CN110989580A - 一种隧道内电缆敷设的输送机的定位控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种隧道内电缆敷设的输送机的定位控制系统，包括监控计算机、主机、电缆敷设自动化网络、双路电源、隔离耦合器、红外传感器和若干支架控制器，所述监控计算机与所述主机相连，所述主机上设置有网络端口，所述主机通过电缆敷设自动化网络与所述若干支架控制器通讯；所述若干支架控制器架一一对应地控制所述若干液压支架；所述若干支架控制器分别与所述隔离耦合器相连，所述双路电源为所述隔离耦合器供电；所述红外传感器包括红外线发射器和若干红外线接收器。本发明的隧道内电缆敷设的输送机的定位控制系统，将轴编码器定位和红外传感器定位融合使用，增加定位的可靠性与稳定性，可以克服单独使用一种定位方式的定位不可靠的问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种隧道内电缆敷设的输送机的定位控制系统。
背景技术
隧道内电缆敷设是电网建设中的重要组成部分，如何通过科技创新提高电缆敷设效率、提升敷设质量是目前研究的主要任务。
请参阅图1，隧道内电缆敷设时，缠绕线缆1的线缆卷筒11设置在地面10上，输送机2位于线缆的前进轨道即线缆轨道21上方，液压支架位于输送机2的后方。液压支架完成支撑后可以为输送机和操作人员提供足够的工作空间和安全防护。由于输送机2、线缆轨道21和液压支架三者的各种整体尺寸需要较为严密的配合，因此它们在线缆敷设过程需要协同动作。输送机2沿工作面20水平运动，由于输送机2是位于线缆轨道21上，输送机2会牵引着线缆1运动。由以上叙述可以看出整个输送过程，输送机是系统的核心设备，输送机的运行情况决定了支架的动作和线缆敷设的效果。
目前国内外的线缆敷设研究中输送机都没有安装惯性测量模块。惯性测量传感器可以获取输送机机身安装点的绝对位置信息，包括输送机机身某点相对于综采工作面惯性坐标系的加速度、速度、位移，以及机身相对于输送机机身坐标系三个空间坐标轴的角速度、角位移(这些量均为时间的函数)，而后根据输送机的刚体运动学模型我们就可以获得机身任一点的运动参数信息，从而对其在工作时进行绝对定位。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种隧道内电缆敷设的输送机的定位控制系统，将轴编码器定位和红外传感器定位融合使用，增加定位的可靠性与稳定性，可以克服单独使用一种定位方式的定位不可靠的问题。
实现上述目的的技术方案是：一种隧道内电缆敷设的输送机的定位控制系统，所述输送机的后方设置有若干液压支架，所述输送机和若干液压支架设置在工作面上，所述输送机的牵引部上设置有轴编码器，所述定位控制系统包括监控计算机、主机、电缆敷设自动化网络、双路电源、隔离耦合器、红外传感器和若干支架控制器，其中：
所述监控计算机与所述主机相连，所述主机上设置有网络端口，所述主机通过电缆敷设自动化网络与所述若干支架控制器通讯；
所述若干支架控制器架一一对应地控制所述若干液压支架；
所述若干支架控制器分别与所述隔离耦合器相连，所述双路电源为所述隔离耦合器供电；
所述红外传感器包括红外线发射器和若干红外线接收器，所述红外线发射器设置在所述输送机的机身上，所述若干红外线接收器一一对应地设置在所述若干液压支架上；
所述输送机沿所述工作面运动，位于输送机上的红外线发射器发射红外信号，在红外信号范围内有多于一架的液压支架上的红外线接收器接收到红外信号，将接收到的红外信号最强的液压支架作为输送机正对的液压支架，此时该液压支架的支架控制器将获取的支架号通过电缆敷设自动化网络上传至所述主机；同时输送机的机载控制器通过隧道下的通讯网络将输送机惯性导航算系统和轴编码器的传感数据上传至所述主机，所述主机将支架号和传感数据进行融合，最终确定输送机的位置。
上述的一种隧道内电缆敷设的输送机的定位控制系统，其中，所述支架控制器接收来自工作面的红外传感器的信号，根据信号实时监控工作面的输送机的工作状态。
上述的一种隧道内电缆敷设的输送机的定位控制系统，其中，所述输送机的机身上安装了感知自身工作状态信息的传感器，所述自身工作状态信息包括输送机运行过程中的运动学参数以及牵引截割负载参数；所述运动学参数包括输送机的运行过程中的加速度、速度和位移；所述牵引截割负载参数包括牵引截割电流和牵引截割电机温度。
上述的一种隧道内电缆敷设的输送机的定位控制系统，其中，确定输送机的位置所必须的传感数据包括机身安装点沿输送机机身坐标系的加速度、机身坐标系绕平台系的转动角速度、输送机牵引部的轴编码器记录的输送机的行走速度和输送机上的红外传感器的信号强度。
上述的一种隧道内电缆敷设的输送机的定位控制系统，其中，确定输送机的位置时，只选取定位必须的传感数据，剩余的传感数据用来对输送机的运行状态进行监测，不参与定位计算。
本发明的隧道内电缆敷设的输送机的定位控制系统，将轴编码器定位和红外传感器定位融合使用，增加定位的可靠性与稳定性，可以克服单独使用一种定位方式的定位不可靠的问题。与现有技术相比，本发明针对现有输送机定位方法的局限性，在现有方法基础上，增加了红外传感器定位手段，建立了一种将几种定位技术融合在一起的模型，增强了本系统的准确性、可靠性和稳定性。
附图说明
图1为隧道内电缆敷设时输送机的工作示意简图；
图2为本发明的隧道内电缆敷设的输送机的定位控制系统的结构图。
具体实施方式
为了使本技术领域的技术人员能更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对其具体实施方式进行详细地说明：
请参阅图1和图2，隧道内电缆敷设时，输送机2的后方设置有若干液压支架，输送机和若干液压支架设置在工作面20上，输送机的牵引部上设置有轴编码器。
本发明的最佳实施例，一种隧道内电缆敷设的输送机的定位控制系统包括监控计算机100、主机101、电缆敷设自动化网络102、双路电源103、隔离耦合器104、红外传感器105和若干支架控制器106。
监控计算机100与主机101相连，主机101上设置有网络端口107，主机101通过电缆敷设自动化网络102与若干支架控制器106通讯；若干支架控制器架106一一对应地控制若干液压支架；若干支架控制器106分别与隔离耦合器104相连，双路电源103为隔离耦合器104供电；红外传感器105包括红外线发射器和若干红外线接收器，红外线发射器设置在输送机2的机身上，若干红外线接收器一一对应地设置在若干液压支架上。
输送机2沿工作面20运动，位于输送机2上的红外线发射器发射红外信号(以一定的散射角发射信号)，在红外信号范围内有多于一架的液压支架上的红外线接收器接收到红外信号，将接收到的红外信号最强的液压支架作为输送机正对的液压支架，此时该液压支架的支架控制器106将获取的支架号通过电缆敷设自动化网络102上传至主机101；同时输送机2的机载控制器通过隧道下的通讯网络将输送机惯性导航算系统和轴编码器的传感数据上传至主机101，主机101将支架号和传感数据进行融合，最终确定输送机的位置。轴编码器设置在输送机的牵引部。
本发明的一种隧道内电缆敷设的输送机的定位控制系统，支架控制器接收来自工作面的红外传感器的信号，根据信号实时监控工作面的输送机的工作状态。输送机2的机身上安装了感知自身工作状态信息的传感器，自身工作状态信息包括输送机运行过程中的运动学参数以及牵引截割负载参数；运动学参数包括输送机的运行过程中的加速度、速度和位移；牵引截割负载参数包括牵引截割电流和牵引截割电机温度。确定输送机的位置所必须的传感数据包括机身安装点沿输送机机身坐标系的加速度、机身坐标系绕平台系的转动角速度、输送机牵引部的轴编码器记录的输送机的行走速度和输送机上的红外传感器的信号强度。确定输送机的位置时，只选取定位必须的传感数据，剩余的传感数据用来对输送机的运行状态进行监测，不参与定位计算。
综上所述，本发明的隧道内电缆敷设的输送机的定位控制系统，将轴编码器定位和红外传感器定位融合使用，增加定位的可靠性与稳定性，可以克服单独使用一种定位方式的定位不可靠的问题。
本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。
Claims (5)
1.一种隧道内电缆敷设的输送机的定位控制系统，所述输送机的后方设置有若干液压支架，所述输送机和若干液压支架设置在工作面上，所述输送机的牵引部上设置有轴编码器，其特征在于，所述定位控制系统包括监控计算机、主机、电缆敷设自动化网络、双路电源、隔离耦合器、红外传感器和若干支架控制器，其中：
所述监控计算机与所述主机相连，所述主机上设置有网络端口，所述主机通过电缆敷设自动化网络与所述若干支架控制器通讯；
所述若干支架控制器架一一对应地控制所述若干液压支架；
所述若干支架控制器分别与所述隔离耦合器相连，所述双路电源为所述隔离耦合器供电；
所述红外传感器包括红外线发射器和若干红外线接收器，所述红外线发射器设置在所述输送机的机身上，所述若干红外线接收器一一对应地设置在所述若干液压支架上；
所述输送机沿所述工作面运动，位于输送机上的红外线发射器发射红外信号，在红外信号范围内有多于一架的液压支架上的红外线接收器接收到红外信号，将接收到的红外信号最强的液压支架作为输送机正对的液压支架，此时该液压支架的支架控制器将获取的支架号通过电缆敷设自动化网络上传至所述主机；同时输送机的机载控制器通过隧道下的通讯网络将输送机惯性导航算系统和轴编码器的传感数据上传至所述主机，所述主机将支架号和传感数据进行融合，最终确定输送机的位置。
2.根据权利要求1所述的一种隧道内电缆敷设的输送机的定位控制系统，其特征在于，所述支架控制器接收来自工作面的红外传感器的信号，根据信号实时监控工作面的输送机的工作状态。
3.根据权利要求1所述的一种隧道内电缆敷设的输送机的定位控制系统，其特征在于，所述输送机的机身上安装了感知自身工作状态信息的传感器，所述自身工作状态信息包括输送机运行过程中的运动学参数以及牵引截割负载参数；所述运动学参数包括输送机的运行过程中的加速度、速度和位移；所述牵引截割负载参数包括牵引截割电流和牵引截割电机温度。
4.根据权利要求3所述的一种隧道内电缆敷设的输送机的定位控制系统，其特征在于，确定输送机的位置所必须的传感数据包括机身安装点沿输送机机身坐标系的加速度、机身坐标系绕平台系的转动角速度、输送机牵引部的轴编码器记录的输送机的行走速度和输送机上的红外传感器的信号强度。
5.根据权利要求4所述的一种隧道内电缆敷设的输送机的定位控制系统，其特征在于，确定输送机的位置时，只选取定位必须的传感数据，剩余的传感数据用来对输送机的运行状态进行监测，不参与定位计算。
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