[发明专利]一种煤矿主井提升用虚拟实训操作系统

说明书

技术领域

本发明属于煤矿主井提升系统仿真培训技术领域，尤其涉及一种煤矿主井提升用虚拟实训操作系统。

背景技术

目前煤矿设备操作培训，一方面主要靠理论培训和“传帮带”方式进行，另一方面靠投资修建的实操基地方式，理论培训主要靠教师课堂教学，脱离井下环境，内容较为抽象，培训效果较差，传帮带方式，学习过程中存在安全隐患，设备误操作甚至会带来严重的安全事故，另外该学习方法效率不高且受到师傅的水平和素质影响，按照井下模式修建实操基地的做法，投资大、只适合小型系统，对于像主提升机系统的大型设备不现实。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种煤矿主井提升用虚拟实训操作系统，旨在解决现有的煤矿设备操作培训存在的脱离井下环境，内容较为抽象，培训效果较差和成本高的问题。

本发明实施例是这样实现的，一种煤矿主井提升用虚拟实训操作系统，该煤矿主井提升用虚拟实训操作系统包括：

用于为虚拟实训操作系统提供操作平台，对操作进行仿真模拟的上位机模块；

通过数模转换模块与上位机模块连接，用于获取井底信号和操作信号的下位机模块；

用于实现上位机模块和下位机模块通讯，使得数字信号和模拟信号相互转换的数模转换模块。

进一步，上位机模块还包括：计算机、显示终端、仿真操作模块；

计算机用于为仿真模拟提供运算和实施平台；

显示终端与计算机连接，用于对计算机的仿真模拟结果进行显示；

仿真操作模块，与计算机连接，用于在计算机上运行仿真模拟的操作，并提出规范化的要求，实现对提煤箕斗运行状态、模式选择、煤炭装卸进行三维仿真。

进一步，下位机模块还包括：司机操作模块、司机操作控制通信模块、井底信号操作模块、井底信号控制通信模块；

司机操作模块用于实现操作员对提升机的操作功能；

司机操作控制通信模块与司机操作模块连接，用于实现司机操作模块的通讯控制；

井底信号操作模块通过井底信号控制通信模块与司机操作模块连接，用于模拟显示提升机设备的工作状态；

井底信号控制通信模块与井底信号操作模块连接，用于实现井底信号操作模块的通讯控制。

进一步，司机操作模块包括2个操作手柄，20个控制按钮，36个指示灯，1个液晶屏；

2个操作手柄分别实现刹车、调速控制，20个控制按钮分别实现后备模式、自动模式、手动模式、井筒检查模式、首绳检查模式、尾绳检查模式六类工作模式的各种控制功能，36个指示灯反映各种提升状态，1个液晶屏内模拟显示各种静态、动态提升参数和速度图、力图各种工作曲线。

本发明的另一目的在于提供一种仿真操作模块的设计方法，该仿真操作模块的设计方法包括以下步骤：

建立罐笼提升系统部分实体模型并完成系统初次装配，同时利用ADAMS与Pro/E之间图形数据的无缝连接技术将系统部分模型成功导入ADAMS仿真平台；

利用ADAMS宏程序完成了相应钢丝绳创建；

通过对虚拟样机模型进行运动学及动力学仿真分析，获取主轴角速度及角加速度、罐笼运行高度、速度、加速度重要运动学曲线，提升系统拖动力及主轴功率消耗动力学曲线。

进一步，利用ADAMS宏完成了相应钢丝绳创建的方法为：1)拍照片；2)建立三维模型；3)导入模型。

本发明提供的煤矿主井提升用虚拟实训操作系统，通过虚拟现实、三维动画、计算机控制等技术，按照1：1制作设备操作台，再现井下设备操作环境，对设备工作原理、动作进行仿真，将井下设备搬到实验室，也可以实现设备的多人协同操作，根本上改变了煤矿设备操作的培训模式。本发明旨在开发煤矿主井提升系统虚拟实训操作台，用于煤矿主井提升系统仿真培训，可以实现提升机司机、井底煤仓信号工的协同模拟训练，直观性强，培训效果好，降低了培训成本。此外，本发明结构简单，操作方便，实现了提升机司机、井底煤仓信号工的协同模拟训练。

本发明的优益效果：

1、培训手段新，效果良好，采用3D仿真技术，模拟真实操作环境，实现人机交互操作，对提升系统的操作技术要求、基本结构、工作原理、故障处理等都能在模拟的三维环境下，实现提升机司机、井底信号工进行协同模拟操作，该发明采用先进的虚拟现实技术、人机交互等先进技术，培训手段新，直观性强，能有效提高培训效果；