CN106103895A - 用于地下开采的工作面支架 - Google Patents

Abstract

本发明涉及地下开采的具有节式支架(护板1至18)的工作面支架，其包括各具有两个摄像头(36)的摄像头壳体(35)，所述摄像头拍摄沿着矿脉的纵向具有多个护板的工作面的监视区域并且尽可能完整地检测矿脉的横截面。监视区域中的摄像头为了供电而配属给一个共同的电源(48)并且配备有本质安全的电子系统。该电子系统具有用于高频数据传递(发送和接收)的无线电机构连同用于与局部摄像头网络(Wireless Local Area Network)无线连接的天线39(W‑LAN天线)。每个摄像头和每个摄像头壳体配属有一个摄像头编码和一个地址编码，该地址编码为了鉴别而附给数据。每个无线电设备设置为使得标有陌生的摄像头编码的数据和标有陌生的地址编码的数据和信号为了发送而直接在接收之后发出。

Description

用于地下开采的工作面支架

技术领域

本发明涉及一种如权利要求1前序部分所述的地下开采的工作面支架。由DE102009048154A1已知这种工作面支架。在此，在节式支架(护板)中的每一个节式支架的托梁上安装有摄像头代替超声波发送器。该摄像头用作传感器，该传感器为了操控移架千斤顶而测量在输送设备与节式支架之间的间距。借助通常具有中央处理器的工作面控制系统可以测定和控制输送设备的各个输送机段的位置和护板的位置以及完整的工作面支架的位置和定向。为此经由数据线将各个摄像头的测量结果传输给工作面控制系统，该工作面控制系统又启动对每个节式支架的各个液压缸的控制。摄像头因此仅仅用作传感器。

背景技术

由DE102008029406已知一种摄像头，该摄像头安置在一个壳体内并且可以通过数据传输设备将由该摄像头记录的图像数据传输给外部数据处理装置并且沿着相反的方向将外部数据处理装置的控制信息传输给摄像头配置组件，其中，数据传输设备包括至少一个光导体，该光导体可以与外部数据处理装置连接。

另外提出利用无线的WLAN连接(WLAN＝Wireless Local Area Network，无线局域网)从摄像头配置组件到一个外部数据处理装置的无线的数据传输/无线电传输。在这种情况下提出的摄像头对于实际运行来说太重了；图像识别在地下开采运行的各个位置上可能是有益的；数据传输除了在位于平巷中或地面的调度站与各个护板之间的常用的数据传输之外还作为奇特的附注出现。

发明内容

本发明的目的是：提供一种适合于地下开采的、本质安全的摄像头结构；一种特定的，适合于工作面的所有位置的摄像头设计；一种数据传输网，该数据传输网不仅适合于将摄像头以适当的方式与调度站(平巷站、工作面控制装置)并且与护板控制机构连接，而且还通过控制总线适当地整合到地下的数据传输系统中。

权利要求1的设计方案的特征在于：

·摄像透为了尽可能完整地检测一定数量的节式支架前的矿脉的长度和横截面而设置在它们的壳体中和工作面中，

·本质安全性已经通过摄像头的本质安全的电子系统建立，因而摄像头壳体可以是简单的板材壳体；

·每个摄像头壳体的W-LAN天线可达到局部的摄像头网络(Wireless Local AreaNetwork)并且作为冗余方案或替换方案可以承担通过在工作面控制装置与护板控制机构之间的控制总线的网络功能，并且反过来也一样；

·摄像头和摄像头壳体串接地并且如下地接入到摄像头网络中，即，该摄像头网络可以一部分通过线缆并且一部分无线地建立。通过这种方式可以减少用于摄像头网络的硬件费用。

·由于每个摄像头壳体的电子系统的特点，摄像头网络特别快而且比经由控制总线的数据网络快得多。

如权利要求2所述的改进方案用于提高可传输的数据量。

如权利要求3所述的改进方案通过如下方式对无线电通信和特别是地下W-LAN通信的不确定性给予考虑，即，在多个区域中还设置线缆传输。

通过设置多个用于给摄像头壳体供电的电源(权利要求4)将停止运转的影响降低到最小程度。权利要求5连同如权利要求6所述的改进方案共同允许工作面控制装置与分别接入控制过程中的摄像头壳体及其摄像头的明确且完美的数据传输。

权利要求7的改进方案中的本发明允许摄像系统接入由位于平巷中或地上的调度站实施的支护运行中。由于操作者恰恰从采掘机械目前位于其中的区域中获得由摄像头拍摄的工作面图像，所以他获得用于触发必要的控制信号和主要是紧急信号的必要信息。为了这些信息或控制信号，迄今为止人员必须在现场，负责排除对材料和/或人员的危害。权利要求8规定：根据本发明，恰恰通过如下方式可以对紧急情况给予考虑，即，经由摄像头网络可以实现冗余的或替换的、然而无论如何特别快的数据传输。在根据权利要求9的改进方案中，实现了对由DE10018481B4提出的装置的补充和有益的改进方案，该装置用于将岩石数据从采掘机械经由无线电传输到多个沿着支护运行相互间具有间距地安装的无线电接收器。在此只将无线电信号中最强的或数字显示最完整的信号继续传输给中心指令发送器，该中心指令发送器用于产生用于回采的指令信号。通过所述改进方案规定将摄像头网络另外接入到支护运行的数据传输中，该接入由于在摄像头网络中的数据传输速度是特别适宜的。汇集在采掘机械上的关于运行状态和关于采掘状态的数据只具有瞬时意义并且因此为了评定和采掘运行中的考虑必须被特别迅速地传输。

本发明的目的是通过摄像系统实现采掘运行和支护运行的进一步自动化。根据权利要求10第一步骤是自动化的危险识别，通过该危险识别避免操作错误并且能通过警告信号或自动地实现对运行的快速干预。

在如权利要求11和12所述的本发明的这方面的一种改进方案中，根据本发明的摄像头组用于拍摄通过截面的实际图像。因此在测量费用小的情况下保障采掘机械沿着工作面直到无人运行为止的通道的最高安全性和可靠性。如对于安全运行来说必要的那样，对每个节式支架前的工作面横截面进行测量和评估；然而测量传感器限制在仅仅隔若干个节式支架安装的摄像头和摄像头壳体上。

在这种改进方案中，例如将允许采掘机械通过的通过横截面模型事先确定为用于节式支架中每一个节式支架前的工作面横截面的通过模型或轮廓模型并将其储存在工作面控制装置的存储器中。这个模型要么只作为具有相应角点的平面储存要么以可供使用的通过横截面的特性要素为基础储存。摄像头用于确定实际横截面，这些摄像头以已知的缩小率(变焦系数)沿着这些摄像头的照明区域拍摄每个节式支架前的垂直于行驶方向实际存在的实际通过横截面的实际图像。将这些实际图像传输给控制装置并且在其中借助适当的程序设计在允许行驶的意义上进行加工处理。

在根据本发明规定的对实际图像数据与额定图像数据的对比中考虑的是：只有当规定尺寸的测量位置和参考点在模型中和在实际中在几何方面一致时才能够以一致为出发点。测量位置是传感器所安装的位置。这些位置在确定模型时与在规定实际状态的尺寸时必须是相同的。

规定尺寸的参考点例如是两个像点，应该对这些像点在它们的间距方面、在它们的连接线的斜度方面、在由它们限定的直线的长度方面规定尺寸。

在将摄像头用于测量和评估每个节式支架前的工作面横截面的实施形式(权利要求11)中，进行简单的面积对比。为此也可以将通过模型仅仅图画似地储存在存储器中，而不必通过各个测量参数对它进行储存。控制装置将储存的额定图像、就是说通过模型/轮廓模型在事先决定的对比点上插入到由摄像头拍摄的横截面图像(实际图像)中，因而如果两个相同，那么图像的和通过模型/轮廓模型的可对比的元素和点重叠。对于允许行驶来说重要的是：图像与轮廓模型无过量地相配，然而鉴于测量传感器而限定在具有摄像头和摄像头壳体的节式支架上。

在另一种将摄像头用于测量和评估每个节式支架前的工作面横截面的实施形式(权利要求12)中，为了测定也基于通过模型/轮廓模型且储存在控制装置的存储器中的特性参数，进行对所拍摄的实际图像的图像评定。为此在实际图像中读取所选参数的实际值(斜度、间距、长度)并且在存在于通过模型/轮廓模型和实际图像中并标出通过截面的相同元素的参考点上插入通过模型/轮廓模型。根据连接线的斜度或者测量位置和相应的实际值是否与通过模型/轮廓模型相配，进行在允许行驶的意义上可处理的信号向采掘机械的运行控制系统的传输。

在如权利要求13所述的本发明的构造中，减少测量费用，而同时提高所储存的通过模型/轮廓模型的现实含量。能够实现将储存的恒定不变的设计数据也使用在额定/实际对比中。

本发明的减少工作面中的测量费用、然而同时保障最高的安全性和无事故的目的只能通过如下认识得以实现：存在干扰参数，这些干扰参数通过拍照和几何测量不能检测或只有花费很大的费用才能检测或不能可靠地检测。因此本发明在权利要求14中还规定了对这样的干扰参数、在本申请中称为条件参数的检测。按照权利要求15的改进方案用于图像识别和评定的可靠性。特别是因此标出并清晰识别特性要素、测量点和参考点。

然而同时通过这种方式作为有益的副效应还能够实现通过摄像头的人员识别、促进并使之更加可靠(权利要求16)。

此外，本发明的出发点是：人员识别只能是按照本发明的摄像系统的一个副效应，这是因为运行控制的可靠性要求减少测量费用，而在人员识别的情况中冗余和过量并不妨碍，而且倒不如说促进了结论可靠性。这是根据权利要求17的改进原因。

根据权利要求18，为了提高图像识别特别是在使用特殊的标记点、标记条、标记色的情况中还使用红外光、优选通过插入利用白光的正常照明中。

附图说明

下文参照附图对一个实施例加以说明。

附图中：

图1为具有掩护支架的工作面的剖视图；

图2为截煤机和一组掩护支架的示意性顶视图；

图3为摄像头壳体的示意图；

图4为作为轮廓模型的通过模型；

图5为根据图1的剖视图，然而掩护支架下沉。

具体实施方式

图1示出的是作为采掘机械21的铣削式机械和节式支架1-18之一。节式支架一般地并且在本申请中也称为掩护支架或护板。图2示出多个节式支架1至18。节式支架沿着矿层20设置。利用采矿机21、例如截煤机21的切割装置23、24沿采掘方向22采掘矿层20。截煤机21能够借助未示出的截煤机电缆沿着切割方向19沿着采煤工作面移动。经破碎的煤由也称为“滚筒式采煤机”的截煤机装载到输送设备上。输送设备包括溜槽25，在该溜槽中，铠装输送机沿着采煤工作面运动。溜槽25分为各个单元，这些单元虽然相互连接，然而能够彼此相对地沿着采掘方向22实施运动。所述单元中的每一个单元通过一个作为施力装置(Kraftgeber)的缸-活塞单元(迈步活塞)29与单体支架1至18之一连接。

节式支架中的每一个节式支架都用于将工作面向上支撑的目的。将底板26相对顶板27撑牢的另外的缸-活塞单元例如30用于此目的。顶板在其朝向矿层的前端部上具有所谓的防片帮装置28。在此它是翻板，该翻板在被采掘的煤面之前可翻转。防片帮装置28必须在驶近的的截煤机21之前向上翻转。未示出的另外的缸-活塞单元也用于此目的。

防片帮装置28能可枢转地安装在滑动托梁52的前部。为了向采煤工作面(Kohlestoss)的方向延长对顶板的保护作用，所述滑动托梁通过未示出的缸/活塞单元在顶板的平面中可收缩和可伸长。在采掘机械接近时它收缩。在此仅仅范例性地示出单独的节式支架的这些功能元件。存在另外的功能元件；在此首先涉及的另外的施力装置、特别是液压的缸/活塞单元，其次还涉及在此未示出的用于控制自动运行的传感器。经由阀和带有调节磁体的先导阀电动液压地操纵这些缸/活塞单元。

在图2中截煤机向右运动。因此节式支架17的防片帮装置必须向后翻转。另一方面，节式支架9的溜槽25(输送机段)的沿行驶方向19处于截煤机21下游的单元向着被采掘的煤面向前移动。后续的节式支架8、7、6、5和4同样处于向着被采掘的煤面的方向的前进行程中。在这些节式支架上，防片帮装置已经重新向下翻转。节式支架3、2、1已经完成移动并且保持在这个位置中，直到截煤机再次向右靠近。

对这些运动的控制一部分自动地按照储存的程序根据截煤机的运动和瞬时位置进行、一部分手动地进行本地操作或遥控操作。

由地面上的主中心站50和/或地下的辅助中心站33、也称为调度站或工作面控制装置实施支护控制和采掘控制。调度站并不位于工作面中，而是位于侧向平巷中的一个平巷中，从这些平巷起工作面出井。用于自动运行支护控制和用于根据采掘机械的位置自动输入支护指令(掩护支架的回收、迈步、设置)的程序储存在主中心站50和/或辅助中心站33中。为此也可以由主中心站50和/或辅助中心站33编程地调取各个传感器的测量值(传感器信号)。也可以从主中心站50和/或辅助中心站33中手动地发出指令和调取传感器信号。

节式支架1-18中的每一个节式支架分别配属有一个护板控制装置34。每个护板控制机构34与它的掩护支架的功能元件、更确切地说特别是传感器和施力装置的先导阀或主阀的调节磁体连接。有关的细节由引用的现有技术获得。

护板控制机构34从工作面调度站、在这个实施例中从平巷之一中的地下的辅助中心站33获得它们的指令信号。

调度站配备有显示屏31，在该显示屏中使操作人员能够看到采掘过程和支护过程，该操作人员可以在需要时和特别是在紧急情况时经由输入装置32进行干预并发出紧急信号或紧急停止信号。

通过多芯的线缆58(总线、控制总线)进行信号和指令传输。它将所有护板控制装置34相互连接并且将它们与调度站33连接。另外，线缆为节式支架、例如为液压阀的控制磁体供电。

由于大量的护板控制装置34，控制总线隔若干个节式支架地在转换器59中中断并且电力电缆在此与电源60连接。这些电源经由导线61与中心馈电电源连接。

经由每个护板控制装置接收在调度站输入的或发出的支护指令、状态参数和来自所有其它调度站的另外的数据并且继续发给所有其它调度站以及所述调度站的其它数据。

然而为了实施所要求的功能例如测量值询问或例如在回收、迈步、设置的意义上的支护功能，通过事先决定的编码(护板密码)仅仅激活护板1至18的护板控制装置之一或一组护板控制装置。激活的护板控制装置然后将获得的功能指令例如测量值调取或支护指令转换成给配属给有关的掩护支架的功能元件、传感器、调节阀或主阀的指令。

xxx例如在DE19546427.3A1中说明了对一定的掩护支架的护板控制装置的操控和对功能与功能流程的自动触发。

可以看出：一个工作面中的运动过程非常复杂并且由于本地情况的特点单独一个人员无法看出并作出预告。

因此根据本发明通过使用摄像头来辅助采掘机械的运行――以全自动化为目标，这在少量的测量费用的同时允许取代或辅助对采掘运行的人工监视并且特别是避免采掘机械与支架的碰撞。

为此，主中心站50和/或工作面控制装置/辅助中心站33具有储存容量，在该储存容量中以一个节式支架的间距储存用于所有工作面横截面的需要的通过横截面的模型51。这样的模型51在图1中作为平面点划线地记录到实际的通过横截面中而在图4中作为具有规定尺寸、测量点和规定尺寸的参考点的平面示出。由于支架由相同的节式支架构成，为工作面一次性手动地或通过试验运转加上在采掘机械上的相应调整来建立通过模型。它限定为在此以点划线规定的平面的轮廓并且以这种形式储存在工作面控制装置的存储器中。然而它也可以由确定可供使用的通过截面的典型的结构元件和它们的规定尺寸确定。在图4中示出这样的结构元件，它们的规定尺寸、它们的规定尺寸的测量点和参考点。

·a是在溜槽的矿层侧的侧边棱的参考点与溜槽上的线缆连接板的内边棱之间的间距，作为迈步活塞29的伸出长度包括溜槽的结构宽度测得；

·b是线缆连接板的结构高度；

·d是顶板的斜度；

·c是活塞30的伸出长度，通过缸中的传感器在适当的参考点之间测得，或许包括结构尺寸；

·e是在各参考点、线缆连接板的上部边棱与摄像头的下部边棱之间的间距，通过线缆连接板上的间距传感器测得；

·f是在各参考点、线缆连接板的上部边棱与滑动托梁的下部边棱之间的间距；

·g是翻转托梁的斜度。

通过这些特性参数展开一个多边形，该多边形在相应缩小时――该缩小考虑到工作面横截面的恒定的或特殊的情况――用作通过模型并且与这些特性参数一起储存在工作面控制装置的存储器中。

现在在采掘机械每次接近时对其中每个节式支架、每个溜槽的实际可供使用的通过截面等进行测定。根据本发明的摄像头用于测定。

各具有两个摄像头36的摄像头壳体35分别隔若干个护板地以沿着工作面的纵向相反的检测区域37安装在一个护板上。摄像头壳体隔多个护板地、然而靠近地相邻设置，使得沿着纵向相邻的摄像头的视域沿着纵向交叠，从而在任何情况下可以进行可靠的图像评定。采掘运行的情况例如工作面的高度、视野情况、灰尘和污染以及摄像系统整合到运行中的方式例如仅仅减轻人工操作、人工操作的冗余或者全自动化，并且特别是由此产生的安全需求是决定摄像头壳体的间距的因素。可以考虑3至8个护板。

在此需要指出的是：符合发展趋势地视图限制摄像头的数量，这是因为随着数量的增大停止运转的可能性也在增加，该停止运转则导致工作面中的整个采掘运行停工。摄像头在其检测区域37中沿着相对工作面的横向方向工作面的在检测顶部27以下的自由横截面包括线缆连接板、溜槽和截煤机的作业区域。检测区域37在工作面的长度中包括几个护板(监视区域)。为了安全起见相邻的监视区域/检测区域37也可以重叠。

在这种限定的检测区域中，不仅检测人员的存在、而且还检测任何视觉上出现的采掘运行的不正常例如截煤机运动区域中的脱落的矿层壁和支护运行的不正常例如防片帮装置28未收回、护板不移动并且作为图像文件或在对图像数据进行评定后作为警告信号或紧急信号传送给调度站。

在每个摄像头壳体中安置有两个摄像头36。在它们的光学中心轴之间存在约120°的夹角。这个夹角取决于摄像头的视域。这个视域在图3中标注为附图标记37并且储存为灰色。现在如下地选择在摄像头的中心轴之间的夹角，即，摄像头的视域检测沿着横向全部的和沿着纵向在一定距离(监视区域)上的矿层与溜槽25之间的工作面的矿脉。

除了两个摄像头36之外，每个摄像头壳体35配备有包括计算机容量、储存容量以及用于高频无线电信号的发送器/接收器的摄像头电子系统38并且此外配备有无线电天线39。相邻摄像头壳体中的若干个摄像头壳体也可以经由数据线缆40相互连接。这些摄像头壳体构成一个摄像头联机平台，从该摄像头联机平台其经由无线电进行向下一个摄像头壳体或到下一个摄像头联机平台的数据传输。通过这种方式，摄像头壳体中的若干个摄像头壳体可以放弃无线电装置和天线。然而优选：出于以后将探讨的原因，全部摄像头壳体配备无线电。

为了与采掘运行和支护运行进行通讯，摄像头壳体通过无线电和天线41以及数据线缆40整合到一个局域网内(Wireless Local Area Network)。

在此如下地配备摄像头电子系统38，即，立刻继续发送经由无线电或数据线缆获得的数据，这些数据不是确定为用于相应摄像头壳体的摄像头36之一。

工作面中的最后的摄像头壳体优选经由光导体42(未示出)或用于数据传输的电子线缆与调度站33连接。在最简单的情况中可以通过如下方式进行评定，即，将实际图像文件插入到参考点上的、储存为平面的通过模型中，所述参考点在两者中均存在例如在线缆连接板的上部边棱上。现在根据所储存的通过模型是否与参考点上的实际图像文件无过量地相配来产生警告信号或紧急信号或释放信号。

在其它情况中可以通过如下方式进行评定，即，确定上述表示特征的特性要素是否与可供使用的通过模型相配，这些特性要素为连同它们的规定尺寸为通过模型的基础。为此在考虑规定尺寸的测量点和参考点的情况下优先对待所拍摄的实际图像文件中的这些结构元件的规定尺寸，并且确定所储存的通过模型是否与由这些实际特性参数展开的多边形相配，或者确定储存在工作面控制装置的存储器中的参数是否与从实际图像文件中取出的特性参数一致或者是否超出允许的极限值地偏离其。

现在经验告诉我们：有秩序的无故障的采掘运行和支护运行还取决于在几何模型中不能检测的因素、特别是非几何因素。就这点而言涉及到权利要求2。因此规定：与模型对比同时对足够数量的这些因素进行监视。在图5中例如示出：在地基松软的情况中节式支架下陷并且倾斜。在进行测量和对实际通过横截面与通过模型进行对比时，这个可能导致采掘机械与节式支架碰撞的偏差并不引人注目。例如可以通过在滑台和/或顶部和/或溜槽上的斜度测量来发现它并且发信号。

计算机容量检测在对比时测定的偏差并且对这些偏差按照事先给定的规定和算法进行评定和/或将这些偏差报告给调度站33，在那里它们显示在显示屏31上并且由操作人员进行评定并且用于控制采掘运行和支护运行。也可能的是：在摄像头壳体中将评定直接用于产生信号或紧急信号，如果它们连接的话，这是因为在平巷的区域中无故障的无线电传输并不是始终得到保障。

此外也可以进行无线电传输。因此在调度站33处接收摄像头数据并将其显示在显示屏31上。操作人员可以借助输入装置32以适当的形式作出反应，当传输的图像数据使这个显得有必要或适宜时。

特别是位于采掘机械的瞬时位置的区域中的、即在该位置稍前、上该位置上和该位置稍后的摄像头壳体和摄像头的运行是适宜的。优选使这个地带之外的摄像头的运行关断并且只有当采掘机械接近时才如同照明那样接通。

此外不言而喻地，只有在需监视的工作面区域被相应地照亮时才能如根据本发明规定的那样进行摄像头监视以及图像数据评定。在此为了清楚起见未能示出的是：首先在需突出的位置上通过标记条、照明标志和类似物并且其次还通过插入红外线可以改善照明。

在限定的监测区域中，不仅检测人员的存在、而且还检测任何视觉上出现的采掘运行的不正常例如截煤机运动区域中的脱落的矿层壁和支护运行的不正常例如未收回的防片帮装置28、未移动的护板，而且特别是检测节式支架中的每一个节式支架前的通过截面。xxx

这个通过截面作为实际图像文件被传送给调度站33、被储存在那里并且按照事先给定的规定和算法得到评定。力求摄像头36实施完整的图像数据检测。在这种情况中可以将图像数据储存在摄像头壳体的存储器中。作为补充，如下地配置计算机容量，即，还可以将实时拍摄的图像数据与较老的例如最后的图像数据进行对比。

为了对由摄像头拍摄的实际图像文件进行评定具有两种可能性：

能够认识到或预见到采掘运行的或支护运行的偏差、危险或面临的故障。

根据本发明还将摄像头网络设置为用于数据传输的冗余的和替换的网络来代替总线58。前述的转换器59为此配备有无线电装置以及天线53。通过这种方式可能的是：作为经由控制总线58的数据传输的并行方案或此外的替换方案，还经由摄像头网络或者特别是当控制总线58的部分区域发生故障时经由摄像头网络的并行的部分区域借助天线39和/或数据线缆40来传输数据。这是特别有益的，因为经由控制总线58的数据传输由于必要的转换是相对缓慢的，而经由摄像头网络的分程递送式的数据传输要快得多并且因此特别是适合于紧急信号和紧急停止信号。然而还可能的是：在控制总线58完全或者仅仅局部停止运转的情况中，经由摄像头网络传输对于支架和采掘机械而言必要的控制数据。

已经已知的是(参见上面)：通过采掘机械上的特殊的传感器记录岩石数据或采掘机械的其它数据并且通过适当的安装在采掘机械上的、用于运行数据检测41的电子系统来储存。这些数据然后通过无线电被传输给若干个沿着工作面固定不动地安置的无线电接收器并且被传输给调度站；最好的或数码最完全的信号用于采掘运行。

图2示出在架棚21上的这个检测装置41的天线。按照这个发明的具有其W-LAN天线39的摄像头网络现在可以以有益的方式用于对由天线41发送的数据的数据传输。由于优选所有的摄像头壳体配备有无线电，所以永久地保障在采掘机械与至少一个摄像头壳体之间的局部的完整的无线电通信。

需要指出的是：通过对数据加密和编码来如下地设计从调度站经由控制总线到具有护板控制机构的各个节式支架的数据传输，即，可以对信号和指令的接收装置和发送装置进行鉴别并且数据和信号始终配送给正确的发送器或接收器。

通过根据本发明的附加的摄像头网络不仅开辟了第二数据网络、而且还开辟了在摄像头网络与正常的数据网络之间的大量的数据路径。此外，摄像头和摄像头壳体包含在数据和指令的接收装置与发送器的范围中。根据本发明规定：经由摄像头网络传递的数据也通过允许鉴别和定址的相应编码加密。此外，在摄像头网络中使这样的已经发送过一次的数据可识别，使得它们不被同一个发送器二次发送。这例如可以通过如下方式来实现：数据例如图像数据不仅附有用于鉴别图像拍摄的位置和方向的信号、而且还附有时间信号。

在本发明的一种改进方案中，现在沿着工作面安装另一组摄像头(未示出)。这些摄像头以更大的密度和它们的检测区域的更大的冗余和重叠来设置，这是因为它们用于人员识别。然而它们的检测区域在工作面的横截面中可以限定在预期的人员逗留区上。这些人员摄像头配属有一个独立的第二摄像头网络。由此产生另外的替换方案和/或数据传输的冗余，这是因为此外规定：这个摄像头网络也可以通过导线或无线电装置而与控制总线58或第一摄像头网络通讯。

附图标记列表

1至18 单体支架1至18、掩护支架、护板

20 矿层20

21 采矿机、截煤机、铣削式机械、采掘机械21

22 采掘方向22

23 切割装置、切割轮

24 切割装置、切割轮

25 输送设备、溜槽、单元，输送机段25

26 底板、滑台26

27 顶板、顶部27

28 防片帮装置28

29 缸-活塞单元、迈步活塞、施力装置29

30 缸-活塞单元、施力装置

31 显示屏31

32 输入装置、键盘32

33 地下的辅助中心站、调度站中心控制系统、工作面控制装置、中心支柱控制和采掘控制系统、工作面控机构33、用于工作面/中心控制的机构

34 机构控制装置34、护板控制装置、护板控制机构、支护控制系统

35 摄像头壳体35

36 摄像头36

37 检测区域

38 摄像头电子系统

39 无线电天线、摄像头天线、W-LAN-天线、应答器39

40 数据线缆、摄像头数据线缆

41 天线、采掘天线、运行数据检测机构、装置

42 光导体

47 具有天线的无线电装置

48 电源、摄像头电源

49 转换器

50 主中心站

51 通过模型、轮廓模型、平面51

52 滑动托梁

53 发送器、天线

58 线缆、总线、信号线58

59 转换器

60 电源60

61 导线61

63 测斜器、倾角计

在本申请的范畴中，平巷站、控制站、控制中心、工作面控制系统、工作面控制装置的概念与位于平巷之一中的或地上的用于控制采掘运行和支护运行的控制装置表示同义。护板控制机构或护板控制机构的概念包括安装在每个节式支架上的控制机构，这些控制机构经由在本申请中称为控制总线的总线系统相互联网。

Claims (18)

1.地下开采的工作面支架，其包括：节式支架(护板)，

·这些节式支架的护板控制机构通过具有用于数据传输的数据导线和用于供电的电线的控制总线与平巷站(工作面控制装置)连接，并且电线与间隔开距离设置的电源连接，和

·这些(节式支架)在采掘机械、特别是铣削式机械或截煤机的采掘区域中紧凑地沿着工作面设置并且与输送设备构成矿脉(通过截面)，安装在节式支架上的本质安全的且带有电子光检测系统的摄像头指向该矿脉，

·其中，摄像头与用于数据传输的平巷站连接，

其特征在于：

·各由两个具有沿着矿脉的纵向相反的视觉定向的和尽可能完整地检测矿脉的通过截面的摄像头(36)构成的摄像头组在优选每个摄像头组的一个摄像头壳体(35)中沿着工作面隔多个节式支架(监视区域)地安装在监视区域的节式支架(1至18)中的相应一个节式支架上，

·每个摄像组的两个摄像头(36)配备有本质安全的电子系统(38)，该电子系统包含数据处理器、数据存储器和用于高频数据传递(发送和接收)的无线电机构(39)连同用于与局域网(Wireless Local Area Network)无线连接的天线(W-LAN-天线)，

·每个摄像头和摄像头组配属有地址编码，该地址编码附给接收的数据以用于鉴别所述的摄像头。

2.如权利要求1所述的工作面支架，其特征在于：工作面控制装置(平巷站33)包含用于高率数据传递(发送和接收)的无线电机构连同用于与摄像头的无线局域网(WirelessLocal Area Network；摄像头-W-LAN、摄像头网络)无线连接的天线(W-LAN-天线)。

3.如权利要求1所述的工作面支架，其特征在于：在容易受无线电干扰的或到W-LAN的连接过远或望不到边际的区域中、特别是在工作面控制装置(平巷站33)与最近的摄像头组或多个相邻的摄像头组的联机平台之间借助光导体或线缆建立摄像头网络。

4.如权利要求1所述的工作面支架，其特征在于：多个摄像头组为了供电而配属给一个共同的电源(60)。

5.如权利要求1所述的工作面支架，其特征在于：每个摄像头(36)和每个摄像头组(35)配属有摄像头编码，该摄像头编码附给发送的数据以用于鉴别各个摄像头组并且优选还用于标识所传输的图像数据的视觉定向。

6.如权利要求5所述的工作面支架，其特征在于：每个摄像头组的电子系统(38)设置为使得标有陌生的摄像头编码和陌生的地址编码的数据和信号为了发送而直接在接收后被发出。

7.如权利要求1所述的工作面支架，其特征在于：工作面控制装置(33)包含用于显示传递的图像数据的显示屏(31)，并且优选所述图像数据还传输向地上。

8.如权利要求1所述的工作面支架，其特征在于：在护板控制机构(34)与工作面控制装置(33)之间冗余地或替换地经由控制总线(58)和经由摄像头网络来传输数据和信号、特别是紧急信号和紧急停止信号，

其中，优选工作面控制装置(平巷站33)和护板控制机构包含用于在控制总线与摄像头网络之间的数据传递的接口。

9.如权利要求1所述的工作面支架，其特征在于：为了控制采掘机械(21)的采掘运行和为了控制特别是节式支架(1至18)的和溜槽(25)的支护运行，采掘机械包含用于检测位置和/或运行状态和/或瞬时的输送功率和/或瞬时的扭矩和/或岩石种类变化和矿层走向的数据检测装置并且通过用于高频数据传递(发送和接收)的无线电机构连同天线(W-LAN天线)而无线地与摄像头组之一以及摄像头网络连接。

10.如权利要求1所述的工作面支架，其特征在于：为了控制采掘机械(21)的采掘运行和为了控制特别是节式支架(1至18)的和溜槽(25)的支护运行，摄像头(36)的电子系统(38)能够支持自动图像评定，该图像评定能够实现自动化的危险识别，特别是通过以下方式实现：

·存储已知事先给定的图像数据(额定图像数据)，

·检测实时图像数据(实际图像数据)，

·对比储存的额定图像数据与实时的实际图像数据，

·检测图像差，

·对识别的危险情况或释放情况进行检测并发信号，

o特别是将在允许行驶的意义上能够处理的信号传输给采掘机械的运行控制系统，

o特别是只有当在事先规定的位置上确定所选特性参数的像点时才传输用于采掘机械的允许行驶信号。

11.如权利要求10所述的工作面支架，其特征在于：

为了存储事先给定的额定图像数据，

·额定通过横截面作为具有规定尺寸的参考点的通过模型或轮廓模型储存在工作面控制装置(33)的存储器中，

为了检测实时的实际图像数据

·电子摄像头重复地在每次采掘机械接近时以已知的事先给定的缩小率(变焦系数)拍摄垂直于行驶方向实际存在的通过横截面的图像，

·测量参考点的实际位置、优选通过实际图像数据的图像评定，

·将所拍摄的具有测定的参考点位置的实际图像传输给工作面控制装置(33)，

为了检测图像差

·工作面控制装置(33)借助适当的程序设计来实施平面对比并且为此把通过模型或轮廓模型在事先决定的存在于两个图像中的并且标出通过横截面的相同组成部分的参考点上、优选在参考点中的一个或多个参考点上插入到由摄像头拍摄的实际图像中，并且当图像无过量地彼此相配时将在允许行驶的意义上能够处理的信号提供给采掘机械的运行控制系统。

12.如权利要求10所述的工作面支架，其特征在于：

为了存储已知事先给定的图像数据(额定图像数据)

·作为通过模型的所选择的、具有尺寸――斜度、间距、长度――之一的额定特性参数，检测需要的通过横截面的所选特性要素的规定尺寸并且将其储存在工作面控制装置(33)的存储器内，采掘机械在其切割滚筒(23，24)的一定位置中为了畅通无阻地通过而需要所述通过横截面，

为了检测实际图像数据

·电子摄像头重复地在每次采掘机械接近时以已知的事先给定的缩小率(变焦系数)拍摄垂直于行驶方向实际存在的通过横截面的图像，

·将所拍摄的实际图像传输给工作面控制装置(33)，

为了对识别的危险情况或释放情况进行检测并发信号，

·工作面控制装置(33)借助图像评定机构的适当程序设计在通过横截面的被传输的实际图像中的每一个实际图像中识别相同的特性要素并且为了确定实际图像数据对在斜度或间距或长度方面选择的特性参数的实际值进行测量，

·工作面控制装置(33)根据相应特性参数的实际图像数据是否以及何种程度地与通过模型的相应参数的额定图像数据一致或者与其有出入来给采掘机械的运行控制系统提供在允许行驶的意义上能够处理的信号。

13.如权利要求11或12所述的工作面支架，其特征在于：明确地测定工作面支架(节式支架、溜槽、线缆连接板、输送设备)的和采掘机械的结构元件的在以下范畴中的规定尺寸以及该规定尺寸的参考点，这些规定尺寸以斜度、间距、长度之一的尺寸来确定通过截面；将所述规定尺寸以及参考点储存在控制装置的存储器中并且与其它适当的参数用于建立通过横截面的通过/轮廓模型。

14.如权利要求10所述的工作面支架，其特征在于：对下列条件参数中的至少三个条件参数：

·通过支柱中的压力传感器测定的支柱中的压力，以用于测定支架是否设定并且固定撑牢；

·通过移架千斤顶上的压力传感器和/或行程传感器测定的移架千斤顶的压力和/或行程，以用于测定在输送设备与支架之间的距离；

·通过滑动托梁中的压力传感器或测距器测定的滑动托梁相对顶部的位置；

·通过特别是倾角计测定的翻转托梁的位置/枢转位置；

·通过特别是倾角计测定的顶部向着采煤工作面的方向的斜度；

·通过特别是溜槽或溜槽节上的倾角计测定的输送设备的斜度、特别是垂直于输送方向(x方向)；

·底板/滑台向着采煤工作面的方向的斜度，通过特别是这个构件上的倾角计，

通过适当的测量位置上的适当的测值传感器在测定需要的通过横截面的额定横截面时进行测定并且将其作为额定值储存在存储器中以及在确定实际横截面时再度并且始终对其重新进行测定并且将其作为条件参数的实际值与储存的额定值进行对比，并且控制装置只有当在额定/实际对比时的差保持在事先给定的极限值内时才将在允许行驶的意义上能够处理的信号提供给采掘机械的运行控制系统。

15.如权利要求1所述的工作面支架，其特征在于：在矿脉中通过设置标记、照明标志、光致发光带、彩色标记或类似物使构成通过横截面的且用作像点和/或参考点的特性要素成为能区分的。

16.如权利要求1所述的工作面支架，其特征在于：为了人员识别而将反射带安装在引人注目的护板构件上并且在通过横截面的拍摄图像的图像处理和评定中将反射带图像的干扰看作危险而发信号。

17.如权利要求1所述的工作面支架，其特征在于：为了人员识别，第二摄像系统的摄像头以有规律的间距、优选错开两个护板地安装在各支柱之间、优选具有自己的网络和自己的地址区域。

18.如权利要求16所述的工作面支架，其特征在于：为了通过横截面的照明还使用红外线并且通过图像处理来确定反射带的图像干扰是否是由人引起的。