[发明专利]一种煤矿井下用顶管救援装备控制系统及控制方法

说明书

本发明涉及煤矿井下灾后救援技术，一种煤矿井下用顶管救援装备控制系统，包括数据交换总线、以及分别和数据交换总线信号连接以形成数据交换的主顶控制器、机内控制器、中继控制器、监控单元和无线遥控单元，用于解决传统顶管装备应用于煤矿灾后救援领域其控制系统水土不服的问题，是煤矿井下坍塌巷道救援通道快速构建技术的重要的组成部分。本发明还提供一种煤矿井下用顶管救援装备控制方法。

技术领域

本发明涉及煤矿井下灾后救援技术，特别是煤矿井下灾后救援通道快速构建顶管装备用安全、高效控制系统。

背景技术

煤矿瓦斯爆炸、顶板垮塌等煤矿常见灾害均具有突发性、灾难性、破坏性等特点，一旦事故发生，矿井系统遭受严重破坏，会造成安全通道堵塞、通风系统破坏、严重缺氧，导致大量人员伤亡。坍塌巷道的灾后救援本身不仅在时间上具有紧迫性，还需要考虑安全、快速、高效等多方面影响因素。目前，国内外还没有应用顶管机在煤矿井下垮塌巷道构建救援通道的案例，传统顶管装备控制系统应用于煤矿救援领域时，存在诸多缺陷。

其一，传统顶管装备控制系统不具备环境监测和救援人员生命体征监测功能，无法保证救援行动的安全性。

其二，由于传统围岩界面与垮塌巷道环境的巨大差异，传动顶管装备控制系统不具备煤矿井下垮塌巷道异常工况快速识别能力。

其三，传动顶管装备控制系统采集数据量少，通讯实时性低，抗干扰能力差，无法满足顶管救援装备整机高度信息化实时通讯和鲁棒性的要求。

传统顶管装备应用于煤矿，其控制系统不具备环境监测功能、生命体征监测功能、异常工况识别功能，无法满足快速、安全、高效的救援需求，同时传统顶管装备控制系统网络架构层次较低，数据通讯多采用轮询类通讯方式，传输数据量小，实时性低，抗干扰能力差，极易出现故障。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出的一种煤矿井下用顶管救援装备控制系统解决传统顶管机无法实时监测环境参数、无法监测救援人员生命体征、无法识别异常工况、数据传输速率慢、抗干扰能力差等问题。同时本发明还提供了一种煤矿井下用顶管救援装备控制方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种煤矿井下用顶管救援装备控制系统，其用于控制设置在工作巷道内的煤矿井下用顶管救援装备，煤矿井下用顶管救援装备具有主顶油缸、用于驱动主顶油缸工作的主顶液压泵站、中继环、用于驱动中继油缸工作的中继液压泵站、用于驱动中继环工作的中继液压油缸、机头、用于驱动机头工作的机内液压泵站和用于驱动机头顶入方向的纠偏油缸；煤矿井下用顶管救援装备控制系统包括数据交换总线、以及分别和数据交换总线信号连接以形成数据交换的主顶控制器、机内控制器、中继控制器、监控单元和无线遥控单元，其中

主顶控制器具有分别与其信号连接的监控单元的操作面板、环境参数检测单元、主顶状态检测单元、巷道电机驱动单元、主顶液压控制单元和刀盘调速单元；

机内控制器具有分别与其信号连接的环境参数检测单元、机内状态检测单元、机头姿态检测单元、生命体征检测单元、机内电机驱动单元、机内液压控制单元；

中继控制器具有分别与其信号连接的环境参数检测单元、中继电机驱动单元、中继状态检测单元、中继液压控制单元；

监控单元，其包括操作面板和显示器，监控单元用于获取主顶控制器、机内控制器、中继控制器的检测数据，所述操作面板的输入信号与主顶控制器连接；主顶控制器将操作面板发出对中继环和机头的控制指令发送到总线上，机内控制器、中继控制器通过总线接收到相应的指令后对煤矿井下用顶管救援装备进行控制；

无线遥控单元，由信号发射器和信号接收器组成，无线遥控单元用于无线遥控煤矿井下用顶管救援装备工作。