掘进机改造远程遥控系统：开启安全高效施工的“远程驾驶”时代

在巷道掘进与隧道施工中，面对断层破碎带、高瓦斯、强涌水等复杂危险地质条件，如何保障人员安全始终是首要挑战。传统的人工近机操作方式，使司机暴露在顶板冒落、有害气体、机械冲击等多重风险之下。随着技术发展，为现有掘进机加装远程遥控系统，已成为投资可控、见效迅速、能从根本上提升作业安全与现代化水平的必然选择。本文将为您全面解析远程遥控改造的核心价值、关键技术与实施路径。

一、 直面施工痛点：为什么远程遥控改造迫在眉睫？

掘进工作面是矿山与隧道工程中风险最集中的区域。传统操作模式存在三大难以逾越的瓶颈：

1. 人身安全风险居高不下：司机位紧邻工作面，直面顶板、片帮的直接威胁。粉尘、噪音、振动长期危害健康。在突发透水、瓦斯异常时，撤离时间窗口极短。

2. 作业环境限制操作效能：工作面积水、淤泥、昏暗视线以及设备运转产生的高分贝噪音，严重影响操作人员的判断精度与反应速度，进而影响掘进效率和断面成型质量。

3. 极端工况下施工难以进行：在遭遇极其破碎的顶板或超前探明存在高风险的地段时，出于安全考虑往往只能停止作业，导致工期无限期延误。

远程遥控改造的核心目的，就是 “将人从危险区域解放出来，让设备替人涉险” ，实现本质安全升级。

二、 系统核心：一套可靠的远程遥控系统如何构成？

一套完整的掘进机远程遥控改造方案，并非简单的“加个摄像头和遥控器”，而是一个由感知、传输、控制、执行四个环节构成的闭环系统。

1. 全景高清感知系统（机器的“眼睛与耳朵”）
这是远程操作的感知基础，确保操作员有“身临其境”的视野。

• 多路高清防爆摄像系统：在掘进机关键位置（截割头前方、机身两侧、铲板处、后部运输机、机器顶部）安装至少6-8台高分辨率、具备强光抑制和低照度增强功能的防爆摄像机。它们提供360度无死角视野。

• 关键数据叠加显示：将掘进机的实时运行参数（如油温、油压、电机电流、倾角、推进速度等）以OSD字符形式，直接叠加在对应的视频画面上，实现“画面与数据一体”，便于操作员综合判断。

• 环境传感集成：可选配集成瓦斯、粉尘、温度等环境传感器数据至监控画面，为安全决策提供综合信息。

2. 低延迟双向通信系统（稳定的“神经网络”）
这是连接远程操作台与井下设备的生命线，稳定性和抗干扰能力至关重要。

• 有线与无线混合组网：优先采用工业级光纤作为主干通信通道，确保大流量视频数据与控制信号传输的绝对稳定与超低延迟。在设备移动段，采用高抗干扰的工业Wi-Fi 6或5G专网进行无缝衔接。

• 冗余备份设计：通信系统应采用环网或双路热备设计，确保任何单一线路故障都不会导致控制中断，系统自动切换。

3. 人性化远程操控台（舒适的“驾驶舱”）
这是操作员的新工作位置，设计直接关乎操控效率与舒适度。

• 多屏沉浸式显示墙：采用多个大尺寸工业显示器，以分屏或画中画模式呈现所有摄像机画面，主屏幕跟随当前主要操作动作（如截割时主显示截割头视图）。

• 1:1仿形操控台：操作台的布局、手柄、按钮逻辑与原掘进机司机室操控台尽可能保持一致，降低操作员重新学习的成本与误操作风险。力反馈手柄能提升操作的细腻感。

• 集成化控制软件：软件界面清晰直观，具备一键启动、故障诊断提示、操作日志记录、紧急停车优先覆盖等功能。

4. 设备端电液控制系统改造（精准的“手脚执行器”）
这是实现精准远程控制的底层保障。

• 先导控制信号改造：将原机手动先导操控阀组，改造为可接收电信号控制的电液比例阀或伺服阀。这是实现动作精准、平滑远程控制的核心硬件改造。

• 安全冗余设计：保留关键原机应急手动操作功能。必须设置独立于控制网络的硬线紧急停止回路，确保在通信异常时能通过物理按钮紧急停机。

• 车辆状态全面采集：加装必要的传感器，将设备所有关键状态参数数字化并上传。

三、 核心作业模式与场景价值

改造后，通常支持多种灵活作业模式，以适应不同工况：

1. 地面或硐室远程全功能操作：操作员在距离工作面数百米外的安全硐室或地面集控中心，完成掘进机的所有操作，包括行走、定位、截割、支护（如已集成）等完整工艺流程。这是应对高风险区域的主要模式。

2. 近机无线遥控应急与辅助作业：在设备检修、清理刀盘、处理小范围故障时，操作员可使用防爆手持无线遥控器在设备附近（如20-50米内）灵活操作，避免频繁进出驾驶舱。

3. 本地与远程模式无缝切换：系统设计保留原司机室操作功能，并可通过切换开关在“本地”、“远程”、“无线”模式间安全转换，确保最大灵活性。

改造带来的颠覆性价值：

• 安全效益（核心价值）：

• 实现 “人机分离” ，彻底杜绝工作面顶板、突水、瓦斯等灾害对操作人员的直接伤害。

• 改善职业健康，使员工远离高粉尘、高噪音的恶劣环境。

• 生产与效率效益：

• 极端条件持续作业：在低安全风险环境下，可实施“三班倒”连续作业，大幅提升设备利用率与月进尺。

• 精准操控提升质量：在稳定的遥控环境中，操作员心态更平稳，能实现更精细的断面控制和更优的截割路径规划，减少超挖欠挖。

• 减少辅助时间：近机遥控功能使设备定位、清理等辅助作业更快捷。

• 管理与经济效益：

• 降低综合成本：减少因安全事故导致的巨额直接与间接损失。降低特殊工种保险和健康保障支出。

• 人才吸引力提升：现代化的工作环境有助于吸引和留住新一代技术工人。

• 迈向智能化的基石：远程遥控系统采集的全量数据与远程控制接口，是未来实现自动驾驶、智能巡航等高级功能的必备基础。

四、 改造可行性评估与实施关键

成功的改造取决于严谨的评估与专业的实施：

1. 主机适应性评估：

• 设备工况：评估掘进机主体结构、液压系统、电气系统的现状，确保其具备改造价值和稳定运行基础。

• 液压系统兼容性：评估现有液压系统对加装电液比例阀的适应性，必要时需对泵站和阀组进行升级或改造。

2. 现场环境勘察：

• 通信链路规划：实地勘察巷道走向、长度、弯道，设计最优的有线/无线通信网络布设方案。

• 操作硐室选址：选择地质稳定、通风良好、便于布线的位置建设远程操作站。

3. 选择专业合作伙伴：

• 应选择具备深厚矿山机械知识、自动化改造经验与通信技术集成能力的一体化服务商。他们不仅能提供标准产品，更能根据您的具体机型与巷道条件进行定制化设计。

4. 分阶段实施建议：

• 第一阶段：基础遥控功能实现。完成视频、通信、操控台及基本行走、截割的远程控制改造，快速获得安全收益。

• 第二阶段：功能扩展与集成。可集成设备健康监测、数字孪生画面叠加、与后配套运输设备的联动控制等高级功能。

• 第三阶段：人员培训与规程制定。编写新的远程操作规程，对操作员、维护员进行系统性培训。

结论：从安全投资到战略升级

为掘进机加装远程遥控系统，其意义远超出一次简单的设备技术改造。它是一项至关重要的安全投资，是保护企业最宝贵资产——员工生命的坚实屏障；它也是一次关键的效率升级，打破了危险地质条件下的作业禁区；它更是迈向未来“智能化矿山”与“智慧隧道”不可或缺的战略基石。

对于任何在复杂地质条件下施工的企业，远程遥控改造已不是“要不要做”的选择题，而是“何时做、如何做好”的必答题。我们建议，立即对您的主力设备进行一次专业的远程遥控改造可行性评估，以明确的投资回报分析和清晰的实施路线图，推动您的施工模式向更安全、更高效、更现代化的新时代坚定迈进。