采掘设备用隔爆兼本质安全型视距遥控系统

采掘设备用隔爆兼本质安全型视距遥控系统

杜胜

（乌审旗蒙大矿业有限责任公司;鄂尔多斯，017300）

摘要：采掘设备用隔爆兼本质安全型视距遥控系统基于无线通信技术、射频遥感技术、视频传输技术等，主要应用于处于危险工作区域的机械设备，进行安全距离的实时性视距遥控操作。即操作人员携带带有视频显示的无线遥控器，距离机械设备一定范围（200米）内，实现设备的各种功能动作的操控。通过手柄操作单元和机车车载单元通过点对点方式直接建立专有通信链路。

关键词：采掘设备；无线通信；视距遥控；实时性；

1.引言

矿用本质安全型遥控发射器（以下简称遥控发射器）与矿用隔爆兼本质安全型遥控接收机（以下简称遥控接收机）构成矿用无线/有线遥控系统，用于遥控操作矿用掘进机、采煤机、凿岩机等设备[1][2] [3][4]。
    接收机与本安遥控发射器（以下简称发射器）配套使用，能够以无线、有线两种方式进行双向通信。接收机将来自发射器的控制信息以非本安的RS485方式转发给电控设备的控制器，控制器根据接收到的控制信息确定应执行的动作，并驱动执行机构。控制信息的内容是发射器键盘上操作部件的状态，包括急停等38个开关信号和左右履带行走2个模拟信号。另一方面接收机也可以将电控设备控制器的指令转发给发射器，控制发射器上发光管的指示，最多可控制32个指示灯。

接收机正常工作时，输出继电器吸合；若接收机超过1秒钟接收不到来自发射器的数据信号，则进入急停状态，输出继电器断开，直至接收机重新接收到数据信号为止[5]。

2.遥控发射器

遥控发射器主要由编码板、通信模块、控制面板等部件组成，它以无线和有线两种方式与接收机之间进行双向通信，其控制面板上配置了LCD彩色显示屏，能够实时反馈显示控制数据和操作指导信息，与设备控制器的程序上紧密结合，构成了智能化的矿用设备遥控系统。
    发射器通过数字编码，产生控制信息。控制信息主要包括发射器面板上开关按钮、操控手柄等部件的开关信号和模拟信号。接收机收到控制信息后再通过现场总线形式发给矿用设备的控制器，控制器根据接收到的控制信息确定应执行的动作，并驱动执行机构。设备控制器在发出控制指令的同时，会采集设备的各种状态信息（如工作温度、位置角度等），然后将状态信息以及对应的操控指导信息通过总线传给接收机，再由接收机发回到发射器，发射器将这些信息在LCD显示屏上以数字、图形或文字方式显示出来，指导操作员完成对设备的精准操控。

3.遥控接收机

接收机主要由接收机主板、无线收发模块、防爆隔离模块、总线通信模块、收发天线、电缆插座等部件组成。接收机主板上包含CPU解码电路、安全监控电路、急停输出电路、DC/DC转换电路。             图1 遥控接收机工作原理图

如图1所示，RF1接收模块通过隔离模块接收来自矿用发射器的高频信号，该信号经过解调后变成串行方式的控制信号，分别送到接收机主板和总线通信模块。接收机主板对控制信号解码后启动急停输出；总线通信模块将控制信号转换成PROFI-BUS协议格式，然后输出到设备的控制器。同时，总线模块接收来自设备控制器的反馈信号，该信号主要包含了用于发射器LCD显示的指令码，反馈信号经过格式转换后送到RF2发射模块，在此经过调制后变成高频信号，然后经过隔离模块和发射天线发出。

4.遥控系统防爆测试

基本参数测试：按图2进行连接。接收机由稳压电源供电，由电流表1可测得最大工作电流；由示波器来测量接收机与PLC的RS485通信波特率。

图2 遥控接收机本安设计

继电器节点容量、导通电阻的测量：如图2中所示，将可调稳压电源第二路输出调整为24V，并与滑动变阻器、输出继电器节点、电流表2串联组成直流回路，调整滑动变阻器阻值使回路电流为1A。由万用表测量接点导通压降，根据电压电流关系换算成接点导通电阻。

有线工作方式：按图2的连接即可实现有线工作方式，由示波器测得接收机与遥控发射器之间的RS485通信波特率、信号峰-峰值。然后任选一根信号线串接电阻，通过示波器监测电阻上的电压峰值来计算信号线上的电流峰值。

本安安全栅：按图2进行连接，先用万用表测量空载时安全栅的最高输出电压值；调整滑动变阻器阻值，使得工作电流为200mA，再测量安全栅的输出供电电压值。两次测量的电压值都应在6.2～8.1V之间。减小滑动变阻器阻值，测量最大输出电流。

无线工作方式：在保证无线通信正常的前提下，使接收机与遥控发射器之间的距离不小于40米。对发射器进行操作，将频谱仪靠近接收机天线，测量其发射场强、频偏，由频偏可计算出频率容差；让发射器远离接收机，直至二者正常通信所允许的最大距离，此时关闭接收机，继续对发射器进行操作，在接收机所处位置测量发射器在当前位置产生的场强，即接收机的接收灵敏度。

5.总结

采掘设备用隔爆兼本质安全型视距遥控系统可以在保证人员安全的情况下提高其生产效率，满足危险区域的采矿要求，确保人身安全，节约资源，提供资源回收率和经济效益，对于处于危险工作区的大型矿用机械设备，进行安全距离远程遥控操作尤为重要。

6.参考文献

[1]任鑫龙.掘进机智能化电控系统技术研究[J].中文科技期刊数据库(全文版)工程技术, 2021(5):1.

[2]王中举,李宣睿,王金峰.掘进机智能远程集中控制及截割系统[J].工矿自动化, 2022, 48(S01):2.

[3]迟洪鹏,龚兵,王明钊,等.地下矿用智能炸药装药车关键技术研究[J].中国矿业, 2017(S2):5.

[4]冯宝文,王伟立.MH-40支架搬运车无线遥控系统开发与应用[J].内蒙古煤炭经济, 2018(3):2.DOI:CNKI:SUN:LMMT.0.2018-03-027.

[5]程凤霞.工业无线遥控技术在煤矿采掘设备中的应用[J].煤矿机电, 2020, 41(2):4.DOI:CNKI:SUN:MKJD.0.2020-02-013.

作者简介：杜胜，工程师，乌审旗蒙大矿业有限责任公司