一种采煤机操作技能培训系统的制作方法

本发明属于采煤机技术领域，尤其涉及一种采煤机操作技能培训系统。

背景技术：

采煤机以工作机构把煤从煤体上破落下来(破煤)并装入工作面输送机(装煤)的采煤机械。采煤机的切割准确度会影响采煤的安全性和采煤品质，因此需要采煤机操作人员准确的控制采煤机滚筒的切割位置。

因煤矿井下环境的特殊性，采煤机等大型采煤设备的操作无法在井下实时展开培训。在地面搭建井下工作环境，通过真实的设备操作对工作人员进行培训和考核是目前采煤机技工培养的主要方式。但是，目前国内采煤机司机人为采用棉绳等制作假顶，假顶以下的采高由培训人员凭个人感觉目测，人为感官因素影响较大，无法做到科学、准确的指导培训工作的进行。

因此，亟需一种采煤机操作技能培训系统。

技术实现要素：

本发明提供了一种采煤机操作技能培训系统，用以实现科学、准确的进行采煤机操作技能的培训工作。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：提供了一种采煤机操作技能培训系统，该系统包括：磁性传感器、测距传感器、上位机模块、控制模块、指示模块；

所述磁性传感器，安装在采煤机运动轨道上，用于采集采煤机的运动位置；

所述测距传感器，安装在采煤机滚筒上，用于采集所述采煤机滚筒的截割高度；

所述上位机模块，内部设有工控程序，用于发出控制信号，并显示所述运动位置和所述截割高度；

所述控制模块，内设位置与预设截割高度数据库，与所述磁性传感器、测距传感器和所述上位机模块通讯连接，用于根据所述控制信号控制磁性传感器、测距传感器进行所述运动位置和所述截割高度的采集，并接收所述运动位置和所述截割高度，根据所述数据库处理判断所述截割高度是否在对应运动位置预设截割高度范围内然后发出指令信号，其中，当所述截割高度在对应运动位置处预设截割高度范围内时，则用于发出第一指令信号，当所述截割高度不在所述预设截割高度范围内时，则用于发出第二指令信号；

所述指示模块，与所述控制模块通讯连接，用于接收所述指令信号并显示所述运动位置、所述截割高度和发出提醒信号，当所述指示模块接收到所述第一指令信号时，则发出第一提醒信号，当所述指示模块接收到所述第二指令信号时，则发出第二提醒信号。

优选地，所述系统还包括速度传感器，所述速度传感器，安装在采煤机运动轨道上，用于采集采煤机在运动轨道上的运动速度。

优选地，所述控制模块包括：plc可编程控制器、以太网单元、隔离栅、继电器模组、语音单元、电源；

所述plc可编程控制器，设有培训或考核逻辑程序，用于进行判断命令和发出指令信号；

所述以太网单元，用于实现所述plc可编程控制器与所述上位机模块的信息、指令传递；

所述隔离栅，用于将所述plc可编程控制器与所述磁性传感器、所述测距传感器、所述速度传感器隔离；

所述继电器模组，用于将所述指令信号转化为光电信号；

所述语音单元，用于控制指示模块发出声音；

所述电源，用于为所述磁性传感器、所述测距传感器、所述速度传感器、所述隔离栅、所述继电器模组、所述语音单元提供工作电压。

优选地，所述指示模块包括：指示灯、喇叭、led显示屏；

所述指示灯，与所述继电器模组连接，用于指示采煤机滚筒的截割高度；

所述喇叭，用于发出声音提醒；

所述led显示屏，用于显示所述截割高度、运动位置。

优选地，所述控制模块还被配置为用于控制所述速度传感器进行运动速度的采集，并接收所述运动速度然后发送到所述上位机模块显示。

优选地，led显示屏还用于显示所述运动速度。

优选地，所述上位机模块为计算机、移动智能设备。

基于上述实施例可见，本发明实施例提供的一种采煤机操作技能培训系统，通过磁性传感器、测距传感器和速度传感器分别对采煤机的运动位置、截割高度信号进行采集，控制模块根据位置与预设截割高度数据库对采煤机的截割高度进行判断，当截割高度在对应位置处的预设截割高度范围内时，指示模块发出第一提醒信号，当截割高度不在预设截割高度时，指示模块发出第二提醒信号。这样采用信号采集代替了人工的观察，实现了科学、准确的评估采掘操作的是否顺利进行。另外，采用发出提醒信号的形式，也给操作人员以提醒，以便更好的指导采掘操作动作。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

为了更清楚地说明本发明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，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种采煤机操作技能培训系统组成示意图；

图2为本发明实施例提供的一种采煤机操作技能培训系统控制模块组成示意图；

标号说明：1-磁性传感器，2-测距传感器，3-上位机模块，4-控制模块，5-指示模块，6-速度传感器，41-plc可编程控制器，42-以太网单元，43-隔离栅，44-继电器模组，45-语音单元，46-电源。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都应当属于本申请保护的范围。

图1为本发明实施例提供的一种采煤机操作技能培训系统组成示意图。如图1所示，该培训系统包括磁性传感器1、测距传感器2、上位机模块3、控制模块4、指示模块5、速度传感器6。

采煤机以工作机构把煤从煤体上破落下来(破煤)并装入工作面输送机(装煤)的采煤机械。采煤机的切割准确度会影响采煤的安全性和采煤品质，因此需要采煤机操作人员准确的控制采煤机滚筒的切割位置，又因为采煤机运动到不同位置时对应要求的切割位置也会有所不同，所以需要根据司机需要采煤机的运动位置随时调整采煤机滚筒的截割高度。为了模拟井下煤层截面和对学员的高水平培训，本申请实施例在不同位置处相应的都设置三组采高水平，其中第一水平与第二水平间距为30mm，第二水平与第三水平间距50mm，需要说明的是不同位置处三个采高线的距离差不变，但是相对于地面的高度有所不同，以更好地模拟井下不同操作位置对应不同的最佳截割高度。低于第一水平为采高不够，高于第一水平低于第二水平为完美操作，高于第二水平低于第三水平为采高超限，高于第三水平为操作失败。采高水平数目的设置与两采煤水平之间的距离的设置可以根据培训的实际需要进行相应的调整，例如，对学员进行高水平培训时可以将采高水平多设置几个，要求较低时可以将两采高水平之间的距离设置的大一些。磁性传感器1，安装在采煤机运动轨道上，用于采集采煤机的运动位置。测距传感器2，安装在采煤机滚筒上，用于采集采煤机滚筒的截割高度。截割高度采煤机进入到运动轨道开始切割操作时，磁性传感器1采集采煤机的运动位置，并将运动位置信号发送到控制模块4，控制模块4根据运动位置信号调取位置与预设截割高度数据库内对应的预设截割高度数据。测距传感器2采集采煤机滚筒的截割高度，并将截割高度信号发送到控制模块4，控制模块4根据预设截割高度判断实际截割高度是否在预设截割高度范围内。

采煤机在矿井下操作时由于环境的复杂，需要严格控制采煤机的运动速度，以保证井下操作的安全性。为解决以上技术问题，本申请提供优选地实施例，培训系统还包括速度传感器6，速度传感器6安装在采煤机运动轨道上，用于采集采煤机在运动轨道上的运动速度，并将运动速度信号发送到控制模块4。

上位机模块3内部设有工控程序，用于发出控制信号，并显示运动位置和截割高度。上位机模块3是指可以直接发出操控命令的计算机，本申请实施例中上位机模块3为计算机、移动智能设备，也是用来发出控制信号，对应的被控制对象为控制模块4。上位机模块3与控制模块4通讯连接，上位机模块3从控制模块4处读取并显示采煤机的运动位置、运动速度和采煤机滚筒的截割高度。

控制模块4内设位置与预设截割高度数据库，与磁性传感器1、测距传感器2和上位机模块3通讯连接，控制模块4接收上位机模块3发出的控制信号，结合控制模块4自身设置有的逻辑程序，和根据控制信号控制磁性传感器1进行采煤机运动位置信号的采集以及控制测距传感器2进行采煤机滚筒截割高度信号的采集。磁性传感器1采集的采煤机运动位置信号以及测距传感器2采集的采煤机滚筒截切高度信号截割高度发送到控制模块4，控制模块4接收到运动位置和截割高度信号，将信息反馈给上位机模块3上显示。同时，控制模块4根据位置与预设截割高度数据库处理运动位置和截割高度然后发出指令信号，其中，当截割高度在对应运动位置处预设截割高度范围内时，则用于发出第一指令信号，当截割高度不在预设截割高度范围内时，则用于发出第二指令信号。为了信号更加稳定控制模块4还将指令信号转换为光电信号。对于预设范围的确定可以根据培训的实际需要进行相应的调整，另外也可以设置不同等级的预设范围以进行更加详细的操作等级的区分，例如对于新手学员，可以将预设范围适当的扩大，只要能基本完成动作即可；对于上岗技能考核阶段则可以将预设范围设置不同等级，以便更好的区别不同人员的操作水平的差别。需要说明的是，针对预设范围的等级数，对应的第一指令信号和第二指令信号也可以相应的进行更加细分的划分，例如将第一指令信号划分为一级、二级、三级等。对于采煤机则通过设置的不同的采煤水平线来评估学员的操作水平，低于第一水平为采高不够，高于第一水平低于第二水平为完美操作，高于第二水平低于第三水平为采高超限，高于第三水平为操作失败。

控制模块4还被配置为用于控制速度传感器6进行运动速度的采集，并接收运动速度然后发送到上位机模块3显示。

为了提高本申请实施例系统的可靠性、准确性、稳定性。图2为本发明实施例提供的一种采煤机操作技能培训系统控制模块组成示意图。如图2所示，该培训系统的控制模块4包括plc可编程控制器41、以太网单元42、隔离栅43、继电器模组44、语音单元45和电源46。plc可编程控制器41设有培训或考核逻辑程序，用于根据数据库处理判断截割高度是否在对应运动位置预设截割高度范围内然后发出指令信号；以太网单元42，用于实现plc可编程控制器41与上位机模块3的信息、指令传递；隔离栅43用于将plc可编程控制器41与磁性传感器1、测距传感器2、速度传感器6隔离；继电器模组44，用于将指令信号转化为光电信号；语音单元45用于控制指示模块5发出声音；电源46用于为磁性传感器1、测距传感器2、速度传感器6、隔离栅43、继电器模组44、语音单元45提供工作电压。

指示模块5，与控制模块4通讯连接，用于接收指令信号并显示运动位置、运动速度、截割高度和发出提醒信号，当指示模块5接收到第一指令信号时，则发出第一提醒信号，当指示模块5接收到第二指令信号时，则发出第二提醒信号。

进一步地，指示模块5包括：指示灯、喇叭、led显示屏。指示灯与继电器模组44连接，用于指示采煤机滚筒的截割高度；喇叭用于发出声音提醒；led显示屏用于显示截割高度、运动位置、运动速度。

采煤机运动轨道设置有磁性传感器1，采煤机滚筒切割工作面设置有不同的截割高度水平高度标线，且不通过位置处截割高度高度标线会有所不同。注意此处的标线并不是实际可以观察到达的高度标尺等，是在控制模块4里设置的数据库，并通过工控程序调取，以对实际截割高度进行评价。采煤机开始操作后，磁性传感器1通过感应磁钢的位置来采集采煤机的运动位置，并将运动位置发送到控制模块4，控制模块4接收到运动位置信号后调取数据库捏对应位置处预设的截割高度数据。测距传感器2采集采煤机滚筒的截割高度，并将截割高度数据发生到控制模块4，控制模块4将实际截割高度数据与预设截割高度数据对比，然后发出控制信号。当截割高度在对应运动位置处预设截割高度范围内时，则用于发出第一指令信号，当截割高度不在预设截割高度时，则用于发出第二指令信号。对应的指示模块5通过在不同采煤高度线位置处设置有指示灯41，指示灯41用来指示采煤机滚筒的相对于采高水平线的位置。当指示模块5接收到第一指令信号时，表示实际截割高度在预设截割高度范围内，则指示模块5发出第一提醒信号，对应位置处的指示灯41亮绿色，表示“通过”，喇叭42发出第一声音提醒；当指示模块5接收到第二指令信号时，表示实际截割高度不在预设截割高度范围内，则指示模块5发出第二提醒信号，对应位置处的指示灯41亮红色，表示“错误”，喇叭42发出第二声音提醒。更具体的，当低于第一水平为采高不够，对应第一水平处的指示灯41亮红色；高于第一水平低于第二水平为完美操作，此时对应第一水平和第二水平处的指示灯41亮绿色；高于第二水平低于第三水平为采高超限，第二水平处和第三水平处的指示灯41亮红色；高于第三水平为操作失败，停止采煤机操作，第三水平处的指示灯41亮红色。

本说明书中的实施例采用递进的方式描述。各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里发明的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未发明的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由所附的权利要求指出。

需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接连接，对于相关领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。术语“包括”、“包含”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电路结构、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。在没有更多限制的情况下，有语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或顺序。另外，本文使用的术语“和\或”包括一个或多个相关的所列项目的任一的和所有的组合。

应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

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