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煤矿全液压钻机虚拟操控与远程监测系统研发

刘睿全  
【摘要】:煤矿全液压钻机在矿井瓦斯抽放、地质勘探、探放水、灭火等方面应用广泛。目前煤矿全液压钻机大部分仍是机械动力,液压控制,仅有少数钻机设备实现了自动化、智能化操作,这是我国煤矿井下钻机设备的主要问题。传统的钻进过程,操作者仅能根据压力表和返液的变化进行钻进操作决策,难以保障设备安全,且对操作人员培训难度大,操作不规范导致孔内事故频发,导致后继维护成本很高。针对煤矿井下钻机自动化监控需求和钻机人员培训,本文利用虚拟现实(Virtual Reality,VR)技术、计算机技术、检测与控制技术以及钻机钻进工艺,研究了一种煤矿全液压钻机虚拟操控与远程监控系统,旨在实现全液压钻机的远程可视化自动监控和虚拟操控培训。针对全液压钻机远程监控面临的问题,对国内外钻进自动化技术和可视化监控技术进行分析,提出一种基于VR的煤矿全液压钻机虚拟操控与远程监测系统的解决方案。针对钻机操作过程不直观、操控决策培训难度大等问题,对钻进施工原理,以及钻进工况参数表征机理进行分析研究,设计一种煤矿全液压钻机虚拟培训平台,通过多媒体动画、虚拟拆装和虚拟操控多种方式,提升钻机操作人员的操作水平,为基于虚拟现实的钻机可视化操控奠定基础。在钻进虚拟培训系统基础上,设计一种煤矿全液压钻机监控系统,通过钻进工艺和钻机设备控制需求分析,增加真实钻进参数采集与显示,钻进操控及各子系统接口,并对完成煤矿钻进工况监测数据的融合处理,为钻进虚拟操控提供决策支持。最后进行验证。实验表明,系统运行稳定,指令发送与数据读取准确,虚拟操控效果真实流畅。该系统的研发,对虚拟现实技术在煤矿井下的探索和应用具有重要意义,为实现煤矿钻进的自动化、智能化提供了新思路。


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