[發明專利]一種全息技術下礦井綜采工作面的遠程干預AR巡檢系統

在審

• 申請號: 202010102530.2
• 申請日: 2020-02-19
• 公開（公告）號: CN111119887A
• 公開（公告）日: 2020-05-08
• 發明（設計）人: 王學文;王彬彬;李娟莉;謝嘉成;孫夢幀;崔濤;沈宏達;溫利強;劉怡夢
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: E21C35/24
• 分類號: E21C35/24
• 代理公司: 太原晉科知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 14110
• 代理人: 任林芳

本發明公開了一種全息技術下礦井綜采工作面的遠程干預AR巡檢系統，包括物理綜采系統、圖像采集中心、全息投影中心、集中控制中心和AR巡檢系統。利用物理綜采系統、圖像采集中心和集中控制中心進行數據采集和初步處理，轉化為數字信號數據，并發送到全息投影中心，通過全息投影中心轉化為礦井綜采工作面和綜采設備結合的三維全息圖像，并通過AR設備進行實時巡檢監控。通過本發明，能夠采用全息投影技術對礦井綜采工作面實時運行狀況進行監測控制，并在此基礎上使用AR設備進行井下人工巡檢及遠程干預。

技術領域

本發明涉及礦井巡檢領域，具體為一種全息技術下礦井綜采工作面的遠程干預AR巡檢系統。

背景技術

在工業4.0中，除了VR技術外，全息投影技術、AR（增強現實）技術作為“后互聯網時代”一項革命性的認知工具、效率工具，已經成為促進智能制造各方面變革、工業產業升級的關鍵技術之一，并也已經在智能制造生產系統中進行應用。目前，在煤礦領域中爭相推出使用虛擬現實技術進行綜采工作面的監測，全息技術相比于虛擬現實技術的沉浸性，對還原井下真實場景更具有優勢，可以360°無死角的在現實世界中把井下場景還原，并可以模擬三維地質煤層構造，不再局限于視頻監控、二維監控或者是虛擬現實沉浸式監控。

公開論文“一種基于數字孿生的綜采工作面生產系統設計與運行模式”，目標是建立一個在虛擬環境中復現綜采工作面生產系統，使得綜采工作面生產系統的虛擬空間模型和物理空間模型處于實時交互中，并能及時對彼此的動態變化做出響應，采用數字孿生技術對綜采裝備產品設計、煤層地質信息條件、設備選型與工藝流程安排、設備布局與虛擬運行和生產系統實時監控等過程進行無縫集成、改進優化，進一步為無人化智能化數字化開采提供理論與技術支撐。

申請號為201811110895 .9，名稱為“一種虛擬現實礦井綜采工作面的遠程巡檢干預方法”，該發明是將綜采工作面裝備實時傳回的數據及物探數據構建虛擬軟件，實時數據驅動虛擬綜采工作面并呈現在多種虛擬現實硬件與軟件構建的綜采VR追蹤與交互中心中，利用多種虛擬現實人機交互手段與虛擬人機交互界面進行虛擬操作，虛擬現實硬件與軟件對操作人員位置、姿態和動作進行捕捉，并將虛擬操作轉化為現實指令并接入集中控制中心進行真實設備的操作，指引相對應操作的設備完成調整工作，進而完成遠程人工干預和人工巡檢任務，并對真實的綜采工作面實時運行工況進行真實呈現，進而進行監控。

但上述方法的缺陷在于：一是人機交互步驟過于繁瑣，需要專門的穿戴式設備、體感交互設備、數據手套和數據衣等交互設備；二是只有操作人員穿戴好交互設備才能看見沉浸式畫面，這也是虛擬現實技術發展的局限性；三是雖然人不用去井下巡檢，但需要穿戴交互設備的人虛擬操作的相當準確才能將維修對應的井下裝備，而且也需要監控準確的前提，遠不如現場維修方便。

發明內容

本發明要解決的具體技術問題在于如何采用全息投影技術對礦井綜采工作面實時運行狀況進行監測控制，并在此基礎上使用AR設備進行井下人工巡檢及遠程干預。

本發明提供的技術方案為一種全息技術下礦井綜采工作面的遠程干預AR巡檢系統，包括物理綜采系統、圖像采集中心、全息投影中心、集中控制中心和AR巡檢系統；

其中，物理綜采系統用于采集礦井綜采工作面的綜采裝備的實時運行數據及當前礦井綜采工作面的地質煤層數據；

圖像采集中心用于接收物理綜采系統采集的當前礦井綜采工作面的地質煤層數據，光學全息術和三維激光掃描技術，結合高精度GPS定位系統將地質煤層數據轉化為數字信號數據；

集中控制中心，用于接收物理綜采系統采集的綜采裝備的實時運行數據，利用全息影像技術，將井下綜采裝備的實時運行數據進行時刻真實記錄；