机械正铲挖掘机的远程操作遥控系统 

　　(73)专利权人华能伊敏煤电有限责任公司地址021130内蒙古自治区呼伦贝尔市鄂温克族自治旗伊敏河镇

　　本实用新型公开了一种机械正铲挖掘机的远程操作遥控系统,包括通过PROFINETIO通讯并采用4G和5G传输数据的设备端控制子系统和远程操作端控制子系统,设备端控制子系统包括设置在挖掘机上的设备端控制器和设备端交换机、连接在设备端控制器和设备端交换机之间的通讯模块、设置在挖掘机并连接于设备端交换机的多个终端模块,设备端控制器、设备端交换机、通讯模块、终端模块通过工业以太网连接,远程操作端控制子系统包括设置在远程操作室内的远程操作端控制器和远程操作端交换机、通过远程操作端交换机与远程操作端控制器连接的4GWiMAX基站、设置在远程操作室外的通信立杆上并指向挖掘机的定向天线。该系统实现了大型矿用挖掘机的远程操作作业。

　　1.一种机械正铲挖掘机的远程操作遥控系统,其特征在于,所述机械正铲挖掘机的远程操作遥控系统包括设备端控制子系统和远程操作端控制子系统,所述设备端控制子系统和所述远程操作端控制子系统通过PROFINETIO信息交互系统相互通讯,并且所述设备端控制子系统和所述远程操作端控制子系统之间采用4GWiMAX和5G冗余网络进行数据传输,其中,

　　所述设备端控制子系统包括设置在挖掘机上的设备端控制器和设备端交换机、连接在所述设备端控制器和所述设备端交换机之间的支持PROFINETIO协议的通讯模块、设置在挖掘机并连接于所述设备端交换机的多个终端模块,所述设备端控制器、所述设备端交换机、所述通讯模块、所述终端模块通过工业以太网连接,

　　所述远程操作端控制子系统包括设置在远程操作室内的远程操作端控制器和远程操作端交换机、4GWiMAX基站、设置在远程操作室外的通信立杆上并指向挖掘机的定向天线GWiMAX基站通过所述远程操作端交换机与所述远程操作端控制器连接。

　　2.根据权利要求1所述的机械正铲挖掘机的远程操作遥控系统,其特征在于,所述设备端控制子系统通过PROFINETIO信息交互系统将挖掘机的状态信息从所述设备端控制器完整读取到所述远程操作端控制器,所述远程操作端控制子系统通过PROFINETIO信息交互系统将控制指令从所述远程操作端控制器下传到所述设备端控制器。

　　3.根据权利要求1所述的机械正铲挖掘机的远程操作遥控系统,其特征在于,所述设备端控制器为西门子S7‑300PLC控制器,所述远程操作端控制器为西门子S7‑1500PLC控制器。

　　4.根据权利要求1所述的机械正铲挖掘机的远程操作遥控系统,其特征在于,所述多个终端模块构成全向接收天线所述的机械正铲挖掘机的远程操作遥控系统,其特征在于,挖掘机和远程操作室设置为相距3公里内。

　　6.根据权利要求1至5中任一项所述的机械正铲挖掘机的远程操作遥控系统,其特征在于,所述设备端控制器的优先级别设置为高于所述远程操作端控制器的优先级别。

　　7.根据权利要求1至5中任一项所述的机械正铲挖掘机的远程操作遥控系统,其特征在于,所述设备端控制子系统和所述远程操作端控制子系统之间设置有指令检测机构,如果指令检测机构检测到所述远程操作端控制器无法成功地向所述设备端控制器发送控制指令,则所述设备端控制器立即停止挖掘机的动作,直至所述设备端控制子系统和所述远程操作端控制子系统二者之间可正常收发指令后,所述设备端控制器恢复挖掘机的动作输出。

　　[0001]本实用新型属于采矿设备技术领域,更具体地涉及一种机械正铲挖掘机的远程操作遥控系统。

　　[0002]目前国家大力推进智能化矿山无人工作面目标,露天采矿矿车无人驾驶已在各大煤矿投入试运行。在整个开采工艺中,挖掘机设备结构庞大,控制系统复杂,目前大型矿用挖掘机还未实现远程操作作业。

　　[0003]将远程控制应用于矿业大型采掘装备实现远程控制挖掘机,从而使得驾驶员能够在集控室内操作,消除了振动、噪音及其他不利于作业的干扰,从根本上改变了电铲司机的工作环境,达到工作面少人目标,是当下矿山智能化建设的重点和实际需求。

　　[0004]本实用新型的目的是解决远程控制挖掘机的技术问题,提供一种机械正铲挖掘机的远程操作遥控系统,所述机械正铲挖掘机的远程操作遥控系统包括设备端控制子系统和远程操作端控制子系统,所述设备端控制子系统和所述远程操作端控制子系统通过PROFINETIO信息交互系统相互通讯,并且所述设备端控制子系统和所述远程操作端控制子系统之间采用4GWiMAX和5G冗余网络进行数据传输,其中,

　　[0005]所述设备端控制子系统包括设置在挖掘机上的设备端控制器和设备端交换机、连接在所述设备端控制器和所述设备端交换机之间的支持PROFINETIO协议的通讯模块、设置在挖掘机并连接于所述设备端交换机的多个终端模块,所述设备端控制器、所述设备端交换机、所述通讯模块、所述终端模块通过工业以太网连接,

　　[0006]所述远程操作端控制子系统包括设置在远程操作室内的远程操作端控制器和远程操作端交换机、4GWiMAX基站、设置在远程操作室外的通信立杆上并指向挖掘机的定向天线GWiMAX基站通过所述远程操作端交换机与所述远程操作端控制器连接。

　　[0007]优选地,在上述机械正铲挖掘机的远程操作遥控系统中,所述设备端控制子系统通过PROFINETIO信息交互系统将挖掘机的状态信息从所述设备端控制器完整读取到所述远程操作端控制器,所述远程操作端控制子系统通过PROFINETIO信息交互系统将控制指令从所述远程端控制器下传到所述设备端控制器。

　　[0008]优选地,在上述机械正铲挖掘机的远程操作遥控系统中,所述设备端控制器为西门子S7‑300PLC控制器,所述远程操作端控制器为西门子S7‑1500PLC控制器。

　　[0009]优选地,在上述机械正铲挖掘机的远程操作遥控系统中,所述多个终端模块构成全向接收天线]优选地,在上述机械正铲挖掘机的远程操作遥控系统中,挖掘机和远程操作室设置为相距3公里内。

　　[001 1] 优选地,在上述机械正铲挖掘机的远程操作遥控系统中,所述设备端控制器的优

　　[0012] 优选地,在上述机械正铲挖掘机的远程操作遥控系统中,所述设备端控制子系统和所述远程操作端控制子系统之间设置有指令检测机构,如果指令检测机构检测到所述远程端控制器无法成功地向所述设备端控制器发送控制指令,则所述设备端控制器立即停止挖掘机的动作,直至所述设备端控制子系统和所述远程操作端控制子系统二者之间可正常收发指令后,所述设备端控制器恢复挖掘机的动作输出。

　　[0013] 本实用新型的机械正铲挖掘机的远程操作遥控系统可以有效实现大型矿用挖掘机的远程操作作业,利用本实用新型的机械正铲挖掘机的远程操作遥控系统,使得挖掘机驾驶员能够在集控室内操作,消除了振动、噪音及其他不利于作业的干扰,从根本上改变了电铲司机的工作环境,达到工作面少人的目标,符合当前矿山智能化建设的要求。

　　[0014] 为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。

　　[0015] 图1是本实用新型的机械正铲挖掘机的远程操作遥控系统的构成示意框图。

　　[0017] 10‑设备端控制子系统、20‑远程操作端控制子系统、11‑设备端控制器、12‑设备端交换机、13‑通讯模块、14‑终端模块、21‑远程操作端控制器、22‑远程操作端交换机、23‑4GWiMAX基站。

　　[0018] 为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本实用新型具体实施例对本实用新型技术方案进行清楚、完整地描述。显然,所描述的实施例仅是本实用新型的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本实用新型的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本实用新型保护的范围。

　　[0019] 如图1所示,本实用新型的机械正铲挖掘机的远程操作遥控系统包括设备端控制子系统10和远程操作端控制子系统20,设备端控制子系统10和远程操作端控制子系统20通过PROFINET IO信息交互系统相互通讯,并且设备端控制子系统10和远程操作端控制子系统20之间采用4G WiMAX和5G冗余网络进行数据传输。设备端控制子系统10包括设置在挖掘机上的设备端控制器11和设备端交换机12、连接在设备端控制器11和设备端交换机12之间的支持PROFINET IO协议的通讯模块13、设置在挖掘机司机室顶部并连接于设备端交换机12的多个终端模块14,设备端控制器11、设备端交换机12、通讯模块13、终端模块14通过工业以太网连接,具体例如通过工业以太网RJ45接口连接。远程操作端控制子系统20包括设置在远程操作室内的远程操作端控制器21和远程操作端交换机22、4G WiMAX(Worldwide Interoperability for Microwave Access,全球微波互联接入)基站23、设置在远程操作室外的通信立杆上并指向挖掘机的定向天线连接。

　　[0020] PROFINET是一种用于工业自动化领域的开放式以太网标准,PROFINET IO是通过PROFINET将远程操作端控制子系统20作为一个IO站点连接到工业以太网,与设备端控制子系统10通讯,即,对于设备端控制子系统10而言,远程操作端控制子系统20是一个PROFINET IO设备,远程操作端控制子系统20遵从PROFINET协议连接到工业以太网,与设备端控制子系统10通讯并最终与设备端控制器11通讯。

　　[0021] 在本实用新型的机械正铲挖掘机的远程操作遥控系统中,设备端控制子系统10通过PROFINET IO信息交互系统将挖掘机的状态信息从设备端控制器11完整读取到远程操作端控制器21 ,远程操作端控制子系统20通过PROFINET IO信息交互系统将控制指令从远程端控制器21下传到设备端控制器11。

　　[0022] 在本实用新型的机械正铲挖掘机的远程操作遥控系统中,设备端控制子系统10和远程操作端控制子系统20之间的数据传输采用4G WiMAX与5G冗余网络,并最终实现设备端交换机12与远程操作端交换机22之间的数据信息互通。这两种数据传输模式在同车可并行冗余控制信号,当5G信号较稳定时采用5G信号,当在通讯距离较远例如2000米之外、矿区金属矿物对无线G WiMAX的信号。

　　[0023] 作为一种具体实施方式,在本实用新型的机械正铲挖掘机的远程操作遥控系统中,设备端控制器为西门子S7‑300PLC控制器。远程操作端控制器为西门子S7‑1500PLC控制器。

　　[0024] 优选地,在本实用新型的机械正铲挖掘机的远程操作遥控系统中,多个终端模块构成全向接收天线°范围的信号接收,从而适应挖掘机回转装车以及其他作业需求。

　　[0025] 优选地,在本实用新型的机械正铲挖掘机的远程操作遥控系统中,挖掘机和远程操作室相距3公里内,挖掘机位置在矿坑里,远程操作室设置在矿坑坑口的矿区集控中心。更优选地,考虑到晴天粉尘影响、雨季雨水影响以及冬季‑30℃低温影响,挖掘机和远程操作室相距2公里内。

　　[0026] 优选地,在本实用新型的机械正铲挖掘机的远程操作遥控系统中,设备端控制器的优先级别设置为高于远程端控制器的优先级别,即,设备端的挖掘机有本地操作动作时,接入本地操作信号,屏蔽远程端操作信号。

　　[0027] 优选地,在本实用新型的机械正铲挖掘机的远程操作遥控系统中,设备端控制子系统和远程操作端控制子系统之间设置有指令检测机构,如果指令检测机构检测到远程端控制器无法成功地向设备端控制器发送控制指令,则设备端控制器立即停止挖掘机的动作,直至设备端控制子系统和远程操作端控制子系统二者之间可正常收发指令后,设备端控制器恢复挖掘机的动作输出,由此在设备端控制器与远程端控制器之间建立了完整的信号心跳监测机制,当远程端控制器宕机时,设备端进入安全停车模式。

　　[0028] 本实用新型的机械正铲挖掘机的远程操作遥控系统可以有效实现大型矿用挖掘机的远程操作作业,利用本实用新型的机械正铲挖掘机的远程操作遥控系统,使得挖掘机驾驶员能够在集控室内操作,消除了振动、噪音及其他不利于作业的干扰,从根本上改变了电铲司机的工作环境,达到工作面少人的目标,符合当前矿山智能化建设的要求。

　　[0029] 需要说明的是,在本文中,诸术语“包括”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明

　　确列出的其他要素,或者是还包括为这种物品或者设备所固有的要素。同时,本文中使用的术语“连接”等应做广义理解,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,可以是直接相连,也可以通过中间部件间接相连,可以是物理连接,也可以是网络或无线] 还需要说明的是,以上实施例仅用于说明本实用新型的技术方案,而非对其限制,尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解,其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换,而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型的范围。