[发明专利]一种掘进机多感知智能截割控制系统及控制方法

说明书

本发明公开了一种掘进机多感知智能截割控制系统及控制方法，包括感知单元、数采单元、主控单元、截割电机、电磁阀组、人机界面和各种仪表及传感器，感知单元与数采单元连接，数采单元与主控单元交互连接，主控单元与分别与截割电机、电磁阀组、人机界面控制连接，感知单元包括掘进机的截割部、本体部、操作台、泵站系统及电控部，各种仪表及传感器的信号通过电控部与数采单元与主控单元信息交互。解决掘进机采掘作业振动大、冲击大、频繁过载停机、盲目截割等超工况工作的问题，从而降低操作工劳动强度和技能要求，改善掘进机受力冲击强度，提升设备无故障运行时间，提升综合采掘效率，特别是解决了掘进机工作面远程无人操作条件下的智能自动截割问题。

技术领域

本发明涉及一种掘进机多感知智能截割控制系统及控制方法，属于掘进机技术领域。

背景技术

随着国民经济的快速发展，我国城市化进程不断加快，今后相当长的时期内，国内的城市地铁隧道、水工隧道、越江隧道、铁路隧道、公路隧道、市政管道等工程将需要大量的隧道施工及施工用的掘进机。

在现有技术中，掘进机采掘作业时存在以下几个问题：

1）掘进机采掘作业工况十分恶劣，煤层夹矸、断层普遍存在，结构部件、传动部件振动剧烈，导致油缸过压、结构部件过疲劳工作；

2）由于操作熟练程度差异、工况复杂多变，目前掘进机普遍存在超工况使用情况，加剧了油缸压力冲击、结构件及操作工振动冲击以及截割频繁过流保护，对人身安全造成危害，影响设备使用寿命，降低设备产能；

3）现有掘进机缺乏必要的工况条件检测，即使安装了部分检测仪表，但是对于检测数据缺少科学分析，更没有有效的控制策略，没有从根本上解决此类问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种掘进机多感知智能截割控制系统及控制方法，以解决掘进机采掘作业振动大、冲击大、频繁过载停机、盲目截割等超工况工作的问题，从而降低操作工劳动强度和技能要求，改善掘进机受力冲击强度，提升设备无故障运行时间，提升综合采掘效率，特别是解决了掘进机工作面远程无人操作条件下的智能自动截割问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种掘进机多感知智能截割控制系统包括感知单元、数采单元、主控单元、截割电机、电磁阀组、人机界面和各种仪表及传感器，感知单元与数采单元连接，数采单元与主控单元交互连接，主控单元与分别与截割电机、电磁阀组、人机界面控制连接，所述的感知单元包括掘进机的截割部、本体部、操作台、泵站系统及电控部，所述的各种仪表及传感器的信号通过电控部与数采单元与主控单元信息交互。

其中，所述截割部上的振动仪表检测该结构部横向、纵向两个方向以上的振动强度信号，压力仪表检测截割部升降油缸及伸缩油缸工作压力；

所述的本体部上的振动仪表检测该结构部横向、纵向两个方向以上的振动强度信号，压力仪表检测截割部回转油缸工作压力；

所述的操作台上的振动仪表检测该结构部横向、纵向两个方向以上的振动强度信号，压力仪表检测泵头/阀组系统工作压力；

所述泵站系统上的流量仪表检测油泵泄露量，温度和液位仪表分别检测泵站系统的液压油温度和液位；

所述电控部的振动仪表检测该结构部横向、纵向两个方向以上的振动强度信号，数采单元检测上述传感器/仪表信息，并检测系统电压、电机电流、温度等信息。

作为优选，所述的数采单元采集并存储掘进机各部位振动、压力、流量、温度、液位、电流、电压等工作状态信息，主控单元监测掘进机当前工作状态与设定工作工艺路线信息偏差，并发出控制指令，控制截割电机启停、速度切换，控制电磁阀组驱动电流或电压，调节油缸摆动及马达运转速度。