CN106154256A - 基于雷达探测的采掘工作面进尺自动实时定位系统 - Google Patents
基于雷达探测的采掘工作面进尺自动实时定位系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN106154256A CN106154256A CN201610681813.0A CN201610681813A CN106154256A CN 106154256 A CN106154256 A CN 106154256A CN 201610681813 A CN201610681813 A CN 201610681813A CN 106154256 A CN106154256 A CN 106154256A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- positioning
- radar
- working face
- module
- base station
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title claims abstract description 21
- 238000009412 basement excavation Methods 0.000 title description 2
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000005553 drilling Methods 0.000 claims description 23
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 11
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 7
- 230000003993 interaction Effects 0.000 claims description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 3
- 241000208340 Araliaceae Species 0.000 claims 1
- 235000005035 Panax pseudoginseng ssp. pseudoginseng Nutrition 0.000 claims 1
- 235000003140 Panax quinquefolius Nutrition 0.000 claims 1
- 235000008434 ginseng Nutrition 0.000 claims 1
- 238000005065 mining Methods 0.000 abstract description 7
- 239000002817 coal dust Substances 0.000 abstract description 2
- 239000003034 coal gas Substances 0.000 abstract 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 6
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 3
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 2
- 239000000779 smoke Substances 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000007274 generation of a signal involved in cell-cell signaling Effects 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
- G01S13/02—Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
- G01S13/06—Systems determining position data of a target
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Abstract
本发明提供的基于雷达探测的采掘工作面进尺自动实时定位系统，包括定位基站和设置于采掘工作面采掘端的定位主机，通过测量定位主机与定位基站的相对位移对以及定位主机与采掘端的距离进行进尺实时定位，所述定位主机包括壳体Ⅰ、分别设置于壳体内的定位模块Ⅰ和主控制器，所述定位基站包括壳体Ⅱ和设置于壳体内的定位模块Ⅱ；本发明中可以自动监测采掘工作面的实时进尺，实时监测井下工作面的相对位置，还可以根据需要自动监测与其它目标体之间的位置信息，适用于矿井下有煤尘和瓦斯存在的场所，并且可以通过遥控器对定位主机进行远程操控，本发明所采用电路及电源均为本安型，安全可靠，操作简单，维护量小。
Description
技术领域
本发明涉及矿井勘测领域，尤其涉及一种基于雷达探测的采掘工作面进尺自动实时定位系统。
背景技术
煤矿自动化、信息化、智能化等技术的运用是矿井安全高效生产的重要保障。采掘工作面的掘进速度对井下生产作业有着直接的影响，掘进速度过慢影响采掘接替，延误生产；掘进速度过快，则会使工作面前方的应力和瓦斯来不及释放，易诱发生产事故。因此，精确测量采掘进尺，对采掘工作面实时定位，合理控制采掘速度是煤矿安全高效生产的重要保障。
目前还没有针对煤矿井下采掘工作面精确进尺实时定位的方法。无线测距技术方式有多种，但是针对煤矿井下巷道测距大都受到限制或使用极其不便，超声波式煤位探测装置是非接触式探测方法，测量精度高，但是超声波传播速度易受温度、气压、风力等因素影响，导致可靠性较差；激光扫描式煤位探测装置测量范围广、速度快，对煤仓形状没有要求，但是对粉尘和水雾的抗干扰能力差且成本较高，导致普及性较差。因此，需要一种专门针对井下特殊环境使用的定位仪器，为采掘进工作面的无人化作业提供一个强有力的支撑。
发明内容
随着雷达技术的发展，雷达定位水平也得到了极大地发展。雷达传感器发射的电磁波，以光速在空气中传播，由于穿透力强，不受粉尘、水雾等的影响，具有精度高、量程大等优点。有鉴于此，本发明提供一种矿用本安基于雷达探测的采掘工作面进尺自动实时定位系统，以解决上述问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种基于雷达探测的采掘工作面进尺自动实时定位系统，以解决上述技术问题。
本发明提供的基于雷达探测的采掘工作面进尺自动实时定位系统，包括定位基站和设置于采掘工作面的定位主机，通过测量定位主机与定位基站的相对位移对以及定位主机与采掘端的距离进行进尺实时定位，
所述定位主机包括壳体Ⅰ、分别设置于壳体内的定位模块Ⅰ和主控制器，
所述定位基站包括壳体Ⅱ和设置于壳体内的定位模块Ⅱ，
所述定位主机通过定位模块Ⅰ和定位模块Ⅱ之间进行数据交互，获取距离信息。
进一步，所述定位模块Ⅰ包括用于测量定位主机与定位基站之间距离的远距离定位模块和用于测量定位主机与采掘端之间距离的近距离定位模块，
所述远距离定位模块包括控制器Ⅰ、雷达信号收发器Ⅰ和雷达信号收发天线Ⅰ，所述雷达信号收发器Ⅰ与控制器Ⅰ连接，所述雷达收发天线Ⅰ与雷达信号收发器连接；
所述近距离定位模块包括雷达传感器和雷达信号处理电路，所述雷达传感器与雷达信号处理电路连接。
进一步，所述定位模块Ⅱ包括雷达信号收发器Ⅱ、控制器Ⅱ和雷达信号收发天线Ⅱ，所述雷达信号收发器Ⅱ与控制器Ⅱ连接，所述雷达收发天线Ⅱ与雷达信号收发器Ⅱ连接。
进一步，还包括远程遥控模块，所述远程遥控模块与定位主机无线连接，用于现场调校运行参数。
进一步，所述远距离定位模块与定位模块Ⅱ之间通过UWB无线定位芯片获取定位主机与定位基站的相对位置，所述近距离定位模块为微波雷达。
进一步，所述定位模块Ⅰ和定位模块Ⅱ为本安型模块，且分别设置有过流保护电路，所述过流保护电路设置有电压比较器，通过电阻分压取样，当输出端短路或输出电流大于预定值时，一方面通过电阻串联分压，另一方面经过回路产生压降，使反向输入端的输入电压降低，使得电压比较器输出低电平。
进一步，所述定位主机还设置有用于显示位置信息的显示模块，所述显示模块与控制器Ⅰ连接。
进一步，所述壳体Ⅰ设置有外部接口，用于信号输出和通信，现场直接获取位置信息。
进一步，所述定位主机和定位基站还分别设置有用于供电的电源，所述定位基站设有用于控制内部电源通断的开关。
本发明的有益效果：本发明中的基于雷达探测的采掘工作面进尺自动实时定位系统可以通过自动监测采掘工作面的实时进尺，实时监测井下工作面的相对位置，还可以根据需要自动监测与其它目标体之间的位置信息，适用于矿井下有煤尘和瓦斯存在的场所，并且可以通过遥控器对定位主机进行远程操控，本发明所采用电路及电源均为本安型，安全可靠，操作简单，维护量小，为进一步的综掘工作面的无人化作业提供一个强有力的支撑。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：
图1是本发明的原理示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：图1是本发明的原理示意图。
如图1所示，本实施例中的基于雷达探测的采掘工作面进尺自动实时定位系统，包括定位基站和设置于采掘工作面的定位主机，通过测量定位主机与定位基站的相对位移对以及定位主机与采掘端的距离进行进尺实时定位，
所述定位主机包括壳体Ⅰ、分别设置于壳体内的定位模块Ⅰ和主控制器，
所述定位基站包括壳体Ⅱ和设置于壳体内的定位模块Ⅱ，
所述定位主机通过定位模块Ⅰ和定位模块Ⅱ之间进行数据交互，获取距离信息。
本实施例中的定位模块Ⅰ包括用于测量定位主机与定位基站之间距离的远距离定位模块和用于测量定位主机与采掘端之间距离的近距离定位模块，所述远距离定位模块包括控制器Ⅰ、雷达信号收发器Ⅰ和雷达信号收发天线Ⅰ，所述雷达信号收发器Ⅰ与控制器Ⅰ连接，所述雷达收发天线Ⅰ与雷达信号收发器连接；所述近距离定位模块包括雷达传感器和雷达信号处理电路，雷达信号处理电路用于将雷达传感器采集的信号进行处理，然后传送至主控制器，所述雷达传感器与雷达信号处理电路连接。定位模块Ⅱ包括雷达信号收发器Ⅱ、控制器Ⅱ和雷达信号收发天线Ⅱ，所述雷达信号收发器Ⅱ与控制器Ⅱ连接，所述雷达收发天线Ⅱ与雷达信号收发器Ⅱ连接，本实施例中的远距离定位模块与定位基站的定位模块Ⅱ通过UWB无线定位芯片实现定位主机与定位基站相对位置信息获取，定位基站中的近距离定位模块采用24G微波雷达实现采掘端到定位主机之间的位置信息获取，主控制器用于控制定位模块Ⅰ，主控制器为单片机，也可以采用其他可以实现同等功能的元器件，本领域技术人员可以轻易的获取，因此在这里不再赘述，定位主机的远距离定位模块，通过雷达信号收发天线Ⅰ接收到雷达信号，通过滤波电路，进行滤波处理，然后依次经过不平衡-平衡转换，并通过信号解调变为数字信号，再经过雷达信号收发器处理后得到距离信息，再传送到定位主机的主控制器中；定位基站远距离定位模块，通过雷达信号发生电路产生的雷达信号通过平衡-不平横转换送至雷达信号收发天线Ⅱ发送出去。本实施例中的定位主机和定位基站的位置可以根据实际需要进行设定，不同的定位装置的探测距离略有不同，为了保证测量的精度，本实施例中的定位主机设置在采掘工作面距掘进头20米范围内，定位基站与主机保持距离在200米以内固定安装，超过两百米则移动一次基站。
在本实施例中，还包括远程遥控模块，所述远程遥控模块与定位主机无线连接，用于现场调校运行参数，本实施例中的运行参数包括掘进巷道编号，定位基站距离距离巷道口的初始距离，定位主机485通信地址等等，通过远程遥控模块可以进行远程设置。远程遥控装置采用红外线遥控器，红外线遥控器设置有红外线发射器，定位主机中设有与红外遥控器相对应的红外线接收器。
在本实施例中，定位模块Ⅰ和定位模块Ⅱ为本安型模块，且分别设置有过流保护电路，所述过流保护电路设置有电压比较器，通过电阻分压取样，当输出端短路或输出电流大于预定值时，一方面通过电阻串联分压，另一方面经过回路产生压降，使反向输入端的输入电压降低，使得电压比较器输出低电平。
在本实施例中，定位主机还设置有用于显示位置信息的显示模块，所述显示模块与控制器Ⅰ连接，可以将精确进尺信息显示在显示模块中，本实施例中的定位主机壳体Ⅰ设置有外部接口，用于信号输出和通信，现场直接获取位置信息，例如设有信号输出接口，适用于通过信号线与计算机等设备进行对接。本实施中的定位主机和定位基站还分别设置有用于供电的电源，所述定位基站设有用于控制内部电源通断的开关，外部电源为矿用隔爆兼本安型直流稳压电源。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (9)
1.一种基于雷达探测的采掘工作面进尺自动实时定位系统，其特征在于：包括定位基站和设置于采掘工作面的定位主机，通过测量定位主机与定位基站的相对位移对以及定位主机与采掘端的距离进行进尺实时定位，
所述定位主机包括壳体Ⅰ、分别设置于壳体内的定位模块Ⅰ和主控制器，
所述定位基站包括壳体Ⅱ和设置于壳体内的定位模块Ⅱ，
所述定位主机通过定位模块Ⅰ和定位模块Ⅱ之间进行数据交互，获取距离信息。
2.根据权利要求1所述的基于雷达探测的采掘工作面进尺自动实时定位系统，其特征在于：所述定位模块Ⅰ包括用于测量定位主机与定位基站之间距离的远距离定位模块和用于测量定位主机与采掘端之间距离的近距离定位模块，
所述远距离定位模块包括控制器Ⅰ、雷达信号收发器Ⅰ和雷达信号收发天线Ⅰ，所述雷达信号收发器Ⅰ与控制器Ⅰ连接，所述雷达收发天线Ⅰ与雷达信号收发器连接；
所述近距离定位模块包括雷达传感器和雷达信号处理电路，所述雷达传感器与雷达信号处理电路连接。
3.根据权利要求2所述的基于雷达探测的采掘工作面进尺自动实时定位系统，其特征在于：所述定位模块Ⅱ包括雷达信号收发器Ⅱ、控制器Ⅱ和雷达信号收发天线Ⅱ，所述雷达信号收发器Ⅱ与控制器Ⅱ连接，所述雷达收发天线Ⅱ与雷达信号收发器Ⅱ连接。
4.根据权利要求1所述的基于雷达探测的采掘工作面进尺自动实时定位系统，其特征在于：还包括远程遥控模块，所述远程遥控模块与定位主机无线连接，用于现场调校运行参数。
5.根据权利要求3所述的基于雷达探测的采掘工作面进尺自动实时定位系统，其特征在于：所述远距离定位模块与定位模块Ⅱ之间通过UWB无线定位芯片获取定位主机与定位基站的相对位置，所述近距离定位模块为微波雷达。
6.根据权利要求3所述的基于雷达探测的采掘工作面进尺自动实时定位系统，其特征在于：所述定位模块Ⅰ和定位模块Ⅱ为本安型模块，且分别设置有过流保护电路，所述过流保护电路设置有电压比较器，通过电阻分压取样，当输出端短路或输出电流大于预定值时，一方面通过电阻串联分压，另一方面经过回路产生压降，使反向输入端的输入电压降低，使得电压比较器输出低电平。
7.根据权利要求3所述的基于雷达探测的采掘工作面进尺自动实时定位系统，其特征在于：所述定位主机还设置有用于显示位置信息的显示模块，所述显示模块与控制器Ⅰ连接。
8.根据权利要求1所述的基于雷达探测的采掘工作面进尺自动实时定位系统，其特征在于：所述壳体Ⅰ设置有外部接口，用于信号输出和通信，现场直接获取位置信息。
9.根据权利要求3所述的基于雷达探测的采掘工作面进尺自动实时定位系统，其特征在于：所述定位主机和定位基站还分别设置有用于供电的电源，所述定位基站设有用于控制内部电源通断的开关。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610681813.0A CN106154256B (zh) | 2016-08-17 | 2016-08-17 | 基于雷达探测的采掘工作面进尺自动实时定位系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610681813.0A CN106154256B (zh) | 2016-08-17 | 2016-08-17 | 基于雷达探测的采掘工作面进尺自动实时定位系统 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN106154256A true CN106154256A (zh) | 2016-11-23 |
| CN106154256B CN106154256B (zh) | 2018-08-21 |
Family
ID=57330993
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201610681813.0A Active CN106154256B (zh) | 2016-08-17 | 2016-08-17 | 基于雷达探测的采掘工作面进尺自动实时定位系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN106154256B (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112896192A (zh) * | 2021-03-08 | 2021-06-04 | 安徽理工大学 | 一种基于uwb技术的矿用电机车无人驾驶系统 |
| CN114215527A (zh) * | 2021-11-08 | 2022-03-22 | 中国煤炭科工集团太原研究院有限公司 | 巷道掘进进尺的测量方法和进尺测量基站 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101915103A (zh) * | 2010-07-14 | 2010-12-15 | 毛允德 | 安全指向与安全距离实时监控系统 |
| CN101995861A (zh) * | 2010-09-07 | 2011-03-30 | 中国矿业大学 | 掘进机远程监控方法及系统 |
| CN203893839U (zh) * | 2014-04-15 | 2014-10-22 | 南通神华电气有限公司 | 一种矿用掘进进尺自动测量仪 |
| CN205880207U (zh) * | 2016-08-17 | 2017-01-11 | 中煤科工集团重庆研究院有限公司 | 采掘工作面进尺实时定位装置 |
-
2016
- 2016-08-17 CN CN201610681813.0A patent/CN106154256B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101915103A (zh) * | 2010-07-14 | 2010-12-15 | 毛允德 | 安全指向与安全距离实时监控系统 |
| CN101995861A (zh) * | 2010-09-07 | 2011-03-30 | 中国矿业大学 | 掘进机远程监控方法及系统 |
| CN203893839U (zh) * | 2014-04-15 | 2014-10-22 | 南通神华电气有限公司 | 一种矿用掘进进尺自动测量仪 |
| CN205880207U (zh) * | 2016-08-17 | 2017-01-11 | 中煤科工集团重庆研究院有限公司 | 采掘工作面进尺实时定位装置 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 饶家龙 等: "基于nanoPAN5375的矿用无线测距系统研究", 《自动化与仪器仪表》 * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112896192A (zh) * | 2021-03-08 | 2021-06-04 | 安徽理工大学 | 一种基于uwb技术的矿用电机车无人驾驶系统 |
| CN114215527A (zh) * | 2021-11-08 | 2022-03-22 | 中国煤炭科工集团太原研究院有限公司 | 巷道掘进进尺的测量方法和进尺测量基站 |
| CN114215527B (zh) * | 2021-11-08 | 2024-05-17 | 中国煤炭科工集团太原研究院有限公司 | 巷道掘进进尺的测量方法和进尺测量基站 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN106154256B (zh) | 2018-08-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN202081888U (zh) | 一种近钻头地质导向系统 | |
| CN101289935B (zh) | 一种近钻头地质导向探测系统 | |
| CN102606145B (zh) | 煤矿井下防爆型泥浆脉冲无线随钻测量系统及其使用方法 | |
| CN201221354Y (zh) | 一种近钻头地质导向探测系统 | |
| CN109974715B (zh) | 捷联惯导和光斑识别组合的掘进机自主导航系统及方法 | |
| CN103134473B (zh) | 无线气压测高装置及测高方法 | |
| CN104040375A (zh) | 接近探测系统 | |
| CN201280927Y (zh) | 一种地下管线探测预警装置 | |
| CN205049213U (zh) | 浮标式多功能地下水监测装置 | |
| CN104244406A (zh) | 一种云计算数据下的矿井移动目标定位系统及方法 | |
| CN104062691A (zh) | 高精度海底地温梯度探测设备 | |
| CN205426176U (zh) | 一种惯性导航与激光扫描融合的采煤机定位装置 | |
| CN205880207U (zh) | 采掘工作面进尺实时定位装置 | |
| CN105353348B (zh) | 一种用于定位煤矿井下移动目标的系统及方法 | |
| CN109990910A (zh) | 一种激光头镜片温度检测系统及方法 | |
| CN106154256A (zh) | 基于雷达探测的采掘工作面进尺自动实时定位系统 | |
| CN102364047A (zh) | 竖井几何参数测量方法 | |
| CN105953867A (zh) | 一种基于小型无人机的矿山溜井料位测量及可视化方法 | |
| CN109707372A (zh) | 一种基于六轴mems传感器的钻机开孔定向测量装置 | |
| CN206581985U (zh) | 煤矿井下传感器定位报警装置 | |
| Kumar et al. | Localization and tracking of unmanned vehicles for underground mines | |
| CN103335676A (zh) | 一种基于红外声波混合测距的新型电缆检测信息采集系统 | |
| CN110985125A (zh) | 一种深井软煤冲击地压灾害监测预警系统及其预警方法 | |
| CN204612714U (zh) | 用于船闸人字门门体姿态自动化检测和报警的装置 | |
| CN207649620U (zh) | 一种用于定位移动设备轨迹的装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |