刘铸，栗林波，杜建荣，张宇翔，宋建成

(1.太原理工大学 矿用智能电器技术国家地方联合工程实验室， 山西 太原 030024；2.山西金鼎高宝钻探有限责任公司， 山西 晋城 048000)

0 引言

矿用水平定向钻机是进行煤矿井下瓦斯抽放、井下高压探放水、煤层厚度探测、地质结构探测、矿井水害治理等过程中重要的钻进工具[1-4]，能够实现长钻孔定向钻进和钻孔轨迹精确控制，提高瓦斯抽采效率[5]。与钻机配套的智能化电控系统既能够有效保障生产安全，又可以充分发挥钻机钻探优势，对井下高效生产具有重要的现实意义。闫毅等[6]设计了一种基于PLC的矿井钻机控制系统，该系统运用PID控制算法对液压泵驱动电动机、液压泵及动力头进行控制，实现了矿井钻机的自动控制。赵良[7]设计了一种煤层气车载钻机电控系统，该系统基于CAN总线通信网络和分布式控制架构，实现了参数在线监测和钻进控制功能，硬件集成度高。王贺剑等[8]设计了一种煤矿坑道钻机电控系统，该系统基于钻进控制策略，实现了钻机远程控制和自动钻进。目前矿用水平定向钻机已实现国产化，但与之配套的电控系统智能化程度低、功能单一、安全性差，满足不了智慧矿山的发展需求[9-10]。针对上述问题，开发了一套矿用水平定向钻机智能化电控系统。

1 系统总体设计

矿用水平定向钻机智能化电控系统总体架构如图1所示，包括自动感知单元、智能控制单元、人机界面单元和执行机构单元。自动感知单元包括信号安全栅模块、先导模块、漏电流检测模块、漏电闭锁模块和电压电流检测模块，采集传感器信号并传输至智能控制单元。……