惯性组合导航在煤炭开采的应用

2019-03-15


惯性组合导航在煤炭开采的应用

煤炭开采业历来是“高危行业”,在终年不见天日的井下,不仅黑暗潮湿,更“潜伏”着水、火、瓦斯、煤尘、顶板等自然灾害,时刻威胁着煤矿工人的生命安全。无人化是世界煤炭开采技术发展的必然趋势,也是当前实现我国煤炭行业安全高效生产的迫切需要。

图一  采煤现场

智能感知、智能决策和自动控制作为煤炭智能化开采的三要素。智能开采区别于一般自动化开采的显著特点是设备具有自主学习和自主决策功能,具备自感知、自控制、自修正的能力,具备这样能力的智能化综采系统才能充分的响应生产环境变化、实现真正意义上的智能化开采,实现有限条件下的无人开采目标。

                                 

                                                                                        图二  掘进机与采煤机


智能感知、智能决策和自动控制作为煤炭智能化开采的三要素。智能开采区别于一般自动化开采的显著特点是设备具有自主学习和自主决策功能,具备自感知、自控制、自修正的能力,具备这样能力的智能化综采系统才能充分的响应生产环境变化、实现真正意义上的智能化开采,实现有限条件下的无人开采目标。而掘进机,采煤机又是煤炭智能化开采的关键设备,在地下无法用GPS等设备判断位置,方向,一旦行进方向不对,行程越长偏离就会越大,偏离几十米,上百米都有可能。 这时候需要一个指名方向的利器,对设备前进中不断对自我的行进路程误差进行修正,为了实现这个目的,需要一个高精度的对行进中的机器的姿态进行探测的传感设备-惯性导航系统。惯性导航具有体积小、精度高、不依赖外界信息、抗干扰能力极强、隐蔽性好等特点。惯性测量装置一般包括加速度计和陀螺仪。加速度计是测量物体的加速度,陀螺仪又被叫做角速度传感器,是测量角速度的。利用这些装置记录的参数就可以计算并导航了。

在这个领域中,以前一直用国外的高精度惯性导航系统用在此类设备上。随着国产的科技水平和制造工艺的提高,国产的惯性导航系统产品对国外的同类产品的领先地位进行了挑战,逐渐在多种领域进行取代了国外的产品。国产的惯性导航系统也用在了采煤机和掘进机上,经过实地测试与对比,中航天佑的INS-900系列惯性导航系统完全可以取代国外的同类型的贯性导航设备,该设备还具有高精度的寻北功能,目前已经在煤炭行业上应用,以绝对的性价比优势得到用户的认可。

INS-900系列惯性导航系统参数与应用场景如下:

            1.超小体积,178 mm×184 mm ×229.5 mm,轻量化7.0kg,低功率20W

           2.高精度, 偏置稳定性(1σ)0.005~0.05 °/h,宽测量范围,±600 deg /s,高可靠性,长寿命

          3.中程战略导弹制导,雷达天线稳定

          4.姿态/方位基准系统,多波束姿态传感

         5.铁路轨检车,无人机、无人船导航与控制

         6.空间稳定平台,矿用掘进机、挖煤机智能导航及控制