CN105156149B - 一种综采工作面设备检测及控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种综采工作面设备检测及控制方法，利用红外成像原理通过红外成像仪对主要容易损坏的机械设备进行检测，同时配合温度指示标签共同使用确定采煤机的位置和摇臂的姿态；采煤机的位置和摇臂的姿态通过通讯模块传输给数据处理模块，数据处理模块根据接收信息直接控制液压支架动作。本发明受现场环境因素干扰较小，实时性、效率较高，运行可靠，具有广泛的实用性。
Description
技术领域
本发明涉及一种综采工作面设备检测及控制方法，尤其是一种综采工作面采煤机定位及摇臂姿态检测和液压支架、刮板机设备检测与控制的方法。
背景技术
随着科学技术的发展，少人或无人采煤工作面将是未来采煤技术发展的必然，现今的开采工作面的设备检测以及定位技术不高，没能形成成套的监管系统，实际的开采工作中都是依靠人工巡检完成对主要设备、主要部件的监控，这种方式的可靠度不高，对工作人员的技术以及劳动强度要求比较苛刻，往往在设备损坏的早期无法察觉。随着行业的发展，无人工作面成为矿山发展的方向，这就提高了对矿山设备在线检测、在线控制、实时定位的要求。同时，矿山设备多是大型成本较高，机械化程度高，工作强度高的大型设备，设备的运行状态直接关系到矿山的正常开采以及人员的安全，井下的运行环境也极为复杂，原始的设备检测和定位装置都涉及的布线，抗干扰等问题，在井下复杂的布线反而会造成安全的隐患，所以综上所述完成对综采工作面进行监测是非常关键的环节。红外成像技术的抗干扰能力强，在当今世界的应用已经比较成熟，红外成像仪与LED的结合使用更是避免了直接的接触检测，极适合应用于矿设备检测之中。
综采工作面是煤矿生产核心区域之一，由采煤机、刮板输送机和液压支架组成的，三机作为综采工作面核心采矿设备，承担着破煤、装煤以及支护等任务，是综采工作面生产的关键。对三机的运行转态进行检测直接关系到开采工作的正常进行。采煤机是综采工作面落煤和装煤的主要装备，在综合机械化采煤过程中，要实现液压支架跟机自动化，必须实现采煤机高速、精确定位导航。当采煤机实时位置和姿态能够确认时，支架控制单元才能及时根据获得的采煤机位置信息，发出相应的控制指令，控制支架的及时支护和推溜程序，实现三机协同自动化。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中对综采设备检测的不足，本发明提供一种非接触式、抗干扰能力强的综采工作面设备检测及控制方法。
技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种综采工作面设备检测及控制方法，利用红外成像原理通过红外成像仪对主要容易损坏的机械设备进行检测，同时配合温度指示标签共同使用确定采煤机的位置和摇臂的姿态；采煤机的位置和摇臂的姿态通过通讯模块传输给数据处理模块，数据处理模块根据接收信息直接控制液压支架动作。
上述方法的具体结构为：采煤机安装在刮板机上并相对于刮板机进行往复直线移动，液压支架相对于刮板机固定安装，摇臂铰接在采煤机上并相对于采煤机进行往复摆动，刮板机包括管板链和刮板；在采煤机上固定有定位及液压支架监测红外成像仪、刮板机监测红外成像仪和采煤机姿态监测红外成像仪；在液压支架上设置有采煤机定位温度指示标签，定位及液压支架监测红外成像仪对采煤机定位温度指示标签进行检测，通过间歇性的采集即可判断采煤机的移动位置(温度标签只是识别使用，液压支架上的标签颜色都一样，没有特殊要求)；在摇臂上设置有采煤机姿态监测温度指示标签，采煤机姿态监测红外成像仪对采煤机姿态监测温度指示标签进行检测，再结合上位机显示的温度指示标签的位置变动即可判断摇臂的姿态；刮板机监测红外成像仪对管板链和刮板进行红外检测，在异温、异压下管板链和刮板将呈现不一样的颜色，据此判断管板链和刮板是否发生异常。
在本发明方案中，对采煤机定位温度指示标签和采煤机姿态监测温度指示标签粘贴方式没有具体限定，只要能够便于被对应的红外成像仪监测到即可；红外成像仪根据监测的结果结合温度指示标签的排布方式即可计算出相关信息；优选的，所述采煤机定位温度指示标签以矩形阵列的形式排布在每一个液压支架上；所述采煤机姿态监测温度指示标签以直线形式排布在每一个摇臂上。
不同作用的红外成像仪安装的位置有所不同，但是所涉及的红外成像仪均固定设置在采煤机上，红外成像仪的供电将由安放于采煤机内部的可充电电源完成。红外成像仪监测到的信息通过通讯模块传输给数据处理模块，数据处理模块在控制屏幕上实时显示采煤机的位置以及摇臂的姿态；采煤机的不同位置对应液压支架的不同动作，数据处理模块通过通讯模块向液压支架发送指令控制液压支架动作。
优选的，所述采煤机姿态监测红外成像仪对采煤机姿态监测温度指示标签进行检测，计算出摇臂与参考面之间的夹角θ，将夹角θ和摇臂的长度定值L用极坐标系进行表示，以确定摇臂的姿态。
优选的，所述采煤机定位温度指示标签和采煤机姿态监测温度指示标签采用LED指示灯实现。
有益效果：本发明提供的综采工作面设备检测及控制方法，相对于现有技术，具有如下优势：1、本发明利用红外成像的原理对综采工作面的主要设备完成实时无线监测的同时对采煤机实现定位和姿态的监测，加强了综采工作面的检测水平，可以降低相关工作人员过的消耗；2、本发明属于红外无线监测方法，对现场的抗干扰能力强；3、使用极坐标，无需复杂计算即可实现稳定的定位；4、运用到的相关设备简单可靠，不受环境的影响，价格便宜，简单易行；5、本发明的替代了现用的液压支架红外线接收装置，控制液压支架的动作，缓解了液压支架因干扰无法接收到红外线而产生错动作的问题。
附图说明
图1为本发明使用的装置示意图；
图2为本发明姿态计算原理简图；
图3为采煤机定位温度指示标签的粘贴位置图；
图4为本发明监测方法流程图；
图中包括：1-液压支架，2-采煤机定位温度指示标签，3-刮板机，4-定位及液压支架监测红外成像仪，5-刮板机监测红外成像仪，6-刮板链，7-刮板，8-采煤机，9-摇臂，10-采煤机姿态监测温度指示标签，11-姿态监测红外成像仪，12-通讯发射装置。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
一种综采工作面设备检测及控制方法，利用红外成像原理通过红外成像仪对主要容易损坏的机械设备进行检测，同时配合温度指示标签共同使用确定采煤机的位置和摇臂的姿态；采煤机的位置和摇臂的姿态通过通讯模块传输给数据处理模块，数据处理模块根据接收信息直接控制液压支架动作。
如图1所示为上述方法所使用的装置。如现有技术：采煤机8安装在刮板机3上并相对于刮板机3进行往复直线移动，液压支架1相对于刮板机3固定安装，摇臂9铰接在采煤机8上并相对于采煤机8进行往复摆动，刮板机3包括管板链6和刮板7。本发明的设计点在于：在采煤机8上固定有定位及液压支架监测红外成像仪4、刮板机监测红外成像仪5和采煤机姿态监测红外成像仪11；在液压支架1上设置有采煤机定位温度指示标签2，定位及液压支架监测红外成像仪4对采煤机定位温度指示标签2进行检测，据此判断煤机8的位置；在摇臂9上设置有采煤机姿态监测温度指示标签10，采煤机姿态监测红外成像仪11对采煤机姿态监测温度指示标签10进行检测，据此判断摇臂9的姿态；刮板机监测红外成像仪5对管板链6和刮板7进行红外检测，据此判断管板链6和刮板7是否发生异常。
如图2所示，所述采煤机姿态监测温度指示标签10以直线形式排布在每一个摇臂9上，采煤机姿态监测温度指示标签10采用LED指示灯实现；所述采煤机姿态监测红外成像仪11对采煤机姿态监测温度指示标签10进行检测，计算出摇臂9与参考面之间的夹角θ，将夹角θ和摇臂的长度定值L用极坐标系进行表示，以确定摇臂9的姿态。
如图3所示，所述采煤机定位温度指示标签2以矩形阵列的形式排布在每一个液压支架1上，采煤机定位温度指示标签2采用LED指示灯实现。
如图4所示，本发明的数据传输系统图，包括五个部分：温度指示标签/故障监测成像、红外成像仪、无线通讯模块、数据处理模块、数据显示模块、指令发送模块。红外成像仪，感知观察温度指示标签以及设备部件的异温与异压，将图像数据经过无线通讯模块传于上位机的数据处理模块进行数据处理和计算，将结果实时的在控制室中显示，通过指令发送模块完成对液压支架动作的控制。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种综采工作面设备检测及控制方法，其特征在于：利用红外成像原理通过红外成像仪对主要容易损坏的机械设备进行检测，同时配合温度指示标签共同使用确定采煤机的位置和摇臂的姿态；采煤机的位置和摇臂的姿态通过通讯模块传输给数据处理模块，数据处理模块根据接收信息直接控制液压支架动作；
采煤机(8)安装在刮板机(3)上并相对于刮板机(3)进行往复直线移动，液压支架(1)相对于刮板机(3)固定安装，摇臂(9)铰接在采煤机(8)上并相对于采煤机(8)进行往复摆动，刮板机(3)包括管板链(6)和刮板(7)；在采煤机(8)上固定有定位及液压支架监测红外成像仪(4)、刮板机监测红外成像仪(5)和采煤机姿态监测红外成像仪(11)；在液压支架(1)上设置有采煤机定位温度指示标签(2)，定位及液压支架监测红外成像仪(4)对采煤机定位温度指示标签(2)进行检测，据此判断采 煤机(8)的位置；在摇臂(9)上设置有采煤机姿态监测温度指示标签(10)，采煤机姿态监测红外成像仪(11)对采煤机姿态监测温度指示标签(10)进行检测，据此判断摇臂(9)的姿态；刮板机监测红外成像仪(5)对管板链(6)和刮板(7)进行红外检测，在异温、异压下管板链(6)和刮板(7)将呈现不一样的颜色，据此判断管板链(6)和刮板(7)是否发生异常。
2.根据权利要求1所述的综采工作面设备检测及控制方法，其特征在于：所述采煤机定位温度指示标签(2)以矩形阵列的形式排布在每一个液压支架(1)上；所述采煤机姿态监测温度指示标签(10)以直线形式排布在每一个摇臂(9)上。
3.根据权利要求2所述的综采工作面设备检测及控制方法，其特征在于：所述采煤机姿态监测红外成像仪(11)对采煤机姿态监测温度指示标签(10)进行检测，计算出摇臂(9)与参考面之间的夹角θ，将夹角θ和摇臂的长度定值L用极坐标系进行表示，以确定摇臂(9)的姿态。
4.根据权利要求1所述的综采工作面设备检测及控制方法，其特征在于：所述采煤机定位温度指示标签(2)和采煤机姿态监测温度指示标签(10)采用LED指示灯实现。
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