CN107091107A - 智能放顶煤控制系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种智能放顶煤控制系统及方法，包括数据传输与储存装置、采煤工艺判别系统、顶板压力监控预测系统、顶煤冒放实时评价系统、放煤工艺决策系统、智能信息反馈系统和智能放煤深度学习系统以及利用其进行放煤作业的方法，本发明的有益效果是：（1）不局限于放煤作业本身，包含了将与放煤作业相关的因素，智能放煤深度学习系统不断修正放煤工艺决策系统中的放煤模型，确保智能放顶煤控制系统及方法的顺利实施；（2）可以实现少人甚至无人化操作，不仅可以降低工人的劳动强度，还能避免人工操作的不规范性，大大提高顶煤回收率，节省煤炭资源；（3）可以实现与现有电液控系统进行融合对接，节省了本发明在电液控工作面的应用成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种智能放顶煤控制系统及方法，属于煤矿生产技术领域。
背景技术
对于煤矿的综合机械化放顶煤工作面来说，其作业内容主要包括采煤与放煤，随着电液控制系统在煤矿上的推广与应用，井下采煤作业的自动化程度越来越高，基本可以实现少人甚至无人作业，但是对于放煤作业，目前仍然需要依靠人工手动操作来完成，效率低下，劳动强度大，基于此，需要一种智能放顶煤控制系统及方法，用于实现综合机械化放顶煤工作面的智能化放顶煤开采，替代人工放煤效率低、随意性大、放煤不规范的特点。
发明内容
为了克服综放工作面放煤作业仍然依靠人工手动操作来完成，效率低下，劳动强度大的问题，本发明提供了一种智能放顶煤控制系统及方法，用于实现综放工作面放煤作业的智能化，实现少人或者无人操作。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是：一种智能放顶煤控制系统，包括数据传输和储存装置，还包括：
对工作面采煤机割煤工艺、割煤方向及采煤机位置进行识别的采煤工艺判别系统；
判定工作面是否来压以及来压位置的顶板压力监控预测系统；
对工作面顶煤冒放性作出评价的顶煤冒放实时评价系统；
通过智能放煤控制器接收顶板压力监控预测系统与顶煤冒放实时评价系统的信号输出，再通过智能放煤控制器进行逻辑运算并向尾梁、插板、接近开关、角度传感器发出控制指令，控制液压支架进行放煤动作的放煤工艺决策系统；
通过接受采空区气体含量、刮板机电流信号，并与所设定的阈值相比较，超过阈值后，向放煤工艺决策系统发出信号的智能信息反馈系统；
不断采集顶板压力监控预测系统、顶煤冒放实时评价系统、放煤工艺决策系统、智能信息反馈系统的输入与输出信号，并通过设置于其内的智能放煤逻辑单元不断修正预先在放煤工艺决策系统中植入的逻辑关系，确保准确地控制液压支架进行放煤动作的智能放煤深度学习系统。
进一步，作为上述技术方案的改进，所述采煤工艺判别系统包括红外发射器、红外接收器和采煤机运行识别装置。
进一步，作为上述技术方案的改进，所述顶板压力监控预测系统包括压力传感器、压力数据采集装置和顶板压力监测预报装置。
进一步，作为上述技术方案的改进，所述顶煤冒放实时评价系统包括冒放性数据采集装置和顶煤冒放性信息处理器。
进一步，作为上述技术方案的改进，所述放煤工艺决策系统包括角度传感器、接近开关和智能放煤控制器。
进一步，作为上述技术方案的改进，所述智能信息反馈系统包括智能信号采集装置和包括智能信息处理器。
进一步，作为上述技术方案的改进，所述智能放煤深度学习系统包括输入装置、输出装置和智能放煤逻辑单元。
一种上述智能放顶煤控制系统的放煤方法，包括以下步骤：
1）、采煤工艺判别系统对工作面采煤机割煤工艺、割煤方向及采煤机位置进行识别；
2）、顶板压力监控预测系统判定工作面是否来压以及来压位置；
3）、顶煤冒放实时评价系统对工作面顶煤冒放性作出评价；
4）、放煤工艺决策系统通过智能放煤控制器接收顶板压力监控预测系统与顶煤冒放实时评价系统的信号输出，再通过智能放煤控制器进行逻辑运算并向尾梁、插板、接近开关、角度传感器发出控制指令，控制液压支架进行放煤动作；
5）、智能信息反馈系统通过智能信号采集装置接受采空区气体含量、刮板机电流信号，并与所设定的阈值相比较，超过阈值后，将向放煤工艺决策系统发出信号，放煤工艺决策系统再通过智能放煤控制器控制液压支架尾梁和插板，调整放煤动作轨迹、放煤口大小或者关闭放煤口；
6）、智能放煤深度学习系统通过输入装置不断采集顶板压力监控预测系统、顶煤冒放实时评价系统、放煤工艺决策系统、智能信息反馈系统的输入与输出信号，并通过智能放煤逻辑单元不断修正预先在放煤工艺决策系统中植入的逻辑关系，确保准确地控制液压支架进行放煤动作。
本发明的有益效果是：
（1）不局限于放煤作业本身，而是将与放煤作业相关的因素，包括现场环境、装备能力等全部考虑进去，并通过智能放煤深度学习系统不断修正放煤工艺决策系统中的放煤模型，确保智能放顶煤控制系统及方法的顺利实施；
（2）通过该系统及方法的应用，可以实现少人甚至无人化操作，不仅可以降低工人的劳动强度，还能避免人工操作的不规范性，大大提高顶煤回收率，节省煤炭资源；
（3）本发明充分考虑了现有电液控制系统的特点及功能，可以实现与现有电液控系统进行融合对接，可以利用现有电液控系统已有的个别传感器进行数据交换，大大节省了本发明在电液控工作面的应用成本。
附图说明
图1为本发明的智能放顶煤控制系统原理简图；
图2为本发明使用时综放工作面设备布置简图；
图3为本发明使用时综放工作面液压支架结构简图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、 “左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1
如图1图2图3所示的一种智能放顶煤控制系统，包括数据传输和储存装置，还包括：
采煤工艺判别系统1，包括红外发射器1-1、红外接收器1-3、采煤机运行识别装置1-2，红外发射器1-1和红外接收器1-3用来收集采煤机8的运动和位置信息并输入至采煤机运行识别装置1-2中进行识别；
顶板压力监控预测系统2，包括压力传感器2-1、压力数据采集装置2-2、顶板压力监测预报装置2-3，用来采集工作面是否来压和来压位置，并进行压力预报；
顶煤冒放实时评价系统3，包括冒放性数据采集装置3-1、顶煤冒放性信息处理器3-2。
放煤工艺决策系统4，包括角度传感器4-1、接近开关4-2，智能放煤控制器4-3，角度传感器4-1和接近开关4-2设置于液压支架7上。
智能信息反馈系统5，包括智能信号采集装置5-1、智能信息处理器5-2。
智能放煤深度学习系统6，包括输入装置6-1、输出装置6-2、智能放煤逻辑单元6-3。
实施例2
如图1图2图3所示，一种智能放顶煤控制系统的放煤方法，包括以下步骤：
1）采煤工艺判别系统1对工作面采煤机8的割煤工艺、割煤方向及采煤机8位置进行识别；
2）顶板压力监控预测系统2判定工作面是否来压以及来压位置；
3）顶煤冒放实时评价系统3对工作面顶煤冒放性作出评价；
4）放煤工艺决策系统4通过智能放煤控制器4-3接收顶板压力监控预测系统2与顶煤冒放实时评价系统3的信号输出，再通过智能放煤控制器4-3进行逻辑运算并向尾梁9、插板10、接近开关4-2、角度传感器4-1发出控制指令，控制液压支架7进行放煤动作。
5）智能信息反馈系统5通过智能信号采集装置5-1接受采空区气体含量、刮板机11电流信号，并与所设定的阈值相比较，超过阈值后，将向放煤工艺决策系统4发出信号，放煤工艺决策系统4再通过智能放煤控制器4-3控制液压支架7尾梁9和插板10，调整放煤动作轨迹、放煤口大小或者关闭放煤口。
6）智能放煤深度学习系统6通过输入装置6-1不断采集顶板压力监控预测系统2、顶煤冒放实时评价系统3、放煤工艺决策系统4、智能信息反馈系统5的输入与输出信号，并通过智能放煤逻辑单元6-3不断修正预先在放煤工艺决策系统4中植入的逻辑关系，确保更加准确地控制液压支架7进行放煤动作。
本发明的技术方案不限于上述具体实施例的限制，凡是根据本发明的技术方案做出的技术变形，均落入本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种智能放顶煤控制系统，包括数据传输和储存装置，其特征在于：还包括：
对工作面采煤机割煤工艺、割煤方向及采煤机位置进行识别的采煤工艺判别系统；
判定工作面是否来压以及来压位置的顶板压力监控预测系统；
对工作面顶煤冒放性作出评价的顶煤冒放实时评价系统；
通过内设的智能放煤控制器接收顶板压力监控预测系统与顶煤冒放实时评价系统的信号输出，再通过智能放煤控制器进行逻辑运算并向液压支架的尾梁、插板、接近开关、角度传感器发出控制指令，控制液压支架进行放煤动作的放煤工艺决策系统；
通过接受采空区气体含量、刮板机电流信号，并与所设定的阈值相比较，超过阈值后，向放煤工艺决策系统发出信号的智能信息反馈系统；
不断采集顶板压力监控预测系统、顶煤冒放实时评价系统、放煤工艺决策系统、智能信息反馈系统的输入与输出信号，并通过设置于其内的智能放煤逻辑单元不断修正预先在放煤工艺决策系统中植入的逻辑关系，确保准确地控制液压支架进行放煤动作的智能放煤深度学习系统。
2.根据权利要求1所述的智能放顶煤控制系统，其特征在于：所述采煤工艺判别系统包括红外发射器、红外接收器和采煤机运行识别装置。
3.根据权利要求1所述的智能放顶煤控制系统，其特征在于：所述顶板压力监控预测系统包括压力传感器、压力数据采集装置和顶板压力监测预报装置。
4.根据权利要求1所述的智能放顶煤控制系统，其特征在于：所述顶煤冒放实时评价系统包括冒放性数据采集装置和顶煤冒放性信息处理器。
5.根据权利要求1所述的智能放顶煤控制系统，其特征在于：所述放煤工艺决策系统包括角度传感器、接近开关和智能放煤控制器。
6.根据权利要求1所述的智能放顶煤控制系统，其特征在于：所述智能信息反馈系统包括智能信号采集装置和包括智能信息处理器。
7.根据权利要求1所述的智能放顶煤控制系统，其特征在于：所述智能放煤深度学习系统包括输入装置、输出装置和智能放煤逻辑单元。
8.根据权利要求1-7任意一项所述的智能放顶煤控制系统的放煤方法，其特征在于：包括以下步骤：
1）、采煤工艺判别系统对工作面采煤机割煤工艺、割煤方向及采煤机位置进行识别；
2）、顶板压力监控预测系统判定工作面是否来压以及来压位置；
3）、顶煤冒放实时评价系统对工作面顶煤冒放性作出评价；
4）、放煤工艺决策系统通过智能放煤控制器接收顶板压力监控预测系统与顶煤冒放实时评价系统的信号输出，再通过智能放煤控制器进行逻辑运算并向尾梁、插板、接近开关、角度传感器发出控制指令，控制液压支架进行放煤动作；
5）、智能信息反馈系统通过智能信号采集装置接受采空区气体含量、刮板机电流信号，并与所设定的阈值相比较，超过阈值后，将向放煤工艺决策系统发出信号，放煤工艺决策系统再通过智能放煤控制器控制液压支架尾梁和插板，调整放煤动作轨迹、放煤口大小或者关闭放煤口；
6）、智能放煤深度学习系统通过输入装置不断采集顶板压力监控预测系统、顶煤冒放实时评价系统、放煤工艺决策系统、智能信息反馈系统的输入与输出信号，并通过智能放煤逻辑单元不断修正预先在放煤工艺决策系统中植入的逻辑关系，确保准确地控制液压支架进行放煤动作。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20181015 Address after: 454000 No. 2001 Century Avenue, hi tech Zone, Henan, Jiaozuo Applicant after: HENAN POLYTECHNIC University Address before: 454000 2001 Century Road, hi tech Zone, Jiaozuo, Henan Applicant before: Institute of mine development and design, Henan Polytechnic University |
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| TA01 | Transfer of patent application right | ||
| GR01 | Patent grant | ||
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20181127 |
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