CN106154256B - 基于雷达探测的采掘工作面进尺自动实时定位系统 - Google Patents
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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 (7)
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；
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；
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。
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：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。
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。
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：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。
5.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。
6.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。
7.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。
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