CN104500067B - 一种采煤机煤岩自适应智能割煤控制的引导装置及方法 - Google Patents
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Abstract
一种采煤机煤岩自适应智能割煤控制的引导装置由牵引车、伸缩杆、滑轮、地质雷达探头、微处理器、无线发射器和无线接收器构成。采煤机行走割煤时，引导装置在移动过程中将地质雷达探头贴近采煤面进行探测，将探测的信号通过微处理器进行分析，识别煤岩结构，然后将分析信息通过无线发射器发送，安装在采煤机机身的无线接收器接收信号传输至采煤机的控制器，控制割煤摇臂的高度，避开岩层进行割煤，减少了截齿的磨损和研石的含量，同时也可以解决采煤机过断层的难题，提高了采煤效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种采煤机自动割煤控制装置及方法，尤其是一种采煤机在割煤过程中能够自动识别煤岩状态的割煤控制引导装置及方法。
背景技术
在煤矿开采过程中，煤岩的复杂性经常造成采煤机发生割岩量大、设备磨损大、产煤中研石含量高等问题。为解决这一问题，目前采用的智能控制技术是“记忆切割”，即按照记忆中或者预设好的采煤顶板的走向进行切割，如专利“一种提高采煤机记忆截割执行精度的方法CN 201310287045.7” 公开了一种提高采煤机记忆截割执行精度的方法，在采煤机运行过程中，根据底板高度变化的模糊分类，对采煤机滚筒高度的变化范围进行实时修正，并以此为依据对摇臂倾角进行调节。能够有效提高采煤机记忆截割的执行精度，在一定程度上改善了采煤机截割路径的平整性。专利“一种采煤机自动截割控制系统及自动截割控制方法CN 201210265864.7”公开了一种采煤机自动截割控制系统及自动截割控制方法，控制方法包括学习并记忆当前所开采煤层的截割轨迹，根据记忆轨迹完成自动割煤，并实时调整记忆轨迹，由此实现采煤机自动截割控制。
另外还有根据检测信息的智能割煤控制技术，如发明专利“采煤机煤岩界面自动识别、滚筒自动调高方法和系统CN201210214631.4”公开了一种采煤机煤岩界面自动识别、滚筒自动调高方法和系统，在采煤机机身上安装有控制器，在该控制器中存储有识别各种煤岩介质所需截割力响应值、各截割状态持续时间最大值和滚筒高度预设值。采煤机工作时，由控制器确定出当前截割状态持续时间，并将当前截害力响应值、当前截割状态持续时间和滚筒高度三个参数与控制器内对应预设值按相应算法进行比较，自动识别出当前截割介质，并根据识别结果和相应算法，决定滚筒调高。专利“滚筒采煤机截割高度的控制方法CN201080007751.6” 公开了一种用于地下采煤的滚筒采煤机的滚筒截割高度的控制方法，它利用检测滚筒切入围岩的深度，并且通过由测量值得出的控制信号调整滚筒截割高度，其特征在于，在采掘作业过程中检测驱动滚筒的截割电机的耗用电流以及滚筒采煤机的行进速度，然后在计算出相应的比截割能量作为耗用电流与行进速度之比，针对与待采煤炭和出露围岩的强度有关的不同的采掘状况分别确定比截割能量的特征值，如果超过该特征值，就使得滚筒切入围岩之中，并且生成用于修正滚筒截割高度的相应控制信号。
分析目前智能割煤控制的两种技术，记忆切割技术智能化程度较低，不能适应煤岩的复杂情况；智能切割技术根据的检测参数，都是已经割到岩层的参数，造成了采煤机切割头的磨损，不能真正实现避开矸石或岩层的割煤控制。
发明内容
本发明的目的是要针对上述技术的不足之处，提出一种结构简单，使用方便，能够自动确定煤岩结构，引导采煤机进行避开岩层的采煤机煤岩自适应智能割煤控制的引导装置及方法。
为实现上述技术目的，本发明的采煤机煤岩自适应智能割煤控制的引导装置，包括设置在采煤机的轨道上的引导车和安装在采煤机机身的引导控制器，引导车共有两辆，分别连接在采煤机的前端和后端，所述引导控制器包括相互连接的无线接收器和采煤机的控制器；所述引导车包括与采煤机连接的牵引车，牵引车上设有伸缩杆和微处理器，伸缩杆上设有位移变送器，伸缩杆上方设有地质雷达探头，伸缩杆顶部设有滑轮，所述地质雷达探头和位移变送器分别与微处理器相连接，微处理器连接有无线发射器。
一种采煤机煤岩自适应智能割煤控制的引导方法，其步骤如下：当采煤机正向行走割煤时，处于采煤机前进方向的引导装置在采煤机的推动下沿采煤机轨道前进，引导装置在移动过程中升起伸缩杆，并使滑轮顶在采煤顶板上与引导装置同步运行，伸缩杆根据采煤顶板上的高度自由伸缩，保证将地质雷达探头一直贴近采煤面，同时地质雷达探头对采煤面进行探测，并将探测的信号发送给微处理器，同时位移变送器定时检测伸缩杆的伸缩距离，检测结束后将伸缩杆的伸缩距离信息发送给微处理器，微处理器通过将同一时间点获得的伸缩距离信息与伸缩杆的固定高度和叠加，从而得到此时地质雷达探头的高度位置，从而判断出煤岩高度，并将此时间点地质雷达探头获取的岩层情况一起通过无线发射器发送出去，通过安装在采煤机机身的无线接收器将接收到的信号传输至采煤机的控制器，采煤机的控制器依据接收到的岩层高度和岩层情况，控制割煤摇臂的高度降低，从而使采煤机滚筒避开岩层割煤；
当采煤机反方向移动时，设在采煤机后方的引导装置开启器开始检测工作并重复上述引导步骤，采煤机的控制器依据接收到的岩层高度和岩层情况，控制割煤摇臂的高度降低，从而使采煤机滚筒避开岩层割煤。
有益效果：本发明在采煤机的前端和后端分别连接两辆有引导车，引导车上设有与煤岩接顶的伸缩杆，伸缩杆顶端设有地质雷达探头，可以实时将工作面顶端的地址情况返回给微处理器，从而得到采煤机滚筒前方的采煤工作面顶端煤岩分布结构，微处理器会将相关信息通过采煤机控制器控制采煤机割煤摇臂的高度降低，从而使采煤机滚筒避开岩层割煤；进行相应的控制，避免切割岩层，减少了截齿的磨损和研石的含量，提高了采煤效率。
附图说明
图1是本发明的采煤机煤岩自适应智能割煤控制的引导装置原理框图。
图中，1-牵引车；2-伸缩杆；3-滑轮；4-地质雷达探头；5-位移变送器；6-微处理器；7-无线发射器；8-无线接收器；9-采煤机的控制器。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的实施作进一步的描述。
如图1所示，本发明的采煤机煤岩自适应智能割煤控制的引导装置，其特征在于：它包括设置在采煤机的轨道上的引导车和安装在采煤机机身的引导控制器，引导车共有两辆，分别连接在采煤机的前端和后端，所述的牵引车1是一种四轮平板小车，与采煤机连接，四个轮子卡在采煤机的轨道上，可以在采煤机的牵引或推动下自由移动；所述引导控制器包括相互连接的无线接收器8和采煤机的控制器9；所述引导车包括与采煤机连接的牵引车1，牵引车1上设有伸缩杆2和微处理器6，伸缩杆2上设有位移变送器5，伸缩杆2上方设有地质雷达探头4，伸缩杆2顶部设有滑轮3，所述伸缩杆2通过电机调整升降或者通过内置的弹簧和顶部的滑轮3与采煤工作面顶板挤压升降，所述的伸缩杆2通过顶在采煤工作面顶板上的滑轮3，可以根据顶板的高度伸缩前进，所述地质雷达探头4和位移变送器5分别与微处理器6相连接，微处理器6连接有无线发射器7。微处理器6采用嵌入式系统ARM11，-位移变送器5采用TMI型号，无线发射器7和无线接收器8采用无线收发模块JF24D-B，地质雷达探头4采用MIRA型号的探测单元。
一种采煤机煤岩自适应智能割煤控制的引导方法，其步骤如下：当采煤机正向行走割煤时，处于采煤机前进方向的引导装置在采煤机的推动下沿采煤机轨道前进，引导装置在移动过程中升起伸缩杆2，并使滑轮3顶在采煤顶板上与引导装置同步运行，伸缩杆2根据采煤顶板上的高度自由伸缩，保证将地质雷达探头4一直贴近采煤面，同时地质雷达探头4对采煤面进行探测，并将探测的信号发送给微处理器6，同时位移变送器5定时检测伸缩杆2的伸缩距离，检测结束后将伸缩杆2的伸缩距离信息发送给微处理器6，微处理器6通过将同一时间点获得的伸缩距离信息与伸缩杆2的固定高度和叠加，从而得到此时地质雷达探头4的高度位置，从而判断出煤岩高度，并将此时间点地质雷达探头4获取的岩层情况一起通过无线发射器7发送出去，通过安装在采煤机机身的无线接收器8将接收到的信号传输至采煤机的控制器9，采煤机的控制器9依据接收到的岩层高度和岩层情况，控制割煤摇臂的高度降低，从而使采煤机滚筒避开岩层割煤；
当采煤机反方向移动时，设在采煤机后方的引导装置开启器开始检测工作并重复采煤机正向行走割煤时的动作，采煤机的控制器9依据接收到的岩层高度和岩层情况，控制割煤摇臂的高度降低，从而使采煤机滚筒避开岩层割煤，实现采煤机的自适应割煤控制。
Claims (2)
1. 一种采煤机煤岩自适应智能割煤控制的引导装置，其特征在于：它包括设置在采煤机的轨道上的引导车和安装在采煤机机身的引导控制器，引导车共有两辆，分别连接在采煤机的前端和后端，所述引导控制器包括相互连接的无线接收器（8）和采煤机的控制器（9）；所述引导车包括与采煤机连接的牵引车（1），牵引车（1）上设有伸缩杆（2）和微处理器（6），伸缩杆（2）上设有位移变送器（5），伸缩杆（2）上方设有地质雷达探头（4），伸缩杆（2）顶部设有滑轮（3），所述地质雷达探头（4）和位移变送器（5）分别与微处理器（6）相连接，微处理器（6）连接有无线发射器（7）。
2. 一种使用权利要求1所述装置的采煤机煤岩自适应智能割煤控制的引导方法，其特征在于：
当采煤机正向行走割煤时，处于采煤机前进方向的引导装置在采煤机的推动下沿采煤机轨道前进，引导装置在移动过程中升起伸缩杆（2），并使滑轮（3）顶在采煤顶板上与引导装置同步运行，伸缩杆（2）根据采煤顶板上的高度自由伸缩，保证将地质雷达探头（4）一直贴近采煤面，同时地质雷达探头（4）对采煤面进行探测，并将探测的信号发送给微处理器（6），同时位移变送器（5）定时检测伸缩杆（2）的伸缩距离，检测结束后将伸缩杆（2）的伸缩距离信息发送给微处理器（6），微处理器（6）通过将同一时间点获得的伸缩距离信息与伸缩杆（2）的固定高度和叠加，得到此时地质雷达探头（4）的高度位置，从而判断出岩层高度，并将此时间点地质雷达探头（4）获取的岩层情况一起通过无线发射器（7）发送出去，通过安装在采煤机机身的无线接收器（8）将接收到的信号传输至采煤机的控制器（9），采煤机的控制器（9）依据接收到的岩层高度和岩层情况，控制割煤摇臂的高度降低，从而使采煤机滚筒避开岩层割煤；
当采煤机反方向移动时，设在采煤机后方的引导装置开启器开始检测工作，并重复上述引导步骤，采煤机的控制器（9）依据接收到的岩层高度和岩层情况，控制割煤摇臂的高度降低，从而使采煤机滚筒避开岩层割煤。
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