[发明专利]潜孔钻机有线/无线遥控系统装置

说明书

一、所属技术领域

本发明涉及一种应用于地面、矿井井下、隧道等场合的潜孔钻机控制技术和控制方法。

二、背景技术

目前，国内外对潜孔钻机的控制方式主要有以下3种：

1.驾驶室集中控制：在驾驶室集中控制方式中，潜孔钻机的打钻、接钻、定位等动作由潜孔钻机上驾驶室内的集中控制台进行控制。操作员坐在驾驶室中，操作钻机上集中控制台上的手柄，实现对潜孔钻机的控制。在这种方式中操作者远离钻孔操作面，且驾驶室视线受到阻挡，不能清楚观察操作面的具体尺寸和钻孔位置，操作不方便，精确度受到视线影响。

2.车载集中控制：在车载集中控制方式中，潜孔钻机上没有驾驶室，而仅仅装配了一个集中控制台。操作者站在钻机旁边，通过操作钻机上的控制台手柄来控制钻机的各种动作和功能。此方式同样远离操作面，且由于钻探作业过程中灰尘、光线影响，很难看清前方工作状况。或者作业人员需要观察完前方情况之后，再回到钻机旁边进行操作，工作效率较低。

3.线缆集中控制：在线缆控制方式中，通过一根多芯线缆连接潜孔钻机和控制端。钻机操作者可以远离潜孔钻机，通过线缆集中控制端来操作潜孔钻机的各种动作和功能。但此种方式需要在控制端和钻机之间铺设一条多芯电缆，首先，该电缆一般比较粗，移动时拖动困难，行动不便；其次，现场作业环境复杂，地面往往堆积很多矿石、岩石、瓦砾，电缆容易夹在其中，拖动困难；再者，电缆在现场环境容易磨损，折弯，导致电缆出线故障、控制系统瘫痪；最后，电缆一般长度有限，不能将控制端移动到任意位置。

总之，现有的这些控制方式，都是基于有线的控制方式，无法实现无线视距内甚至远程的无线遥控控制，操作不够灵活，存在安全隐患，工作效率比较低；而且所有操作均需要人工判断，不能实现接杆、卸杆、定位等的智能化、连续化、自动化控制。

三、发明内容

为了克服现有潜孔钻机控制方式操作不便、安全性差、效率低等缺点，本发明提供了一种潜孔钻机有线/无线遥控系统装置，该装置所采用的方法不但提高了打钻操作安全系数和钻孔精度，而且可以实时监控钻机状态，从而实现了打钻智能化、连续化、自动化控制。

本发明所采用的技术方案是：潜孔钻机有线/无线遥控系统装置主要包括四个部门，分别是车载接收单元、手柄控制单元、液压系统接口单元和电气接口单元，本装置可工作于三种工作模式：有线控制、无线视距控制和无线远程控制。

1.有线控制模式

当电气接口单元工作模式旋钮旋转到有线控制模式时，潜孔钻机工作于有线控制接口方式。在此模式中，车载接收单元和手柄控制单元通过多芯控制电缆相连接，手柄控制发出的控制信号通过电缆发送到车载接收单元，而车载接收单元控制相应电气接口和液压系统接口单元执行动作，实现对潜孔钻机的控制。

2.无线视距遥控

在无线视距工作模式中，手柄控制单元可在视距范围内通过无线电磁波向车载接收单元发送控制指令。此时，手柄控制单元和车载接收单元工作Ad Hoc模式，两者组成无线通信网络，建立无线通信链接，互相收发信息。

3.远程无线遥控

基于WIFI无线通信网络，手柄控制单元可远离车载接收单元，实现远程对潜孔钻机的控制。为了及时获得现场信息，在潜孔钻机的前方工作区安装两个网络视频摄像头，在钻机后部安装一个网络视频摄像头，同时，在远程控制中心配置两台液晶显示屏，从而实现远程的无线遥控控制。

本发明的有益效果是：

1.提高了打钻操作安全系数

使用本套系统对钻机进行操作时，操作者完全脱离钻机驾驶舱束缚，可以在钻机周围的安全位置自由活动。一旦工作环境周围出现危险，如岩壁崩塌等状况，操作者可以迅速地撤离现场，节省了逃离座舱所需要的时间，人身安全更有保障。

2.提高了钻孔精度

使用本套系统对钻机进行钻孔时，操作者可以选择从不同角度观察钻孔操作面，可以多方位观察钻孔的位置、角度、深度，解决了在驾驶室中视线受机体阻挡的问题，全面提高钻孔精确度。

3.提高了工作人员操作灵活度

使用本套系统对钻机进行操作时，手柄单元随着操作者自由移动，任何位置随时都可以进行操作，没有有线线路的限制，也没有固定操作端的限制，充分体现了无线设备便携的特点。

4.可以实时监控钻机状态