KCMA-09型煤矿防冲作业实操智能培训装置
一、概述
该装置以综采工作面冲击地压安全防护实操装置为本体，与智能考试系统连接，对学员进行培训和考核。考核完毕后，系统自动打分，并上传至考试终端，对信息进行综合管理。完整的体现整个防冲作业标准的检查和操作工作流程，让学员真实的学到井下防冲工作的各种行为规范和技术技能。采用有机玻璃断面的方式和冲击机理：
（1）冲击启动区，
（2）集中动载荷，
（3）集中静载荷，
(4)顶板断裂动载荷、可使学员清楚了解钻孔的布置方式、配备相关设备及仪表，可使学员模拟操作，掌握井下防冲作业流程。实现虚拟场景与仿真装置互动，画面与操作一一对应，既有沉浸感，又有交互性，并伴随场景音效，光效。
二、系统构成
1.模拟综采工作面
模拟综采工作面断面以煤层钻孔卸压形式布置，可实现安全环境检查、支护增加密度、对煤层、岩层冲击地压的预测和预防，对作业人员班前实操钻机班前检查，个人劳保佩戴是否齐全，液压系统、供水系统及钻机钻具是否完好。钻孔卸压位置采用10mm透明亚克力板。预防冲击地压的方法由煤层爆破卸压、煤层注水、顶板爆破预裂、或爆破卸压等多种形式，可以选择一种有针对性、有效的局部冲击机理和防冲措施。
2.四柱式液压回转钻机
该钻机的显著特点就是整机重量轻、操作简单、故障率低。该钻机采用分体式布局，整机由主机、泵站、操作台和胶管附件三部分组成。各部分拆装方便、便于搬运。
整机主要性能参数：
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钻孔深度(m) |
10 |
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额定转矩(N•m) |
50 |
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额定转速(r/min) |
60 |
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回转额定压力(Mpa) |
14 |
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进给额定压力(Mpa) |
8 |
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给进力(kN) |
13 |
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起拔力(Kn) |
8 |
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推进行程(mm) |
700 |
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空载推进速度(mm/min) |
100 |
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返回速度（mm/min） |
60 |
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噪声dB(A) |
90 |
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油箱有效容积（L） |
75 |
|
架柱高度（mm） |
1500 |
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额定功率(kW) |
3 |
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电机电压(V) |
380 |
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圆钻杆直径（mm） |
Φ42 |
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地质钻头直径（mm） |
φ56/Φ75 |
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操作台外形尺寸(mm) |
530×526×675 |
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主机重(kg) |
165 |
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泵站尺寸(mm) |
500*500*700 |
|
泵站重量(kg) |
60 |
3.显示部分：采用55英寸高清液晶触摸显示一体机，内部主机配置为：cpu-I5四核处理器，8G内存。在保证系统运行稳定，硬件安装牢固可靠的基础上，充分发挥本系统的高质量三维场景画面，为用户提供更高质量的交互操作画面。以触摸代替鼠标的形式，脱离电脑操作的限制，增加人机交互的真实感。显示器自带音响系统，音量可自行调节，提供清晰声音效果的同时，避免多台设备同时工作时互相产生干扰。
（1）PC系统:
PC类型超薄插拔式IntelCore系列模块化电脑
CPU（不低于）IntelCoreI5四核高频处理器
声卡集成高清晰立体音效声卡
网卡集成10/100/1000M自适应网卡
Wi-Fi集成无线网卡802.11b/g/n
内存DDR3L8G
固态硬盘SATA3.0128G
USB2.0接口
USB3.0接口
网络接口
VGA输出
HDMI输出
耳机输出
麦克风输入
防盗锁孔
可兼容安卓系统
（2）显示屏参数:
尺寸55英寸高清液晶触摸显示器
屏类型LED
最大显示尺寸（单位：mm）1209.6（H）×680.4（V）
分辨率1920（H）×1080（V）
屏亮度（带玻璃）397cd/m2
屏亮度（不带玻璃）350cd/m2
对比度1200：1
可视角度1780
寿命≥30000H
触摸书写系统:
识别原理红外识别
响应时间＜15毫秒
触摸有效识别单点≥5毫米，多点≥8毫米（可支持10点触摸）
通信方式全速USB
书写屏表面硬度7H
电视系统:
TV制式PAL
视频解码3D数字梳状滤波器、3D图像运动降噪、3D运动自适应梳状滤波等
频道存储ATV通道100个，DTV通道900个
声音输出功率2×10W
安卓系统:
智能操作系统Android4.4.4
存储容量4GROM
系统内存1GRAM
处理核心高清智能引擎双核1.2Ghz，双核图形加速芯片
显示接口:
射频接口1
AV输入（音视频复合）1
VGA输入（15针D-Sub）2
HDMI输入3
PC-Audio输入2
LINEIN(MIC输入)1
MiniYPbPr色差分量接口1
HDMI输出1
音频耳机输出1
音频同轴输出1
USB2.0端口4（其中2组前置）
USB3.0端口1（USB3.0仅在PC通道下有效，在安卓通道下USB3.0会自动切换为USB2.0）
外接USB触摸端口1
RJ45有线网络1
RS2321
智能电子产品一键式设计：同一物理按键完成Android系统和Windows系统的节能熄屏操作，通过轻按按键实现节能熄屏/唤醒，长按按键实现关机。
具备电视遥控功能和电脑键盘常用的F1至F12功能键及Alt+F4、Alt+Tab、Space、Enter、windows等快捷按键，可实现一键开启交互白板软件、PPT上下翻页、一键锁定/解锁触摸及整机实体按键、一键冻结屏幕、一键查看整机温度、一键黑屏的功能。
二代身份证识别设备：在进行考核操作时，需要使用身份证验证系统进行身份确认，验证成功后，可进入考核系统，在考核完成后，可将身份信息和考核成绩，上传并储存至服务器，对信息进行综合管理。
设备提供接口：HDMI高清投影接口，千兆级网络接口。
扩展功能1：叫号功能。适用于考务中心，考核完毕，自动呼叫下一位考生，实现无人监考。
扩展功能2：联网人脸比对功能。进一步防止替考现象。
4.防冲操作作业系统软件：
本系统软件主体包含以下模块：训练模式，考核模式。
软件场景中的素材均根据煤矿防冲工作现场场景1:1比例进行建模设计制作，严格按照考试标准进行设计。
软件系统具有设计合理，运行稳定可靠，数据传输高效稳定，互动操作响应迅速，操作简单，安全环保等特点。
虚拟场景与硬件系统互动，画面与操作一一对应，并伴随响应的场景音效，光效，以及必要的语音文字提示。
系统本身满足防冲操作作业基础规范要求，可进行防冲作业环境安全检查、钻机试运转，钻孔安全操作，添加钻杆，拆卸钻杆，停钻等防冲工的仿真模拟操作，以及防冲预测常用指标测定的模拟操作。
训练模式下，系统会以声光，文字，图标的形式，对每一步进行操作引导，考核项目讲解，操作提示，错误纠正，实现“无老师化”的考核训练模式。
考核模式下，系统除了提供必要的语音文字引导外，不会提供涉及具体考试内容的提示，全凭操作人员训练和对考试标准的记忆，完成全部考核题目，并在考核完成后，可将身份信息和考核成绩，上传并储存至服务器，对信息进行综合管理。
在训练和考核过程中，提示检查环境时，使用手指点击触摸屏的形式，检查三维场景中的检查点。
训练和考核过程，需要动手操作开关按钮等控制部分时，使用防突操作平台上的开关按钮，完成对应操作。
考核过程中，若连接考核终端管理系统，则在管理平台上，可对当前考核画面进行远程查看和控制。
软件系统连接到考核管理平台，可对考试人员进行综合管理。管理功能包括人员信息采集，人员工种，单位等参数设置，考核安排，考试信息存储，考核状态监控，考试信息查阅，打印，删除，增加，修改。
三、可完成实操内容
1.该装置工作面冲击机理，选择煤层钻孔卸压能让作业人员班前实操钻机班前检查，液压系统、供水系统及钻机钻具是否完好。钻孔卸压位置采用10MM透明亚克力板，能直观所示钻孔角度、位置、深度及布置，模拟瓦斯传感器1.0报警断电功能。
2.在模拟工作面上能实现作业人员实操钻机打孔及钻杆安装。
3.能实现采煤工作面剖切面及及回风顺槽剖切面，可体现煤层、顶板岩层及钻孔卸压方式。
4.能实现半孤岛高应力集中区、集中动载区、冲击启动区、集中静载区，采用高亮度LED灯光显示工作面冲击机理的形成。
5.实操钻机（仿真）：正转、反转、调整钻孔上升、下降角度、前进、后退、拆装钻杆、钻头。
四、模型主体为钢结构
1.局部模型采用ABS板，亚克力板、树脂浮雕岩石板、10mm有机玻璃板、Φ90mm玻璃管等高档材料，电脑精雕。
2.所有电器控制系统材料原件，均按国标配置。
3.模型本体采用UV板材与不锈钢装饰。
4.模拟综采工作面：3m×1.2m×1.7m
5.钻机：2m×0.6m×1.6m
6.显示屏：55英寸
7.电压；380V
8.功率；4.5KW
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