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瓦斯抽采作业实操智能考试系统
一、概述
为认真贯彻国家煤矿安全监察局煤安监行管〔2016〕19号“煤矿特种作业安全技术实际操作考试标准”，推进煤矿特种作业实操考试顺利实施，设计制造目前市场***前沿的设备。
该装置以仿真模拟井下抽采工作面为本体，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。完整的体现整个抽采作业标准的检查和操作工作流程，让学员真实的学到井下抽采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，可使学员清楚了解钻孔的布置方式，配套相关抽采设备及仪表，可使学员模拟操作，掌握井下抽采工艺。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。
设备系统完整，既能满足考核，又能满足技能培训。具有独立性，即：在关闭电脑考核模式下，设备正常运转，不影响技能培训。设备大小符合实操考核要求，能保持与现场一致的动手操作，所选用生产原材料能满足设备的耐用性。
管理设备可随时远程进入考生设备，对考生操作状况进行及时监督，考试结束系统自动评分并上传成绩，既解决了现实中无法提供足够的场所、设备、考题等一系列问题，又保障了整个考试过程的安全。
二、设计依据及标准
系统的设计依据：国家煤矿安全监察局印发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）之煤矿瓦斯抽采作业安全技术实际操作考试标准
瓦斯抽采泵安全操作（简称K1）
瓦斯抽采钻孔施工安全操作（简称K2）
瓦斯抽采参数检测安全操作（简称K3）
组卷方式，从K1~K3中随机抽取两个科目组成试卷。
考试成绩总分为100分，80分以上为合格。
考试时间:不大于为30分钟。
三、系统构成及功能
（一）瓦斯抽采操作作业硬件：
1、仿真工作面
采用有机玻璃断面，可使学员清楚了解钻孔的布置方式、配备相关瓦斯抽采设备及仪表，可使学员模拟操作，掌握瓦斯抽采工艺。
（1）组成
仿真工作面、抽采地面、钻孔、封好的示范管、阀体等。
（2）功能
①正确操作各种瓦斯抽采设备。
②能够让学员亲自动手连接管路及布置方法。
③掌握正确封孔（充气式封孔器、胶囊封孔器）。
④水环式瓦斯抽放泵能产生负压并进行水封。
⑤能进******水分离。
⑥悬球式瓦斯流量计显示流量。
⑦能够实现瓦斯报警断电（瓦斯浓度1%报警，1.5%断电）。
⑧观察抽放钻孔布置。
⑨能够清楚观察瓦斯抽放泵的结构及工作原理。
（3）技术指标
名称 | 技术指标 |
电压 | 380V |
功率 | 7KW |
重量 | 500KG |
模型主体 | 钢结构 |
局部模型 | ABS板、亚克力板、树脂浮雕岩石板 |
有机玻璃板 | 10mm |
方钢 | 国标40mm*40mm |
（4）规格
模拟工作面规格:1600mm×1100mm×1700mm
2、瓦斯抽采泵模型
该模型按照瓦斯抽采作业水环式真空泵实物仿真制作，可实现瓦斯模拟抽采、瓦斯检测、防水、防回火、防爆。
组成：水环式真空泵模型及相配套的供水管路、瓦斯管路和气水分离器、进排气器三防装置、防回火装置、放水装置等。
规格：抽采地面：1600mm×1200mm×1500mm
3、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，各部分拆装方便、便于搬运。使用硬质合金、金刚石复合片钻头回转钻进，可适用于岩巷面和采掘面的超前瓦斯和水的探测眼的开孔。
（1）组成
整机由主机、泵站、操作台和胶管附件等组成。
（2）功能
①演示掘进巷道钻孔的布置方法。
②实现钻机的钻进、加、退钻杆、停钻等动作。
③实操钻机：实现钻机的各种动作，能够进行钻孔施工。
（3）技术指标
名称 | 技术指标 |
电机电压(V) | 380 |
额定功率(kW) | 3 |
主机重(kg) | 165 |
钻孔深度(m) | 10 |
额定转矩(N•m) | 50 |
额定转速(r/min) | 60 |
回转额定压力(Mpa) | 14 |
进给额定压力(Mpa) | 8 |
给进力(kN) | 13 |
起拔力(Kn) | 8 |
推进行程(mm) | 700 |
空载推进速度(mm/min) | 100 |
返回速度（mm/min） | 60 |
噪声dB (A) | 90 |
油箱有效容积（L） | 75 |
架柱高度（mm） | 1500 |
圆钻杆直径（mm） | Φ42 |
地质钻头直径（mm） | φ56/Φ65 |
操作台外形尺寸(mm) | 530×526×675 |
泵站尺寸(mm) | 500*500*700 |
（4）规格
钻机：2000mm×600mm×1500mm
4、智能控制部分：
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）显示部分：
尺寸 55英寸高清液晶触摸显示器
屏类型 LED
******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
（2）主机部分:
PC 类型 超薄插拔式 Intel Core 系列模块化电脑
CPU （不低于）Intel Core I5四核高频处理器
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 802.11 b/g/n
内存 DDR3L 8G
固态硬盘 SATA3.0 128G
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
安卓系统:
智能操作系统 Android 4.4.4
存储容量 4G ROM
系统内存 1G RAM
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
LINE IN(MIC 输入) 1
Mini YPbPr 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
RS232 1
整机内置非独立外扩展的摄像头，支持二维码扫码识别，可拍摄500万像素的照片。
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。
（3）二代*********识别设备：在进行考核操作时，需要使用*********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，可将身份信息考核成绩，一起存储并打包上传到服务器，做综合管理。
1：符合GA450-2013台式居民*********阅读器通用技术要求，兼容ISO14443（TypeB）标准；
2：读卡响应速度：<1s；
3：阅读距离:0～30mm；
4：电源规格:USB(DC 5V)；
5：工作频率：13.56MHZ（fc）；
6：使用环境：工作温度：0℃～45℃；相对湿度：20%～80%RH；
7：推荐平台：WIN7/WIN10
（二）瓦斯抽采操作作业软件：
系统软件主体包含以下模块：训练模式，考核模式。训练模式和考核模式均依据瓦斯抽采操作作业安全技术实际操作考试标准进行设计。
（1）软件场景中的素材均根据煤矿瓦斯抽采工作现场场景1:1比例进行建模设计制作，严格按照考试标准进行设计。
（2）软件系统具有设计合理，运行稳定可靠，数据传输******稳定，互动操作响应迅速，操作简单，安全环保等特点。
（3）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。
（4）系统本身满足瓦斯抽采操作作业基础规范要求，可进行瓦斯抽采泵房的环境检查，真空泵的模拟操作，回转泵的模拟操作，钻机试运转，钻孔安全操作，添加钻杆，拆卸钻杆，停钻等瓦斯抽采工的仿真模拟操作，以及瓦斯抽采常用参数测定的模拟操作。
（5）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。
（6）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。
（7）训练和考核过程，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。
（8）在训练和考核过程中，需要动手操作开关按钮等控制部分时，使用瓦斯抽采操作平台上的开关按钮，完成对应操作。
（9）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。
（10）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。
四、可实操的科目及内容
瓦斯抽采泵安全操作（简称K1）
安全检查（简称K1-1）
真空泵安全操作（简称K1-2）
回转泵安全操作（简称K1-3）
瓦斯抽采钻孔施工安全操作（简称K2）
安全检查（简称K2-1）
钻孔施工安全操作(简称K2-2）
加、卸钻杆安全操作(简称K2-3）
停钻安全操作(简称K2-4）
封孔安全操作(简称K2-5）
收工安全操作(简称K2-6）
瓦斯抽采参数检测安全操作（简称K3）
操作前准备(简称K3-1）
管道内瓦斯检测安全操作(简称K3-2）
管道内负压检测安全操作(简称K3-3）
五、总体规格型号
规格：3600mm×3200mm×1800mm
型号：TGCC-II
瓦斯抽采作业实操智能考试系统
一、概述
为认真贯彻国家煤矿安全监察局煤安监行管〔2016〕19号“煤矿特种作业安全技术实际操作考试标准”，推进煤矿特种作业实操考试顺利实施，设计制造目前市场***前沿的设备。
该装置以仿真模拟井下抽采工作面为本体，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。完整的体现整个抽采作业标准的检查和操作工作流程，让学员真实的学到井下抽采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，可使学员清楚了解钻孔的布置方式，配套相关抽采设备及仪表，可使学员模拟操作，掌握井下抽采工艺。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。
设备系统完整，既能满足考核，又能满足技能培训。具有独立性，即：在关闭电脑考核模式下，设备正常运转，不影响技能培训。设备大小符合实操考核要求，能保持与现场一致的动手操作，所选用生产原材料能满足设备的耐用性。
管理设备可随时远程进入考生设备，对考生操作状况进行及时监督，考试结束系统自动评分并上传成绩，既解决了现实中无法提供足够的场所、设备、考题等一系列问题，又保障了整个考试过程的安全。
二、设计依据及标准
系统的设计依据：国家煤矿安全监察局印发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）之煤矿瓦斯抽采作业安全技术实际操作考试标准
瓦斯抽采泵安全操作（简称K1）
瓦斯抽采钻孔施工安全操作（简称K2）
瓦斯抽采参数检测安全操作（简称K3）
组卷方式，从K1~K3中随机抽取两个科目组成试卷。
考试成绩总分为100分，80分以上为合格。
考试时间:不大于为30分钟。
三、系统构成及功能
（一）瓦斯抽采操作作业硬件：
1、仿真工作面
采用有机玻璃断面，可使学员清楚了解钻孔的布置方式、配备相关瓦斯抽采设备及仪表，可使学员模拟操作，掌握瓦斯抽采工艺。
（1）组成
仿真工作面、抽采地面、钻孔、封好的示范管、阀体等。
（2）功能
①正确操作各种瓦斯抽采设备。
②能够让学员亲自动手连接管路及布置方法。
③掌握正确封孔（充气式封孔器、胶囊封孔器）。
④水环式瓦斯抽放泵能产生负压并进行水封。
⑤能进******水分离。
⑥悬球式瓦斯流量计显示流量。
⑦能够实现瓦斯报警断电（瓦斯浓度1%报警，1.5%断电）。
⑧观察抽放钻孔布置。
⑨能够清楚观察瓦斯抽放泵的结构及工作原理。
（3）技术指标
名称 | 技术指标 |
电压 | 380V |
功率 | 7KW |
重量 | 500KG |
模型主体 | 钢结构 |
局部模型 | ABS板、亚克力板、树脂浮雕岩石板 |
有机玻璃板 | 10mm |
方钢 | 国标40mm*40mm |
（4）规格
模拟工作面规格:1600mm×1100mm×1700mm
2、瓦斯抽采泵模型
该模型按照瓦斯抽采作业水环式真空泵实物仿真制作，可实现瓦斯模拟抽采、瓦斯检测、防水、防回火、防爆。
组成：水环式真空泵模型及相配套的供水管路、瓦斯管路和气水分离器、进排气器三防装置、防回火装置、放水装置等。
规格：抽采地面：1600mm×1200mm×1500mm
3、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，各部分拆装方便、便于搬运。使用硬质合金、金刚石复合片钻头回转钻进，可适用于岩巷面和采掘面的超前瓦斯和水的探测眼的开孔。
（1）组成
整机由主机、泵站、操作台和胶管附件等组成。
（2）功能
①演示掘进巷道钻孔的布置方法。
②实现钻机的钻进、加、退钻杆、停钻等动作。
③实操钻机：实现钻机的各种动作，能够进行钻孔施工。
（3）技术指标
名称 | 技术指标 |
电机电压(V) | 380 |
额定功率(kW) | 3 |
主机重(kg) | 165 |
钻孔深度(m) | 10 |
额定转矩(N•m) | 50 |
额定转速(r/min) | 60 |
回转额定压力(Mpa) | 14 |
进给额定压力(Mpa) | 8 |
给进力(kN) | 13 |
起拔力(Kn) | 8 |
推进行程(mm) | 700 |
空载推进速度(mm/min) | 100 |
返回速度（mm/min） | 60 |
噪声dB (A) | 90 |
油箱有效容积（L） | 75 |
架柱高度（mm） | 1500 |
圆钻杆直径（mm） | Φ42 |
地质钻头直径（mm） | φ56/Φ65 |
操作台外形尺寸(mm) | 530×526×675 |
泵站尺寸(mm) | 500*500*700 |
（4）规格
钻机：2000mm×600mm×1500mm
4、智能控制部分：
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）显示部分：
尺寸 55英寸高清液晶触摸显示器
屏类型 LED
******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
（2）主机部分:
PC 类型 超薄插拔式 Intel Core 系列模块化电脑
CPU （不低于）Intel Core I5四核高频处理器
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 802.11 b/g/n
内存 DDR3L 8G
固态硬盘 SATA3.0 128G
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
安卓系统:
智能操作系统 Android 4.4.4
存储容量 4G ROM
系统内存 1G RAM
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
LINE IN(MIC 输入) 1
Mini YPbPr 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
RS232 1
整机内置非独立外扩展的摄像头，支持二维码扫码识别，可拍摄500万像素的照片。
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。
（3）二代*********识别设备：在进行考核操作时，需要使用*********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，可将身份信息考核成绩，一起存储并打包上传到服务器，做综合管理。
1：符合GA450-2013台式居民*********阅读器通用技术要求，兼容ISO14443（TypeB）标准；
2：读卡响应速度：<1s；
3：阅读距离:0～30mm；
4：电源规格:USB(DC 5V)；
5：工作频率：13.56MHZ（fc）；
6：使用环境：工作温度：0℃～45℃；相对湿度：20%～80%RH；
7：推荐平台：WIN7/WIN10
（二）瓦斯抽采操作作业软件：
系统软件主体包含以下模块：训练模式，考核模式。训练模式和考核模式均依据瓦斯抽采操作作业安全技术实际操作考试标准进行设计。
（1）软件场景中的素材均根据煤矿瓦斯抽采工作现场场景1:1比例进行建模设计制作，严格按照考试标准进行设计。
（2）软件系统具有设计合理，运行稳定可靠，数据传输******稳定，互动操作响应迅速，操作简单，安全环保等特点。
（3）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。
（4）系统本身满足瓦斯抽采操作作业基础规范要求，可进行瓦斯抽采泵房的环境检查，真空泵的模拟操作，回转泵的模拟操作，钻机试运转，钻孔安全操作，添加钻杆，拆卸钻杆，停钻等瓦斯抽采工的仿真模拟操作，以及瓦斯抽采常用参数测定的模拟操作。
（5）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。
（6）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。
（7）训练和考核过程，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。
（8）在训练和考核过程中，需要动手操作开关按钮等控制部分时，使用瓦斯抽采操作平台上的开关按钮，完成对应操作。
（9）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。
（10）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。
四、可实操的科目及内容
瓦斯抽采泵安全操作（简称K1）
安全检查（简称K1-1）
真空泵安全操作（简称K1-2）
回转泵安全操作（简称K1-3）
瓦斯抽采钻孔施工安全操作（简称K2）
安全检查（简称K2-1）
钻孔施工安全操作(简称K2-2）
加、卸钻杆安全操作(简称K2-3）
停钻安全操作(简称K2-4）
封孔安全操作(简称K2-5）
收工安全操作(简称K2-6）
瓦斯抽采参数检测安全操作（简称K3）
操作前准备(简称K3-1）
管道内瓦斯检测安全操作(简称K3-2）
管道内负压检测安全操作(简称K3-3）
五、总体规格型号
规格：3600mm×3200mm×1800mm
型号：TGCC-II
