CN102419433A - 一种掘进机姿态定位系统 - Google Patents

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刘晓明
杨洁
刘晓雪
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Abstract

本发明实施例公开了一种掘进机姿态定位系统，包括第一无线信号发射器、第二无线信号发射器、无线信号收发器以及无线信号接收处理装置；无线信号收发器和无线信号接收处理装置设置于掘进机本体，第一无线信号发射器和第二无线信号发射器设置于预定巷道中。本发明提供的掘进机姿态定位系统，应用GPS无线定位原理，由于无线信号受粉尘等影响较小，因此，无线信号收发器以及无线信号接收处理装置能够良好地对第一无线信号发射器和第二无线信号发射器发射的无线信号进行接收，能够及时地对掘进机的掘进姿态进行定位。所以，本发明提供的掘进机姿态定位系统受施工现场粉尘对掘进机姿态定位的影响较小。

Description

一种掘进机姿态定位系统
技术领域
本发明涉及工程机械定位装置技术领域，更具体地说，尤其涉及一种掘进机姿态定位系统。
背景技术
随着煤矿用巷道掘进机控制技术的发展，目前，国内外各公司纷纷推出具备遥控功能的掘进机，并把目光投在全自动掘进机上，掘进机的操作方式逐步转为自动化。
在远离掘进机第一工作面时，操作手无法向在操作室一样感知掘进机在巷道中的位置及姿态，目前，各公司对这一普遍存在的问题进行研究，我司在经过实地调研及考查后，确定采用GPS无线定位原理实现在井下对掘进机位置及姿态的定位。
专利CN101975063A(专利名称为：掘进机激光引导定位定向装置及方法)中公开了一种掘进机激光引导定向装置，在掘进机上安装激光接收靶，用来接收巷道中激光指向仪发射的基准激光，根据激光打在接收靶上的位置不同来判断掘进机的偏向角和偏向位移。但是，掘进机上安装的激光靶容易受到掘进机震动的影响，从而影响激光靶对激光信号采集的精确度，而且激光接收靶容易受到粉尘影响
专利CN200810054906(专利名称为：悬臂掘进机头位姿的测量系统及其方法)和专利CN200820077149(专利名称为：悬臂掘进机头位姿的测量系统)中公开的技术方案中采用的均是全站仪，在掘进机上安装反射棱镜，全站仪发射激光经棱镜反射再被全站仪接收，全站仪根据接收到发射光的角度，计算出掘进机的偏向角。但是，全站仪跟踪缺乏实时性且矿井情况复杂，棱镜容易被污染。
因此，现有技术中，掘进机采用的机头定位系统受到施工现场粉尘等影响很大。
因此，如何提供一种受施工现场粉尘对掘进机姿态定位的影响较小的掘进机姿态定位系统，是本领域技术人员需要解决的一个技术难题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种掘进机姿态定位系统，该掘进机姿态定位系统受施工现场粉尘对掘进机姿态定位的影响较小。
为了达到上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：
一种掘进机姿态定位系统，包括第一无线信号发射器、第二无线信号发射器、无线信号收发器以及无线信号接收处理装置；
所述无线信号收发器和所述无线信号接收处理装置设置于掘进机本体，所述第一无线信号发射器和所述第二无线信号发射器设置于预定巷道中。
优选地，所述无线信号收发器和所述无线信号接收处理装置沿所述掘进机的掘进方向设置。
优选地，所述第一无线信号发射器和所述第二无线信号发射器之间的连线与预定巷道的延伸方向垂直。
优选地，所述第一无线信号发射器、所述第二无线信号发射器、所述无线信号收发器以及所述无线信号接收处理装置之间的通信频段为100M-2.4G。
优选地，所述第一无线信号发射器、所述第二无线信号发射器、所述无线信号收发器以及所述无线信号接收处理装置之间的通信频段为900M或者2.4G。
优选地，所述无线信号接收处理装置还包括警报系统。
在上述技术方案的基础上，本发明提供的一种掘进机姿态定位系统，包括第一无线信号发射器、第二无线信号发射器、无线信号收发器以及无线信号接收处理装置；所述无线信号收发器和所述无线信号接收处理装置设置于掘进机本体，所述第一无线信号发射器和所述第二无线信号发射器设置于预定巷道中。
相对于背景技术，本发明提供的掘进机姿态定位系统，应用GPS无线定位原理，采用第一无线信号发射器、第二无线信号发射器、无线信号收发器以及无线信号接收处理装置之间无线信号的发射与接收，确定无线信号收发器以及无线信号接收处理装置与第一无线信号发射器和第二无线信号发射器之间的距离以及角度等，通过无线信号接收处理装置进行分析计算，来确定掘进机的行走方向以及挖掘角度等，从而实现对掘进机在井下的定位及姿态的检测与控制。无线信号受粉尘等影响较小，因此，无线信号收发器以及无线信号接收处理装置能够良好地对第一无线信号发射器和第二无线信号发射器发射的无线信号进行接收，能够及时地对掘进机的掘进姿态进行定位。
所以，本发明提供的掘进机姿态定位系统受施工现场粉尘对掘进机姿态定位的影响较小。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的掘进机姿态定位系统的原理示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在下文的论述中，请参考图1，图1为本发明提供的掘进机姿态定位系统的原理示意图。
本发明提供的掘进机姿态定位系统，包括第一无线信号发射器1、第二无线信号发射器2、无线信号收发器3以及无线信号接收处理装置4；无线信号收发器3和无线信号接收处理装置4设置于掘进机本体5，第一无线信号发射器1和第二无线信号发射器2设置于预定巷道中。
本发明提供的掘进机姿态定位系统，以设置于预定巷道的第一无线信号发射器1和第二无线信号发射器2、以及设置于掘进机本体5的无线信号收发器3等已知坐标为圆心，向四周发射无线信号，而通过设置于掘进机本体5的无线信号接收处理装置4接收第一无线信号发射器1和第二无线信号发射器2以及无线信号收发器3发射的无线信号，根据已知坐标的位置，通过无线信号接收处理装置4进行分析计算，即可求出掘进机在井下的位置；然后，无线信号收发器3再接收第一无线信号发射器1和第二无线信号发射器2发射的无线信号，根据无线信号收发器3与第一无线信号发射器1和第二无线信号发射器2之间的距离，以及无线信号接收处理装置4与第一无线信号发射器1和第二无线信号发射器2之间的距离，来计算当前掘进机的掘进方向，掘进偏向角以及俯仰角等掘进姿态。
由于无线信号受粉尘等影响较小，因此，无线信号收发器3以及无线信号接收处理装置4能够良好地对第一无线信号发射器1和第二无线信号发射器2发射的无线信号进行接收，能够及时地对掘进机的掘进姿态进行定位。
所以，本发明提供的掘进机姿态定位系统受施工现场粉尘对掘进机姿态定位的影响较小。
为了简化无线信号接收处理装置4的计算过程，无线信号收发器3和无线信号接收处理装置4沿掘进机的掘进方向设置。
更优选地，第一无线信号发射器1和第二无线信号发射器2之间的连线与预定巷道的延伸方向垂直。这样，当无线信号收发器3与第一无线信号发射器1和第二无线信号发射器2之间的距离相同，且无线信号接收处理装置4与第一无线信号发射器1和第二无线信号发射器2之间的距离相同时，掘进机位于预定巷道的正中间，没有偏向。
进一步地，第一无线信号发射器1、第二无线信号发射器2、无线信号收发器3以及无线信号接收处理装置4之间的通信频段为100M-2.4G。100M-2.4G范围内的的通信频率都适合井下信号传输。
优选地，第一无线信号发射器1、第二无线信号发射器2、无线信号收发器3以及无线信号接收处理装置4之间的通信频段为900M或者2.4G。
在上述技术方案的基础上，本发明提供的掘进机姿态定位系统中，无线信号接收处理装置4还包括警报系统。通过第一无线信号发射器1、第二无线信号发射器2、无线信号收发器3以及无线信号接收处理装置4互成三角形的三角定位原理，确定掘进机在井下的位置及姿态，并且设置第一无线信号发射器1、第二无线信号发射器2以及无线信号收发器3的无线信号发射半径，使无线信号发射半径在合理的范围之内，从而保证掘进机在工作的延拓过程中不会离开监控范围。如果掘进机在工作过程中即将离开监控范围，则警报系统会发出警报，对操作员进行提醒。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (6)

1.一种掘进机姿态定位系统，其特征在于：包括第一无线信号发射器、第二无线信号发射器、无线信号收发器以及无线信号接收处理装置；
所述无线信号收发器和所述无线信号接收处理装置设置于掘进机本体，所述第一无线信号发射器和所述第二无线信号发射器设置于预定巷道中。
2.根据权利要求1所述的掘进机姿态定位系统，其特征在于：所述无线信号收发器和所述无线信号接收处理装置沿所述掘进机的掘进方向设置。
3.根据权利要求2所述的掘进机姿态定位系统，其特征在于：所述第一无线信号发射器和所述第二无线信号发射器之间的连线与预定巷道的延伸方向垂直。
4.根据权利要求3所述的掘进机姿态定位系统，其特征在于：所述第一无线信号发射器、所述第二无线信号发射器、所述无线信号收发器以及所述无线信号接收处理装置之间的通信频段为100M-2.4G。
5.根据权利要求4所述的掘进机姿态定位系统，其特征在于：所述第一无线信号发射器、所述第二无线信号发射器、所述无线信号收发器以及所述无线信号接收处理装置之间的通信频段为900M或者2.4G。
6.根据权利要求5所述的掘进机姿态定位系统，其特征在于：所述无线信号接收处理装置还包括警报系统。
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