SGMK21 掘进机智能操作模拟装置.docx

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1、SG-MK21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（2016） 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

2、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，又保隙了整 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（2016） 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KI）掘进机

3、安全操作（简称K2）组卷方式，由Kl, K2两个科目组成试卷。考试成绩总分为100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 20Omm,长300

4、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IoOmm的伸缩行 程。截割电机电压22C)V,功率25W。(2)铲板部铲板部是由铲板木体、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220V,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采用焊接工艺连接在 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、铲板木体组 成，铲板通过伸缩油缸使铲板向上抬起300mm,油缸伸缩行程80mm。

5、(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220V,功率25W(4)本体部本体部位于机体的中部，主要由同转台、同转支承、木体架、销轴、套、连接螺栓等组成。 各件主要采用焊接结构，与各部分相联接起到骨架作用。Pl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木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

6、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 带采用丝杠调整张紧。(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。各件主要采用 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。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

7、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)主泵采用单泵，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。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。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

8、设计，采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。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。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AC220V,二次侧为DC12V。 控制回路：控制同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 .功能运载。切割臂：上、中、下；左、中、右

9、；伸、中、缩。切割头的旋转。星轮的旋转。机体的移动：前进、停止、后退；左转、右转。照明。前铲：升、中、落。后撑：上、中、下。实现机教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380V工作液压0.6MPa安全阀卸载压力5-6Mpa总功率7.5KW总重IOOoKG行走速度1020mmin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：3300mm900mm 1300mm2、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

10、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 478 (H)269.5 (V)分辨率 1920*1080 PVGA输入、输出外接电脑VGA输入，内部电脑VGA输出(投影仪等)HDMl输入、输出 外接电脑HDMl输入，内部电脑HDMl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1080P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梳状流波器3D COMB

11、filter (3D滤波降噪)使用寿命 50000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GA4502013台式居民身份证阅读器通用技术要求，兼容ISC)14443 (TypeB) 标准；2：读卡响应速度：vis；3：阅读距离:030m

12、m；4：电源规格:USB(DC 5V)；5：工作频率:13.56MHZ (fc)；6：使用环境：工作温度：045；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

13、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

14、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。（Io）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KI）作业环境安全检查（简称Kl-l）运行装置安全检查（简称Kl-2）试运转安全操作（简称Kl-3）掘进机安全操作（简称K2）开机安全操作（简称K2l）截割安全操作（简称K22）停机安全操作（简称K23）收工安全操作（简称K24）可满足技能培训。五、总体规格规格：3300mm900mm 1300mm