередающим радиомодемом 23, и имеет возможность приемопередающей беспроводной связи с электронной системой 3.
Возможно оснащение оператора дистанционным пультом (на чертеже не показан), включающим микроконтроллер, соединенный с флэш-памятью, индикаторами выполнения команд, предпочтительно светодиодными, приемопередающим радиомодемом, а также - через аналого-цифровой преобразователь - с устройством ввода команд.
Устройство управления горной машиной или механизмом с каналом речевого управления работает следующим образом.
Оператор произносит в ларингофон 12 команду, например: «Левая гусеница вперед», или «Опоры вверх», или «Конвейер стоп» и т.д. для управления работой машины, и «Распор секции», или «Разгрузка консоли», или «Задвижка шибера» и т.д. для управления работой механизма крепи. Ларингофон 12 преобразует звуковые колебания в электрический сигнал, который затем преобразуется кодеком 5 в цифровую форму. Микроконтроллер 4 выбирает из списка эталонных команд, хранящихся во флэш-памяти 7, ту команду, которая наиболее совпадает с цифровым кодом, поступившим с кодека 5, и отправляет через кодек 5 речевое сообщение в наушники 11. Оператор слышит команду и при ее совпадении с произнесенной им командой произносит в ларингофон 12 утвердительное «да», что служит для микроконтроллера 4 сигналом к отправлению управляющей команды блоку управления 1. Данная команда с микроконтроллера 4 проходит последовательно радиомодем 8, радиомодем 23, микроконтроллер 21, микроконтроллер 16, исполнительные устройства 20. После выполнения исполнительными устройствами 20 технологической операции по данной речевой команде, бортовой блок управления 1 отправляет электронной системе 3 кодовый сигнал подтверждения выполнения команды. Микроконтроллер 4 электронной системы 3 принимает этот код и преобразует его при помощи кодека 5 в речевое сообщение, которое слышит оператор через наушники 11, на дисплее 14 визуализируется выполнение команды. При помощи устройства ввода режимов 10 регулируются, например громкость звука в наушниках 11 или яркость изображения на дисплее 14.
Датчики 19 параметров работы постоянно отправляют сигналы измерений на микроконтроллер 16 блока управления 1, при достижении или по мере приближения к достижению измеренными величинами предельно допустимых максимальных или минимальных значений микроконтроллер 16 отправляет кодовый сигнал электронной системе 3. Микроконтроллер 4 электронной системы 3 преобразует его при помощи кодека 5 в речевое сообщение, содержащее конкретную информацию о причине нештатной ситуации и элементе машины или механизма, в котором существует такая ситуация. Оператор на основе такой информации произносит в ларингофон 12 речевую команду, касающуюся работы того исполнительного устройства, коррекция работы которого устраняет нештатную ситуацию или предпосылки к ней.
Введение канала речевого управления, обеспеченного тем, что во флэш-память заложен список эталонных речевых команд, а в программу микроконтроллера - алгоритм выбора нужной команды из такого списка, позволяет управлять работой горной машины или механизма без использования рук путем произнесения речевых команд, что снижает нагрузку на оператора и приводит к его более эффективной работе, а следовательно увеличивает надежность управления горной машиной или механизмом.