DBV-25掘进机智能操作模拟装置

一、概述为认真贯彻国家煤矿安全监察局煤安监行管〔〕19号“煤矿特种作业安全技术实际操作考试标准”，推进煤矿特种作业实操考试顺利实施，设计制造目前市场最前沿的设备。掘进机智能操作模拟装置以仿真掘进机为本体，与智能考试系统连接，对学员进行培训和考核。考核完毕后，系统自动打分，并上传至考试终端，对信息进行综合管理。能够完整的体现整个掘进作业标准的检查和操作工作流程，让学员真实的学到井下掘进工作的各种行为规范和技术技能。实现虚拟场景与仿真掘进机互动，画面与操作一一对应，既有沉浸感，又有交互性，并伴随场景音效，光效。掘进机智能操作模拟装置系统完整，既能满足考核，又能满足技能培训。具有独立性，即：在关闭电脑考核模式下，设备正常运转，不影响技能培训。设备大小符合实操考核要求，能保持与现场一致的动手操作，所选用生产原材料能满足设备的耐用性。管理设备可随时远程进入考生设备，对考生操作状况进行及时监督，考试结束系统自动评分并上传成绩，既解决了现实中无法提供足够的场所、设备、考题等一系列问题，又保障了整个考试过程的安全。二、设计依据及标准掘进机智能操作模拟装置设计依据：国家煤矿安全监察局印发煤矿特种作业安全技术实际操作考试标准（煤安监行管〔〕19号）之煤矿掘进机操作作业安全技术实际操作考试标准掘进机作业前安全检查（简称K1）掘进机安全操作（简称K2）组卷方式，由K1，K2两个科目组成试卷。考试成绩总分为分，80分以上为合格。考试时间:不大于为30分钟。三、系统构成及功能（一）掘进机操作作业硬件：1、仿真掘进机：仿真掘进机按实物仿真制作，能清楚的显示掘进机外观形状和运作过程，同时直接反映该设备操作程序及安全防范措施。电动演示各系统的工作原理，仿真模拟实际操作。主体采用金属制作，设备表面金属烤漆。1.构成主要由截割部、铲板部、第一运输机、本体部、行走部、后支撑部、液压系统、喷雾系统、电气系统组成。（1）截割部截割部由截割头、伸缩部、截割减速电机等组成。截割头为圆锥台形，截割头最大外径为mm,长mm，在其圆周分布18把镐形截齿，截割头通过单键槽和轴套与主轴相联。伸缩部位于截割头和截割减速机中间，通过伸缩油缸使截割头具有mm的伸缩行程。截割电机电压V,功率25W。（2）铲板部铲板部是由铲板本体、侧铲板、铲板驱动装置、从动轮装置等组成。通过两个减速电机驱动星轮，单台减速电机电压V,功率25W，把截割下来的物料装到第一运输机内。铲板部是用两个减速电机分别驱动星轮实现耙装运动的。两侧铲板与铲板本体釆用焊接工艺连接在一起，铲板顶尖在铲板油缸作用下可实现向上抬起，向下卧底。铲板由侧铲板、铲板本体组成，铲板通过伸缩油缸使铲板向上抬起mm，油缸伸缩行程80mm。（3）第一运输机第一运输机位于机体中部，是双边链刮板式运输机。运输机由前溜槽、后溜槽、刮板链组件、张紧装置、驱动装置等组成；前、后溜槽采用卡槽联接。由减速电机驱动链轮，通过圆环链，实现模拟运输作业。驱动装置电压V,功率25W（4）本体部本体部位于机体的中部，主要由回转台、回转支承、本体架、销轴、套、连接螺栓等组成。各件主要釆用焊接结构，与各部分相联接起到骨架作用。回转台上部耳孔与截割电机相连、下部耳孔与截割升降油缸相连，通过回转支承及升降油缸来控制截割范围。本体架前部耳孔与铲板本体及铲板油缸相连接，由油缸控制铲板的抬起及下卧。本体的右侧装有液压系统的泵站，左侧装有操纵台，内部装有第一运输机，在其左右侧下部分别装有行走部，后部装有后支承部。（5）行走部行走部有平衡轮、张紧轮、辅助轮、驱动轮组成，采用两台液压马达驱动履带实现行走。履带釆用丝杠调整张紧。（6）后支撑部后支承部由支架、后支承架体、支承腿、联接架、销轴、衬套、螺栓等组成。各件主要釆用焊接结构，组装一起与本体部联接。后支承采用油缸驱动，行程80mm。（7）液压系统液压系统包括液压油箱、主泵、多路阀、液压先导操纵台、液压马达、油缸、冷却器以及各油管总成、胶管总成、接头、密封件，压力表等。①液压系统的功能1）液压油箱设计容积12L,装有呼吸器、主回油过滤器、液位计等液压辅件。2）行走马达为轴向柱塞马达，通过行走液压马达驱动整机行走。3）驱动油缸实现截割头的上、下、左、右移动及伸缩。4）星轮马达在减速电机的驱动下，带动星轮转动。5）一运马达在减速电机的驱动下，带动一运转动。6）驱动油缸实现铲板的升降和后支承腿的升降。7）主泵釆用单泵，为主油路及控制油路提供液压油源。8）主阀位于操纵台内，在先导阀的操作控制下使各个执行机构产生相应动作。②油泵和液压马达泵站是由2.2KW电机驱动，通过油泵将压力油分别送到截割部、铲板部、行走部、后支承部的各液压马达和油缸。本机共有9个主油缸,设有泄压安全阀。③操纵台操纵台下装有一组七联，通过手柄完成各油缸及液压马达的动作。本操纵台为我公司独立自主研发，根据人体工程学设计，釆用全套品牌手柄及阀组，外形美观，操作舒适，性能可靠，安装维修方便。④油缸的过负荷保护为防止油缸过负荷而造成的损坏，在各换向阀内部附带有过载溢流阀。（8）喷雾系统采用灯光模拟喷雾系统（9）电气系统电气系统有电控箱、单片机控制系统、驱动系统、执行元件、控制回路等组成。①控制电源：控制电源，主要为电气控制系统提供所需的工作电源。一次侧为ACV,二次侧为DC12V。②控制回路：控制回路是以单片机为核心，它接受各输入元器件的状态信息，通过编程计算，对所控制的元器件发出动作指令，实现对设备的逻辑控制。为了安全可靠，在控制回路中增设了中间继电器。2.功能①运载。②切割臂：上、中、下；左、中、右；伸、中、缩。③切割头的旋转。④星轮的旋转。⑤机体的移动：前进、停止、后退；左转、右转。⑥照明。⑦前铲：升、中、落。⑧后撑：上、中、下。⑨实现机载瓦斯断电仪的报警和断电。3.技术指标名称技术指标工作电压V工作液压0.6Mpa安全阀卸载压力5-6Mpa总功率7.5KW总重0KG行走速度10-20m/min爬坡能力±30度切割壁摆动角度左右30度材质模型主体为钢结构缸类型金属液压缸，外表处理防瓷烤漆电器标准国标配置操作台面板UV材质4.规格仿真掘进机规格：3mm×mm×1mm2、智能控制部分：采用21.5英寸高清液晶触摸显示器，以触摸代替鼠标的形式，脱离电脑操作的限制，增加人机交互的真实感。显示器自带音响系统，音量可自行调节，提供清晰声音效果的同时，避免多台设备同时工作时互相产生干扰。（1）显示部分：屏类型LED背光液晶屏A规尺寸21.5英寸(16:9)显示区域(H)×.5(V)分辨率*PVGA输入、输出外接电脑VGA输入，内部电脑VGA输出（投影仪等）HDMI输入、输出外接电脑HDMI输入，内部电脑HDMI输出触摸功能全新投射式电容屏，10点触摸，支持多点手势；显示PC全高清HDMI信号P触摸技术投射式电容技术（电容触摸屏）触摸点数标配10点触摸,可实现放大缩小图片等多点触摸功能电源接口12V梳状滤波器3DCOMBfilter（3D滤波降噪）使用寿命小时（2）主机部分：采用内嵌式一体机，主机均采用品牌主机，i5四核高频处理器，8G内存，在保证系统运行稳定，硬件安装牢固可靠的基础上，充分发挥本系统的高质量三维场景画面，为用户提供更高质量的交互操作画面。（3）二代身份证识别设备：在进行考核操作时，需要使用身份证验证系统进行身份确认，验证成功后，可进入考核系统，在考核完成后，可将身份信息考核成绩，一起存储并打包上传到服务器，做综合管理。1：符合GA-台式居民身份证阅读器通用技术要求，兼容ISO（TypeB）标准；2：读卡响应速度：1s；3：阅读距离:0～30mm；4：电源规格:USB(DC5V)；5：工作频率：13.56MHZ（fc）；6：使用环境：工作温度：0℃～45℃；相对湿度：20%～80%RH；7：推荐平台：WIN7/WIN10（二）掘进机操作作业软件：系统软件主体包含以下模块：教学模式，训练模式，考核模式。均依据掘进机操作作业安全技术实际操作考试标准进行设计。（1）软件场景中的素材均根据煤矿掘进机、综掘工作面场景1:1比例进行建模设计制作，严格按照考试标准进行设计。（2）软件系统具有设计合理，运行稳定可靠，数据传输高效稳定，互动操作响应迅速，操作简单，安全环保等特点。（3）虚拟场景与硬件系统互动，画面与操作一一对应，并伴随响应的场景音效，光效，以及必要的语音文字提示。（4）系统本身满足掘进机操作作业基础规范要求，可进行掘进机的前进后退，掘进机转台大臂控制，掘进机铲板和后支撑的升降，刮板输送机，第二运输机等运输系统的仿真模拟操作。（5）训练模式下，系统会以声光，文字，图标的形式，对每一步进行操作引导，考核项目讲解，操作提示，错误纠正，实现“无老师化”的训练模式。（6）考核模式下，系统除了提供必要的语音文字引导外，不会提供涉及具体考试内容的提示，全凭操作人员训练和对考试标准的记忆，完成全部考核题目，并在考核完成后，可将身份信息和考核成绩，上传并储存至服务器，对信息进行综合管理。（7）训练和考核过程，提示检查环境时，使用手指点击触摸屏的形式，检查三维场景中的检查点。（8）在训练和考核过程中，需要动手操作开关按钮等控制部分时，使用掘进机操作平台上的开关按钮，以及高仿真的掘进机操作手柄，完成对应操作。（9）考核过程中，若连接考核终端管理系统，则在管理平台上，可对当前考核画面进行远程查看和控制。(10)软件系统连接到考核管理平台，可对考试人员进行综合管理。管理功能包括人员信息采集，人员工种，单位等参数设置，考核安排，考试信息存储，考核状态监控，考试信息查阅，打印，删除，增加，修改。四、可实操的科目及内容掘进机作业前安全检查（简称K1）作业环境安全检查（简称K1-1）运行装置安全检查（简称K1-2）试运转安全操作（简称K1-3）掘进机安全操作（简称K2）开机安全操作（简称K2-1）截割安全操作（简称K2-2）停机安全操作（简称K2-3）收工安全操作（简称K2-4）可满足技能培训。五、总体规格规格：3mm×mm×1mm

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