СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ГОРНОЙ МАШИНОЙ

Полезная модель относится к эксплуатации горных машин и может быть использована при дистанционном управлении работой проходческого комбайна.
Известна система управления горной машиной по патенту WO 2004016900, опубликованному 26.02.2004. Данная система управления содержит бортовой блок управления, соединенный с бортовым радиочастотным узлом и с управляемыми посредством исполнительных устройств механизмами горной машины, имеющий возможность приема и обработки информации с датчиков параметров работы машины, при этом бортовой радиочастотный узел имеет возможность беспроводной связи с дистанционным пультом, включающим микроконтроллер и устройство ввода команд и управляемым оператором. Оператор наблюдает за работой множества механизмов и не имеет объективной и своевременной информации о параметрах, характеризующих работу механизмов, например, есть ли перегрев электродвигателя или превышение значения тока в конкретном узле машины.
Недостаток данной системы управления заключается в том, что при возникновении нештатного режима работы, связанного с исполнительными элементами, происходит останов работы машины, предотвратить который оператор не может ввиду отсутствия информации о текущих параметрах работы машины.
Техническая задача, на решение которой направлена полезная модель - обеспечение безостановочной работы машины вследствие снабжения оператора техническими средствами для получения объективной и своевременной информации о работе машины.
Поставленная задача решена тем, что система управления горной машиной содержит бортовой блок управления, соединенный с бортовым радиочастотным узлом и с управляемыми посредством исполнительных устройств механизмами горной машины, имеющий возможность приема и обработки информации с датчиков параметров работы машины. При этом бортовой радиочастотный узел имеет возможность беспроводной связи с дистанционным пультом, включающим микроконтроллер и устройство ввода команд и управляемым оператором.
В отличие от прототипа, введена электронная система, встроенная в защитную каску оператора, включающая микроконтроллер с запоминающим устройством, соединенный с кодеком, связанным с наушниками, при этом электронная система имеет возможность беспроводной приемопередающей связи с бортовым радиочастотным узлом.
Сущность полезной модели иллюстрируется блок-схемой системы управления горной машиной.
Система управления горной машиной содержит размещенный на машине бортовой блок управления 1, соединенный с размещенным на машине бортовым радиочастотным узлом 2, а также расположенный вне горной машины дистанционный пульт 3 для передачи с него управляющих сигналов оператором.
В защитную каску оператора встроена электронная система 4, включающая микроконтроллер 5 с запоминающим устройством, соединенный с кодеком 6, устройством, управления фонарем 7, флэш-памятью 8, приемопередающим радиомодемом 9, а также - через аналого-цифровой преобразователь 10 - с устройством ввода команд 11. Электрическое питание элементов электронной системы 4 обеспечено автономным источником питания 12. Размещенные на каске наушники 13 и микрофон 14 соединены с кодеком 6, смонтированный на каске фонарь 15 - с устройством управления фонарем 7. Возможно оснащение электронной системы 4 дисплеем 16, выполненным предпочтительно в виде фоновых очков.
1
В защитную каску помощника оператора встроена электронная система 4, аналогичная системе 4, встроенной в каску оператора, имеющая возможность приемопередающей беспроводной связи с электронной системой 4 оператора.
Бортовой блок управления 1 включает микроконтроллер 17 с запоминающим устройством, соединенный с мобильной флэш-памятью 18, часами реального времени 19 и дисплеем 20. Микроконтроллер 17, в программную память которого заложены алгоритмы работы машины и диапазоны измеряемых датчиками величин, необходимые для безаварийной работы, связан с каждым из датчиков 21 параметров работы машины, например, датчиками тока, давления, температуры, расхода (потока) рабочей жидкости, воды орошения и воды охлаждения. При этом в программу каждого датчика 21 заложен индивидуальный код, по которому можно однозначно определить, какую физическую величину он измеряет и на каком элементе машины установлен. Механизмы 22 машины, а именно, гидроцилиндры, гидромоторы и электромоторы, соединены с исполнительными устройствами 23, а именно, электроклапанами и контакторами, связанными с микроконтроллером 17.
Бортовой радиочастотный узел 2 включает микроконтроллер 24 с запоминающим устройством, соединенный с флэш-памятью 25 и приемопередающим радиомодемом 26 и имеет возможность приемопередающей беспроводной связи с дистанционным пультом 3 и электронной системой 4.
Дистанционный пульт 3 включает микроконтроллер 27 с запоминающим устройством, соединенный с флэш-памятью 28, индикаторами выполнения команд 29, предпочтительно светодиодными, приемопередающим радиомодемом 30, а также - через аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 31 - с устройством ввода команд 32. Электрическое питание элементов дистанционного пульта 3 обеспечено автономным источником питания 33.
Система управления горной машиной работает следующим образом.
Бортовой блок управления 1 отправляет через радиочастотный узел 2 дистанционному пульту 3 и электронной системе 4 сигналы запроса, на которые получает ответные сигналы их «присутствия» в системе. Возможно отправление оператором сигнала запроса электронной системе 4 с устройства ввода команд 32 на дистанционном пульте 3.
Затем оператор, расположенный на безопасном расстоянии от машины, отправляет с дистанционного пульта 3 управляющую команду для ее выполнения механизмами 22 машины. Бортовой блок управления 1 принимает данную команду и отправляет ее исполнительным устройствам 23, связанным с механизмами 22 машины. После выполнения технологической операции бортовой блок управления 1 отправляет электронной системе 4 и дистанционному пульту 3 кодовый сигнал подтверждения выполнения команды механизмами 22. Микроконтроллер 5 электронной системы 4 принимает этот код и преобразует его при помощи кодека 6 в речевое сообщение, которое слышит оператор через наушники 13 независимо от того, находится ли он в зоне визуального контроля операции. На дистанционном пульте 3 включается индикатор 29 выполнения данной команды, на дисплее 16 визуализируются параметры работы машины.
В мобильной флэш-памяти 18 фиксируется и сохраняется, с привязкой к реальному времени благодаря часам 19, телеметрическая информация о параметрах состояния машины, степени загруженности ее приводов, узлов и агрегатов. Возможны хранение вышеупомянутых данных вплоть до всего срока службы машины, их просмотр на дисплее 20 или компьютере на поверхности шахты.
Датчики 21 параметров работы постоянно отправляют сигналы измерений на микроконтроллер 17 бортового блока управления 1, при достижении или по мере приближения к достижению измеренными величинами предельно допустимых максимальных или минимальных значений микроконтроллер 17 отправляет кодовый сигнал электронной системе 4. Микроконтроллер 5 электронной системы 4 преобразует его при помощи кодека 6 в речевое сообщение, содержащее конкретную информацию о причине нештатной ситуации и элементе машины, в котором существует такая ситуация. Оператор на основе такой информации отправляет с дистанционного пульта 3 команду на то исполнительное устройство, коррекция работы которого устраняет нештатную ситуацию или предпосылки к ней, тем самым предотвращается останов работы машины.
При возникновении в шахте аварийной ситуации оператор через устройство ввода команд 32, предпочтительно кнопочное, переводит фонарь 15 с режима освещения на режим аварийной световой сигнализации.
Возможно получение оператором дополнительной информации о работе машины от его помощника при помощи размещенных на их касках микрофонов и наушников, а также получение оператором и его помощником сообщений от диспетчера шахты через наушники.
Снабжение оператора техническими средствами, такими, как электронная система, встроенная в его защитную каску, включающая микроконтроллер с запоминающим устройством, соединенный с кодеком, связанным с наушниками и имеющая возможность беспроводной приемопередающей связи с бортовым радиочастотным узлом, обеспечивает оператора объективной и своевременной информацией о ходе технологического процесса, что позволяет ему при возникновении нештатной ситуации оперативно устранить ее причину, обеспечив тем самым безостановочную работу машины.