KCMA-12B型掘进机操作作业实操智能考试装置
一、概述
掘进机操作作业实操智能考试装置是为贯彻国家煤矿安全监察局煤安监行管〔2016〕19号文件精神，推进煤矿特种作业实操考试顺利实施而设计制造的前沿设备。该装置以仿真掘进机为本体，与智能考试系统连接，用于学员的培训和考核。考核完成后，系统自动打分并上传成绩至考试终端，实现信息综合管理。它完整体现了掘进作业标准的检查和操作流程，让学员真实学习井下掘进工作的行为规范和技术技能。装置实现虚拟场景与仿真掘进机互动，提供沉浸式、交互性体验，并配备场景音效和光效。
设备系统完整，既满足考核需求，又适用于技能培训。具备独立性，即使在关闭电脑考核模式下，设备仍可正常运转，不影响技能培训。设备尺寸符合实操考核要求，保持与现场一致的动手操作，所用原材料确保设备耐用性。
管理设备可远程接入考生设备，实时监督考生操作状况。考试结束后，系统自动评分并上传成绩，解决了现实中场所、设备、考题不足等问题，同时保障了考试过程的安全性。
二、设计依据及标准
本系统严格依据国家煤矿安全监察局印发的《煤矿特种作业安全技术实际操作考试标准》（煤安监行管〔2016〕19号）中的煤矿掘进机操作作业安全技术实际操作考试标准设计。具体考核科目包括：
掘进机作业前安全检查（K1）
掘进机安全操作（K2）
组卷方式由K1和K2两个科目组成试卷，考试成绩总分为100分，80分以上为合格，考试时间不超过30分钟。
三、系统构成及功能
（一）掘进机操作作业硬件
1. 仿真掘进机
仿真掘进机按实物仿真制作，能清晰展示掘进机外观形状和运作过程，直接反映设备操作程序及安全防范措施。电动演示各系统工作原理，仿真模拟实际操作。主体采用金属制作，表面金属烤漆。
（1）构成
主要由截割部、铲板部、第一运输机、本体部、行走部、后支撑部、喷雾系统、电气系统组成。
截割部
截割头为圆锥台形，最大外径200mm，长300mm，通过单键槽和轴套与主轴相连。
伸缩部位于截割头和截割减速机中间，通过伸缩油缸使截割头具有100mm的伸缩行程。
截割电机电压220V，功率25W。
铲板部
由铲板本体、侧铲板、铲板驱动装置、从动轮装置等组成。
通过两个减速电机驱动星轮，单台减速电机电压220V，功率25W。
铲板通过伸缩缸使铲板向上抬起300mm，伸缩行程80mm。
第一运输机
位于机体中部，为双边链刮板式运输机。
由前溜槽、后溜槽、刮板链组件、张紧装置、驱动装置等组成。
驱动装置电压220V，功率25W。
本体部
位于机体中部，主要由回转台、回转支承、本体架、销轴、套、连接螺栓等组成。
回转台上部耳孔与截割电机相连，下部耳孔与截割升降油缸相连。
本体架前部耳孔与铲板本体及铲板缸相连接。
行走部
由平衡轮、张紧轮、辅助轮、驱动轮组成，采用两台液压马达驱动履带实现行走。
履带采用丝杠调整张紧。
后支撑部
由支架、后支承架体、支承腿、联接架、销轴、衬套、螺栓等组成。
后支承采用缸驱动，行程80mm。
操纵台
下装有一组七联，通过手柄完成各种动作。
根据人体工程学设计，采用品牌手柄及阀组，外形美观，操作舒适。
喷雾系统
采用灯光模拟喷雾系统。
电气系统
由电控箱、单片机控制系统、驱动系统、执行元件、控制回路等组成。
控制电源：一次侧AC220V，二次侧DC12V。
控制回路以单片机为核心，接受输入元器件状态信息，发出动作指令。
（2）功能
运载
切割臂：上、中、下；左、中、右；伸、中、缩
切割头的旋转
星轮的旋转
机体的移动：前进、停止、后退；左转、右转
照明
前铲：升、中、落
后撑：上、中、下
实现机载瓦斯断电仪的报警和断电
（3）技术指标
工作电压：380V
总功率：7.5KW
总重：1000KG
行走速度：10-20m/min
爬坡能力：±30度
切割壁摆动角度：左右30度
材质：模型主体为钢结构
电器标准：国标配置
操作台面板：UV材质
（4）规格
仿真掘进机规格：4m×0.9m×1.3m
2. 智能控制部分
采用23.8英寸高清液晶触摸显示器，以触摸代替鼠标，增加人机交互的真实感。显示器自带音响系统，音量可调节，避免多台设备同时工作时互相干扰。
（1）显示部分
屏类型：LED背光液晶屏A规
尺寸：23.8英寸(16:9)
显示区域：478(H)×269.5(V)
分辨率：1920*1080P
VGA输入、输出：外接电脑VGA输入，内部电脑VGA输出（投影仪等）
HDMI输入、输出：外接电脑HDMI输入，内部电脑HDMI输出
触摸功能：全新投射式电容屏，10点触摸，支持多点手势
触摸技术：投射式电容技术（电容触摸屏）
触摸点数：标配10点触摸，可实现放大缩小图片等多点触摸功能
电源接口：12V
梳状滤波器：3D COMB filter（3D滤波降噪）
使用寿命：>50000小时
（2）主机部分
采用内嵌式一体机，品牌主机，i5四核高频处理器，8G内存
在保证系统运行稳定，硬件安装牢固可靠的基础上，提供高质量的三维场景画面
（3）二代身份证识别设备
符合GA450-2013台式居民身份证阅读器通用技术要求，兼容ISO14443（TypeB）标准
读卡响应速度：<1s
阅读距离：0～30mm
电源规格：USB(DC 5V)
工作频率：13.56MHZ（fc）
使用环境：工作温度0℃～45℃，相对湿度20%～80%RH
推荐平台：WIN7/WIN10
（二）掘进机操作作业软件
系统软件主体包含教学模式、训练模式、考核模式，均依据掘进机操作作业安全技术实际操作考试标准设计。
软件场景：素材根据煤矿掘进机、综掘工作面场景1:1比例建模设计，严格按照考试标准进行设计。
功能特点：
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
虚拟场景与硬件系统互动，画面与操作一一对应，配备场景音效、光效及语音文字提示
系统功能：
满足掘进机操作作业基础规范要求
支持掘进机的前进后退、转台大臂控制、铲板和后支撑升降、刮板输送机、第二运输机等运输系统的仿真模拟操作
训练模式提供操作引导、考核
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