CN111779524B - 一种综放工作面液压支架智能放煤方法 - Google Patents

Abstract

一种综放工作面液压支架智能放煤方法，信号采集模块由若干个安装在液压支架立柱油缸内的压力传感器以及安装在液压支架尾梁处的网络高清摄像机组成，压力传感器用于实时采集液压支架的立柱压力，网络高清摄像机用于实时拍摄液压支架放煤后刮板输送机上落煤情况，信号采集模块将采集到的立柱压力信号和放煤图像信号实时传输至主控计算机；主控计算机与放煤模块相互通信，同时可以根据采集到的立柱压力选择合适的放煤模块，被选中的放煤模块再对液压支架控制器发送放煤顺序命令，进而控制液压支架进行相应的动作；本发明可以实现放煤工序的自动化，减少工作面的人员数量，避免放煤过程中出现的过放和欠放的问题，提高放煤效率和煤炭质量。

Description

一种综放工作面液压支架智能放煤方法

技术领域

本发明涉及一种智能放煤方法，具体是一种综放工作面液压支架智能放煤方法，属于综放开采智能放煤技术领域。

背景技术

综放开采技术已在我国大多数厚煤层工作面应用，但目前综放开采过程中的放煤工序仍然依靠人工按照“见矸关窗”的原则来进行控制，工人在操作液压支架后部放煤口过程中，需要一直观察液压支架后端的落煤情况，根据放出物的颜色、样式以及撞击声音等判断煤矸放出的大致比例；由于井下环境恶劣，工人无法准确、及时地控制液压支架放煤动作，造成放煤过程中出现过放和欠放的现象，很难避免浪费资源和影响煤质的状况；另外，目前综放开采还存在着由于综放采场范围大、工作面液压支架数量多等现象引起的人工控制放煤口的劳动强度大、工作效率低的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种综放工作面液压支架智能放煤方法，可以实现放煤工序的自动化，减少工作面的人员数量，避免放煤过程中出现的过放和欠放的问题，提高放煤效率和煤炭质量。

为了实现上述目的，本发明提供一种综放工作面液压支架智能放煤方法，实现该方法的系统包括信号采集模块、主控计算机、放煤模块、液压支架控制器，信号采集模块由若干个安装在液压支架立柱油缸内的压力传感器以及安装在液压支架尾梁处的网络高清摄像机组成，压力传感器用于实时采集液压支架的立柱压力，进而判断液压支架顶板来压情况，网络高清摄像机用于实时拍摄液压支架放煤后刮板输送机上落煤情况，信号采集模块将采集到的立柱压力信号和放煤图像信号实时传输至主控计算机；

主控计算机与放煤模块相互通信，同时可以根据采集到的立柱压力选择合适的放煤模块，被选中的放煤模块再对液压支架控制器发送放煤顺序命令，进而控制液压支架进行相应的动作；

放煤模块包括定时轮序放煤模块、顺序放煤模块、顶板来压优先放煤模块；

所述方法包括以下步骤：

①第一趟放煤时，即综放工作面的所有液压支架均是第一次放煤，通过若干个安装在液压支架立柱油缸内的压力传感器以及安装在液压支架尾梁处的网络高清摄像机，分别采集实时液压支架的立柱压力以及实时拍摄液压支架放煤后刮板输送机上落煤情况，并将采集到的立柱压力信号和放煤图像信号实时传输至主控计算机；

②在每个液压支架中预先设置两个压力值，即第一设定压力P₁和第二设定压力P₂，主控计算机根据采集到的液压支架的立柱压力选择合适的放煤模块，当各液压支架的立柱压力均满足小于等于第一设定压力P₁时，即P_i≤P₁时，主控计算机选择执行定时轮序放煤模块；当各液压支架的立柱压力均满足大于第一设定压力P₁且小于等于第二设定压力P₂时，即P₁＜P_i≤P₂，主控计算机选择执行顺序放煤模块；而当某一台液压支架的立柱压力满足大于第二设定压力P₂时，主控计算机选择执行顶板来压优先放煤模块。

本发明定时轮序放煤模块中的放煤顺序可以采用液压支架隔架放煤方式设定，液压支架的放煤顺序与刮板输送机运行方向相同；顺序放煤模块是沿着煤流方向依次放煤，液压支架的放煤顺序与刮板输送机运行方向相同的顺序依次放煤。

本发明主控计算机中还包括放煤量估计模块和矸石识别模块，在放煤量估计模块中，记录液压支架的开始放煤时间t₁和停止放煤时间t₂，网络高清摄像机每秒拍摄放落到刮板输送机上的煤层图像，并对该图像进行滤波去噪处理，提取该图像内煤的有效面积S，则该液压支架的放煤量为V＝(t₂-t₁)×S；在矸石识别模块中，网络高清摄像机每秒拍摄放落到刮板输送机上的煤层图像，并对该图像进行滤波去噪处理，并提取该图像中灰度值小于h的像素所占区域面积a，灰度值大于h的像素所占区域面积b，a/b即为该图像中的矸石占比。

本发明的定时轮序放煤模块，对每个液压支架预先设定好开始放煤时间t₁和结束放煤时间t₂，按照设定好的放煤顺序依次放煤，此时，液压支架主控计算机根据设定好的放煤顺序和放煤时间，对液压支架控制器发送开始放煤指令，当达到结束放煤时间t₂时，对液压支架控制器发送停止放煤指令，同时，在放煤过程中利用矸石识别模块判断每个液压支架有无矸石放出现象，若矸石占比a/b满足大于等于主控计算机中的预设值α，即a/b≥α，则有矸石放出，主控计算机对该液压支架控制器发送停止放煤命令，记录有矸石放出的时间t₃、停止放煤时间为t_j3和截止到有矸石放出的液压支架个数B，则有矸石放出的支架放煤量为V_bj＝(t_j3-t₁)×S；若矸石占比a/b满足小于主控计算机中的预设值α，即a/b＜α，则无矸石放出，主控计算机按照设定好的结束放煤时间t₂并对该液压支架控制器发送停止放煤命令，并记录无矸石放出的液压支架个数A，利用放煤量估计模块得出无矸石放出的支架放煤量为V_ai，则该定时轮序放煤模块所有液压支架放煤总量为：

本发明的顺序放煤模块，对每个液压支架预先设定好开始放煤时间t₁和结束放煤时间t₂，且采用与刮板输送机运行方向相同的顺序依次放煤，此时，液压支架主控计算机根据设定好的放煤顺序和放煤时间，对液压支架控制器发送开始放煤指令；达到结束放煤时间t₂时，对液压支架控制器发送停止放煤指令，同时，在放煤过程中利用矸石识别模块判断每个液压支架有无矸石放出现象，若矸石占比a/b满足大于等于主控计算机中的预设值α，即a/b≥α，则有矸石放出，主控计算机对该液压支架控制器发送停止放煤命令，记录有矸石放出的时间t₃、停止放煤时间为t_j3和截止到有矸石放出的液压支架个数B，则有矸石放出的支架放煤量为V_bj＝(t_j3-t₁)×S；若矸石占比a/b满足小于主控计算机中的预设值α，即a/b＜α，主控计算机按照设定好的时间t₂对该液压支架控制器发送停止放煤命令，并记录无矸石放出的液压支架个数A，利用放煤量估计模块得出无矸石放出的支架放煤量为V_ai，则该顺序放煤模块所有液压支架放煤总量为：

本发明的顶板来压优先放煤模块，液压支架主控计算机根据液压支架立柱的压力，判断顶板来压状况，自动选择顶板来压较大处的液压支架优先放煤，记录液压支架的开始放煤时间t₁，设定液压支架立柱的压力大于第二设定压力P₂时的液压支架放煤停止放煤时间为t₃，液压支架立柱的压力小于等于第二设定压力P₂的液压支架放煤停止放煤时间为t₂，当到达放煤时间时，主控计算机对该液压支架控制器发送停止放煤指令，同时，在放煤过程中利用矸石识别模块判断每个液压支架有无矸石放出现象，若矸石占比a/b满足大于等于主控计算机中的预设值α，即a/b≥α，则有矸石放出，主控计算机对该液压支架控制器发送停止放煤命令；若矸石占比a/b满足小于主控计算机中的预设值α，即a/b＜α，则无矸石放出，主控计算机按照设定好的停止放煤时间为t₂或停止放煤时间为t₃对该液压支架控制器发送停止放煤命令。

本发明还包括记忆放煤模块，主控计算机在执行定时轮序放煤模块和顺序放煤模块时，对该两种放煤模块中各液压支架的放煤顺序和放煤时间进行记忆，同时比较定时轮序放煤模块和顺序放煤模块下的液压支架放煤总量，确定记忆放煤模块的执行动作；首先比较定时轮序放煤模块和顺序放煤模块的液压支架放煤总量，若V_定总≥V_顺总，则记忆放煤模块按照定时轮序放煤模块执行；反之，若V_定总＜V_顺总，记忆放煤模块按照顺序放煤模块执行，本趟放煤结束，则记忆放煤模块的液压支架总放煤量记为：

当V_定总≠0，V_顺总≠0，V_记总≠0，时，即定时轮序放煤模块、顺序放煤模块和记忆放煤模块均在液压支架放煤过程中被执行过，若V_记总≥(V_定总+V_顺总)/2，则根据采集到的立柱压力选择放煤模块，当各液压支架的立柱压力均满足小于等于第二设定压力P₂时，即P_i≤P₂，主控计算机选择执行记忆放煤模块；当某一台液压支架的立柱压力满足大于第二设定压力P₂时，主控计算机选择执行顶板来压优先放煤模块，本趟放煤结束；若V_记总＜(V_定总+V_顺总)/2，重新判断各液压支架的立柱压力，若各液压支架的立柱压力均满足小于等于第一设定压力P₁时，即P_i≤P₁时，主控计算机选择执行定时轮序放煤模块；当各液压支架的立柱压力均满足大于第一设定压力P₁且小于等于第二设定压力P₂时，即P₁＜P_i≤P₂，主控计算机选择执行顺序放煤模块；而当某一台液压支架的立柱压力满足大于第二设定压力P₂时，主控计算机选择执行顶板来压优先放煤模块。

本发明的压力传感器可以选用型号为GDY60M或HQ60或GPD60的压力传感器。

与现有技术相比，本发明的信号采集模块由若干个安装在液压支架立柱油缸内的压力传感器以及安装在液压支架尾梁处的网络高清摄像机组成，压力传感器用于实时采集液压支架的立柱压力，进而判断液压支架顶板来压情况，网络高清摄像机用于实时拍摄液压支架放煤后刮板输送机上落煤情况，信号采集模块将采集到的立柱压力信号和放煤图像信号实时传输至主控计算机；主控计算机与放煤模块相互通信，同时可以根据采集到的立柱压力选择合适的放煤模块，被选中的放煤模块再对液压支架控制器发送放煤顺序命令，进而控制液压支架进行相应的动作；本发明通过综合考虑液压支架顶板压力以及放煤图像，实现了放煤工序的自动化，减少工作面的人员数量，避免放煤过程中出现的过放和欠放的问题，提高了放煤效率和煤炭质量。

附图说明

图1是本发明系统的原理框图；

图2是本发明不涉及记忆放煤模块的部分放煤流程图；

图3是本发明涉及记忆放煤模块的总放煤流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图1所示，一种综放工作面液压支架智能放煤系统，包括信号采集模块、主控计算机、放煤模块、液压支架控制器，

信号采集模块由若干个安装在液压支架立柱油缸内的压力传感器以及安装在液压支架尾梁处的网络高清摄像机组成，压力传感器用于实时采集液压支架的立柱压力，进而判断液压支架顶板来压情况，网络高清摄像机用于实时拍摄液压支架放煤后刮板输送机上落煤情况，信号采集模块将采集到的立柱压力信号和放煤图像信号实时传输至主控计算机；

放煤模块包括定时轮序放煤模块、顺序放煤模块、顶板来压优先放煤模块；

主控计算机与放煤模块中的定时轮序放煤模块、顺序放煤模块、顶板来压优先放煤模块之间相互通信，同时可以根据采集到的立柱压力选择合适的放煤模块，是选用定时轮序放煤模块、顺序放煤模块或者顶板来压优先放煤模块，被选中的不管是定时轮序放煤模块、顺序放煤模块还是顶板来压优先放煤模块再对液压支架控制器发送放煤顺序命令，以及开始放煤和停止放煤命令，进而控制液压支架进行相应的动作；

定时轮序放煤模块中的放煤顺序可以采用液压支架隔架放煤方式设定，液压支架的放煤顺序与刮板输送机运行方向相同；顺序放煤模块是沿着煤流方向依次放煤，液压支架的放煤顺序与刮板输送机运行方向相同的顺序依次放煤。

主控计算机中还包括放煤量估计模块和矸石识别模块，在放煤量估计模块中，记录液压支架的开始放煤时间t₁和停止放煤时间t₂，网络高清摄像机每秒拍摄放落到刮板输送机上的煤层图像，并对该图像进行滤波去噪处理，提取该图像内煤的有效面积S，则该液压支架的放煤量为V＝(t₂-t₁)×S；在矸石识别模块中，网络高清摄像机每秒拍摄放落到刮板输送机上的煤层图像，并对该图像进行滤波去噪处理，并提取该图像中灰度值小于h的像素所占区域面积a，灰度值大于h的像素所占区域面积b，a/b即为该图像中的矸石占比。

如图2所示，一种综放工作面液压支架智能放煤方法，包括以下步骤：

①第一趟放煤时，即综放工作面的所有液压支架均是第一次放煤，通过若干个安装在液压支架立柱油缸内的压力传感器以及安装在液压支架尾梁处的网络高清摄像机，分别采集实时液压支架的立柱压力以及实时拍摄液压支架放煤后刮板输送机上落煤情况，并将采集到的立柱压力信号和放煤图像信号实时传输至主控计算机；

②在每个液压支架中预先设置两个压力值，即第一设定压力P₁和第二设定压力P₂，主控计算机根据采集到的液压支架的立柱压力选择合适的放煤模块，当各液压支架的立柱压力均满足小于等于第一设定压力P₁时，即P_i≤P₁时，主控计算机选择执行定时轮序放煤模块；当各液压支架的立柱压力均满足大于第一设定压力P₁且小于等于第二设定压力P₂时，即P₁＜P_i≤P₂，主控计算机选择执行顺序放煤模块；而当某一台液压支架的立柱压力满足大于第二设定压力P₂时，主控计算机选择执行顶板来压优先放煤模块。

所述定时轮序放煤模块，对每个液压支架预先设定好开始放煤时间t₁和结束放煤时间t₂，按照设定好的放煤顺序依次放煤，此时，液压支架主控计算机根据设定好的放煤顺序和放煤时间，对液压支架控制器发送开始放煤指令，当达到结束放煤时间t₂时，对液压支架控制器发送停止放煤指令，同时，在放煤过程中利用矸石识别模块判断每个液压支架有无矸石放出现象，若矸石占比a/b满足大于等于主控计算机中的预设值α，即a/b≥α，则有矸石放出，主控计算机对该液压支架控制器发送停止放煤命令，记录有矸石放出的时间t₃、停止放煤时间为t_j3和截止到有矸石放出的液压支架个数B，则有矸石放出的支架放煤量为V_bj＝(t_j3-t₁)×S；若矸石占比a/b满足小于主控计算机中的预设值α，即a/b＜α，则无矸石放出，主控计算机按照设定好的结束放煤时间t₂并对该液压支架控制器发送停止放煤命令，并记录无矸石放出的液压支架个数A，利用放煤量估计模块得出无矸石放出的支架放煤量为V_ai，则该定时轮序放煤模块所有液压支架放煤总量为：

所述顺序放煤模块，对每个液压支架预先设定好开始放煤时间t₁和结束放煤时间t₂，且采用与刮板输送机运行方向相同的顺序依次放煤，此时，液压支架主控计算机根据设定好的放煤顺序和放煤时间，对液压支架控制器发送开始放煤指令；达到结束放煤时间t₂时，对液压支架控制器发送停止放煤指令，同时，在放煤过程中利用矸石识别模块判断每个液压支架有无矸石放出现象，若矸石占比a/b满足大于等于主控计算机中的预设值α，即a/b≥α，则有矸石放出，主控计算机对该液压支架控制器发送停止放煤命令，记录有矸石放出的时间t₃、停止放煤时间为t_j3和截止到有矸石放出的液压支架个数B，则有矸石放出的支架放煤量为V_bj＝(t_j3-t₁)×S；若矸石占比a/b满足小于主控计算机中的预设值α，即a/b＜α，主控计算机按照设定好的时间t₂对该液压支架控制器发送停止放煤命令，并记录无矸石放出的液压支架个数A，利用放煤量估计模块得出无矸石放出的支架放煤量为V_ai，则该顺序放煤模块所有液压支架放煤总量为：

所述顶板来压优先放煤模块，液压支架主控计算机根据液压支架立柱的压力，判断顶板来压状况，自动选择顶板来压较大处的液压支架优先放煤，记录液压支架的开始放煤时间t₁，设定液压支架立柱的压力大于第二设定压力P₂时的液压支架放煤停止放煤时间为t₃，液压支架立柱的压力小于等于第二设定压力P₂的液压支架放煤停止放煤时间为t₂，当到达放煤时间时，主控计算机对该液压支架控制器发送停止放煤指令，同时，在放煤过程中利用矸石识别模块判断每个液压支架有无矸石放出现象，若矸石占比a/b满足大于等于主控计算机中的预设值α，即a/b≥α，则有矸石放出，主控计算机对该液压支架控制器发送停止放煤命令；若矸石占比a/b满足小于主控计算机中的预设值α，即a/b＜α，则无矸石放出，主控计算机按照设定好的停止放煤时间为t₂或停止放煤时间为t₃对该液压支架控制器发送停止放煤命令。

如图3所示，本发明还包括记忆放煤模块，主控计算机在执行定时轮序放煤模块和顺序放煤模块时，对该两种放煤模块中各液压支架的放煤顺序和放煤时间进行记忆，同时比较定时轮序放煤模块和顺序放煤模块下的液压支架放煤总量，确定记忆放煤模块的执行动作；首先比较定时轮序放煤模块和顺序放煤模块的液压支架放煤总量，若V_定总≥V_顺总，则记忆放煤模块按照定时轮序放煤模块执行；反之，若V_定总＜V_顺总，记忆放煤模块按照顺序放煤模块执行，本趟放煤结束，则记忆放煤模块的液压支架总放煤量记为：

当V_定总≠0，V_顺总≠0，V_记总≠0，时，即定时轮序放煤模块、顺序放煤模块和记忆放煤模块均在液压支架放煤过程中被执行过，若V_记总≥(V_定总+V_顺总)/2，则根据采集到的立柱压力选择放煤模块，当各液压支架的立柱压力均满足小于等于第二设定压力P₂时，即P_i≤P₂，主控计算机选择执行记忆放煤模块；当某一台液压支架的立柱压力满足大于第二设定压力P₂时，主控计算机选择执行顶板来压优先放煤模块，本趟放煤结束；若V_记总＜(V_定总+V_顺总)/2，重新判断各液压支架的立柱压力，若各液压支架的立柱压力均满足小于等于第一设定压力P₁时，即P_i≤P₁时，主控计算机选择执行定时轮序放煤模块；当各液压支架的立柱压力均满足大于第一设定压力P₁且小于等于第二设定压力P₂时，即P₁＜P_i≤P₂，主控计算机选择执行顺序放煤模块；而当某一台液压支架的立柱压力满足大于第二设定压力P₂时，主控计算机选择执行顶板来压优先放煤模块。

本发明的压力传感器可以选用型号为GDY60M或HQ60或GPD60的压力传感器。

实施例

某一综放工作面有100个液压支架，信号采集模块由100个安装在液压支架立柱油缸内的压力传感器以及100个安装在液压支架尾梁处的网络高清摄像机组成，压力传感器用于实时采集液压支架的立柱压力，进而判断液压支架顶板来压情况，网络高清摄像机用于实时拍摄液压支架放煤后刮板输送机上落煤情况，信号采集模块将采集到的立柱压力信号和放煤图像信号实时传输至主控计算机；

放煤模块包括定时轮序放煤模块、顺序放煤模块、顶板来压优先放煤模块；

主控计算机与放煤模块中的定时轮序放煤模块、顺序放煤模块、顶板来压优先放煤模块之间相互通信，同时可以根据采集到的立柱压力选择合适的放煤模块，是选用定时轮序放煤模块、顺序放煤模块或者顶板来压优先放煤模块，被选中的不管是定时轮序放煤模块、顺序放煤模块还是顶板来压优先放煤模块再对液压支架控制器发送放煤顺序命令，以及开始放煤和停止放煤命令，进而控制液压支架进行相应的动作；

定时轮序放煤模块中的放煤顺序可以采用液压支架隔架放煤方式设定，顺着刮板输送机方向对每个液压支架进行编号：如液压支架编号1，2，3，.......，100，则液压支架的放煤顺序编号可以是液压支架编号1，3，5，.......，99和液压支架编号2，4，6，……，100，也可以是液压支架编号2，4，6，……，100和液压支架编号1，3，5，.......，99；顺序放煤模块是沿着煤流方向依次放煤，液压支架的放煤顺序与刮板输送机运行方向相同的顺序依次放煤，即从液压支架编号1开始放煤，之后液压支架编号2开始放煤，直至液压支架编号100放煤结束。

主控计算机中还包括放煤量估计模块和矸石识别模块，在放煤量估计模块中，记录液压支架的开始放煤时间t₁和停止放煤时间t₂，网络高清摄像机每秒拍摄放落到刮板输送机上的煤层图像，并对该图像进行滤波去噪处理，提取该图像内煤的有效面积S，则该液压支架的放煤量为V＝(t₂-t₁)×S；在矸石识别模块中，网络高清摄像机每秒拍摄放落到刮板输送机上的煤层图像，并对该图像进行滤波去噪处理，并提取该图像中灰度值小于h的像素所占区域面积a，灰度值大于h的像素所占区域面积b，a/b即为该图像中的矸石占比。

本发明的一种综放工作面液压支架智能放煤系统的放煤方法，包括以下步骤：

①第一趟放煤时，即综放工作面的所有液压支架均是第一次放煤，通过100个安装在液压支架立柱油缸内的压力传感器以及安装在液压支架尾梁处的网络高清摄像机，分别采集实时液压支架的立柱压力以及实时拍摄液压支架放煤后刮板输送机上落煤情况，并将采集到的立柱压力信号和放煤图像信号实时传输至主控计算机；

②在每个液压支架中预先设置两个压力值，即第一设定压力P₁＝35MPa和第二设定压力P₂＝40MPa，主控计算机根据采集到的液压支架的立柱压力选择合适的放煤模块，当各液压支架的立柱压力均满足小于等于第一设定压力35MPa时，主控计算机选择执行定时轮序放煤模块；当各液压支架的立柱压力均满足大于第一设定压力35MPa且小于等于第二设定压力40MPa时，主控计算机选择执行顺序放煤模块；而当某一台液压支架的立柱压力满足大于第二设定压力40MPa时，主控计算机选择执行顶板来压优先放煤模块。

所述定时轮序放煤模块，对每个液压支架预先设定好开始放煤时间t₁和结束放煤时间t₂，如设定t₂-t₁＝30s，按照设定好的放煤顺序依次放煤，此时，液压支架主控计算机根据设定好的放煤顺序和放煤时间，对液压支架控制器发送开始放煤指令，当达到结束放煤时间t₂时，对液压支架控制器发送停止放煤指令，同时，在放煤过程中利用矸石识别模块判断每个液压支架有无矸石放出现象，若矸石占比a/b满足大于等于主控计算机中的预设值α＝0.15，即a/b≥0.15，则有矸石放出，主控计算机对该液压支架控制器发送停止放煤命令，记录有矸石放出的时间t₃、停止放煤时间为t_j3和截止到有矸石放出的液压支架个数B，则有矸石放出的支架放煤量为V_bj＝(t_j3-t₁)×S；若矸石占比a/b满足小于主控计算机中的预设值0.15，即a/b＜0.15，则无矸石放出，主控计算机按照设定好的结束放煤时间t₂并对该液压支架控制器发送停止放煤命令，并记录无矸石放出的液压支架个数A，利用放煤量估计模块得出无矸石放出的支架放煤量为V_ai，则该定时轮序放煤模块所有液压支架放煤总量为：

所述顺序放煤模块，对每个液压支架预先设定好开始放煤时间t₁和结束放煤时间t₂，如设定t₂-t₁＝30s，且采用与刮板输送机运行方向相同的顺序依次放煤，此时，液压支架主控计算机根据设定好的放煤顺序和放煤时间，对液压支架控制器发送开始放煤指令；达到结束放煤时间t₂时，对液压支架控制器发送停止放煤指令，同时，在放煤过程中利用矸石识别模块判断每个液压支架有无矸石放出现象，若矸石占比a/b满足大于等于主控计算机中的预设值α＝0.15，即a/b≥0.15，则有矸石放出，主控计算机对该液压支架控制器发送停止放煤命令，记录有矸石放出的时间t₃、停止放煤时间为t_j3和截止到有矸石放出的液压支架个数B，则有矸石放出的支架放煤量为V_bj＝(t_j3-t₁)×S；若矸石占比a/b满足小于主控计算机中的预设值0.15，即a/b＜0.15，主控计算机按照设定好的时间t₂对该液压支架控制器发送停止放煤命令，并记录无矸石放出的液压支架个数A，利用放煤量估计模块得出无矸石放出的支架放煤量为V_ai，则该顺序放煤模块所有液压支架放煤总量为：

所述顶板来压优先放煤模块，液压支架主控计算机根据液压支架立柱的压力，判断顶板来压状况，自动选择顶板来压较大处的液压支架优先放煤，记录液压支架的开始放煤时间t₁，设定液压支架立柱的压力大于第二设定压力P₂时的液压支架放煤停止放煤时间为t₃，其放煤时间为t₃-t₁＝40s；液压支架立柱的压力小于等于第二设定压力P₂的液压支架放煤停止放煤时间为t₂，其放煤时间为t₂-t₁＝30s当到达放煤时间时，主控计算机对该液压支架控制器发送停止放煤指令，同时，在放煤过程中利用矸石识别模块判断每个液压支架有无矸石放出现象，若矸石占比a/b满足大于等于主控计算机中的预设值α＝0.15，即a/b≥0.15，则有矸石放出，主控计算机对该液压支架控制器发送停止放煤命令；若矸石占比a/b满足小于主控计算机中的预设值0.15，即a/b＜0.15，则无矸石放出，主控计算机按照设定好的停止放煤时间为t₂或停止放煤时间为t₃对该液压支架控制器发送停止放煤命令。

本发明还包括记忆放煤模块，主控计算机在执行定时轮序放煤模块和顺序放煤模块时，对该两种放煤模块中各液压支架的放煤顺序和放煤时间进行记忆，同时比较定时轮序放煤模块和顺序放煤模块下的液压支架放煤总量，确定记忆放煤模块的执行动作；首先比较定时轮序放煤模块和顺序放煤模块的液压支架放煤总量，若V_定总≥V_顺总，则记忆放煤模块按照定时轮序放煤模块执行；反之，若V_定总＜V_顺总，记忆放煤模块按照顺序放煤模块执行，本趟放煤结束，则记忆放煤模块的液压支架总放煤量记为：

当V_定总≠0，V_顺总≠0，V_记总≠0，时，即定时轮序放煤模块、顺序放煤模块和记忆放煤模块均在液压支架放煤过程中被执行过，若V_记总≥(V_定总+V_顺总)/2，则根据采集到的立柱压力选择放煤模块，当各液压支架的立柱压力均满足小于等于第二设定压力40MPa时，主控计算机选择执行记忆放煤模块；当某一台液压支架的立柱压力满足大于第二设定压力40MPa时，主控计算机选择执行顶板来压优先放煤模块，本趟放煤结束；若V_记总＜(V_定总+V_顺总)/2，重新判断各液压支架的立柱压力，若各液压支架的立柱压力均满足小于等于第一设定压力35MPa时，主控计算机选择执行定时轮序放煤模块；当各液压支架的立柱压力均满足大于第一设定压力35MPa且小于等于第二设定压力40MPa时，主控计算机选择执行顺序放煤模块；而当某一台液压支架的立柱压力满足大于第二设定压力40MPa时，主控计算机选择执行顶板来压优先放煤模块。

Claims (6)

1.一种综放工作面液压支架智能放煤方法，其特征在于，实现该方法的系统包括信号采集模块、主控计算机、放煤模块、液压支架控制器，

信号采集模块由若干个安装在液压支架立柱油缸内的压力传感器以及安装在液压支架尾梁处的网络高清摄像机组成，压力传感器用于实时采集液压支架的立柱压力，进而判断液压支架顶板来压情况，网络高清摄像机用于实时拍摄液压支架放煤后刮板输送机上落煤情况，信号采集模块将采集到的立柱压力信号和放煤图像信号实时传输至主控计算机；

主控计算机与放煤模块相互通信，同时可以根据采集到的立柱压力选择合适的放煤模块，被选中的放煤模块再对液压支架控制器发送放煤顺序命令，进而控制液压支架进行相应的动作；

放煤模块包括定时轮序放煤模块、顺序放煤模块、顶板来压优先放煤模块；

所述方法包括以下步骤：

①第一趟放煤时，即综放工作面的所有液压支架均是第一次放煤，通过若干个安装在液压支架立柱油缸内的压力传感器以及安装在液压支架尾梁处的网络高清摄像机，分别采集实时液压支架的立柱压力以及实时拍摄液压支架放煤后刮板输送机上落煤情况，并将采集到的立柱压力信号和放煤图像信号实时传输至主控计算机；

②在每个液压支架中预先设置两个压力值，即第一设定压力P₁和第二设定压力P₂，主控计算机根据采集到的液压支架的立柱压力选择合适的放煤模块，当各液压支架的立柱压力均满足小于等于第一设定压力P₁时，即P_i≤P₁时，主控计算机选择执行定时轮序放煤模块；当各液压支架的立柱压力均满足大于第一设定压力P₁且小于等于第二设定压力P₂时，即P₁＜P_i≤P₂，主控计算机选择执行顺序放煤模块；而当某一台液压支架的立柱压力满足大于第二设定压力P₂时，主控计算机选择执行顶板来压优先放煤模块；

主控计算机中还包括放煤量估计模块和矸石识别模块，在放煤量估计模块中，记录液压支架的开始放煤时间t₁和停止放煤时间t₂，网络高清摄像机每秒拍摄放落到刮板输送机上的煤层图像，并对该图像进行滤波去噪处理，提取该图像内煤的有效面积S，则该液压支架的放煤量为V＝(t₂-t₁)×S；在矸石识别模块中，网络高清摄像机每秒拍摄放落到刮板输送机上的煤层图像，并对该图像进行滤波去噪处理，并提取该图像中灰度值小于h的像素所占区域面积a，灰度值大于h的像素所占区域面积b，a/b即为该图像中的矸石占比；

所述定时轮序放煤模块，对每个液压支架预先设定好开始放煤时间t₁和结束放煤时间t₂，按照设定好的放煤顺序依次放煤，此时，液压支架主控计算机根据设定好的放煤顺序和放煤时间，对液压支架控制器发送开始放煤指令，当达到结束放煤时间t₂时，对液压支架控制器发送停止放煤指令，同时，在放煤过程中利用矸石识别模块判断每个液压支架有无矸石放出现象，若矸石占比a/b满足大于等于主控计算机中的预设值α，即a/b≥α，则有矸石放出，主控计算机对该液压支架控制器发送停止放煤命令，记录有矸石放出的时间t₃、停止放煤时间为t_j3和截止到有矸石放出的液压支架个数B，则有矸石放出的支架放煤量为V_bj＝(t_j3-t₁)×S；若矸石占比a/b满足小于主控计算机中的预设值α，即a/b＜α，则无矸石放出，主控计算机按照设定好的结束放煤时间t₂并对该液压支架控制器发送停止放煤命令，并记录无矸石放出的液压支架个数A，利用放煤量估计模块得出无矸石放出的支架放煤量为V_ai，则该定时轮序放煤模块所有液压支架放煤总量为：

2.根据权利要求1所述的一种综放工作面液压支架智能放煤方法，其特征在于，定时轮序放煤模块中的放煤顺序可以采用液压支架隔架放煤方式设定，液压支架的放煤顺序与刮板输送机运行方向相同；顺序放煤模块是沿着煤流方向依次放煤，液压支架的放煤顺序与刮板输送机运行方向相同的顺序依次放煤。

3.根据权利要求1所述的一种综放工作面液压支架智能放煤方法，其特征在于，所述顺序放煤模块，对每个液压支架预先设定好开始放煤时间t₁和结束放煤时间t₂，且采用与刮板输送机运行方向相同的顺序依次放煤，此时，液压支架主控计算机根据设定好的放煤顺序和放煤时间，对液压支架控制器发送开始放煤指令；达到结束放煤时间t₂时，对液压支架控制器发送停止放煤指令，同时，在放煤过程中利用矸石识别模块判断每个液压支架有无矸石放出现象，若矸石占比a/b满足大于等于主控计算机中的预设值α，即a/b≥α，则有矸石放出，主控计算机对该液压支架控制器发送停止放煤命令，记录有矸石放出的时间t₃、停止放煤时间为t_j3和截止到有矸石放出的液压支架个数B，则有矸石放出的支架放煤量为V_bj＝(t_j3-t₁)×S；若矸石占比a/b满足小于主控计算机中的预设值α，即a/b＜α，主控计算机按照设定好的时间t₂对该液压支架控制器发送停止放煤命令，并记录无矸石放出的液压支架个数A，利用放煤量估计模块得出无矸石放出的支架放煤量为V_ai，则该顺序放煤模块所有液压支架放煤总量为：

4.根据权利要求1所述的一种综放工作面液压支架智能放煤方法，其特征在于，所述顶板来压优先放煤模块，液压支架主控计算机根据液压支架立柱的压力，判断顶板来压状况，自动选择顶板来压较大处的液压支架优先放煤，记录液压支架的开始放煤时间t₁，设定液压支架立柱的压力大于第二设定压力P₂时的液压支架放煤停止放煤时间为t₃，液压支架立柱的压力小于等于第二设定压力P₂的液压支架放煤停止放煤时间为t₂，当到达放煤时间时，主控计算机对该液压支架控制器发送停止放煤指令，同时，在放煤过程中利用矸石识别模块判断每个液压支架有无矸石放出现象，若矸石占比a/b满足大于等于主控计算机中的预设值α，即a/b≥α，则有矸石放出，主控计算机对该液压支架控制器发送停止放煤命令；若矸石占比a/b满足小于主控计算机中的预设值α，即a/b＜α，则无矸石放出，主控计算机按照设定好的停止放煤时间为t₂或停止放煤时间为t₃对该液压支架控制器发送停止放煤命令。

5.根据权利要求1所述的一种综放工作面液压支架智能放煤方法，其特征在于，本发明还包括记忆放煤模块，主控计算机在执行定时轮序放煤模块和顺序放煤模块时，对该两种放煤模块中各液压支架的放煤顺序和放煤时间进行记忆，同时比较定时轮序放煤模块和顺序放煤模块下的液压支架放煤总量，确定记忆放煤模块的执行动作；首先比较定时轮序放煤模块和顺序放煤模块的液压支架放煤总量，若V_定总≥V_顺总，则记忆放煤模块按照定时轮序放煤模块执行；反之，若V_定总＜V_顺总，记忆放煤模块按照顺序放煤模块执行，本趟放煤结束，则记忆放煤模块的液压支架总放煤量记为：

当V_定总≠0，V_顺总≠0，V_记总≠0，时，即定时轮序放煤模块、顺序放煤模块和记忆放煤模块均在液压支架放煤过程中被执行过，若V_记总≥(V_定总+V_顺总)/2，则根据采集到的立柱压力选择放煤模块，当各液压支架的立柱压力均满足小于等于第二设定压力P₂时，即P_i≤P₂，主控计算机选择执行记忆放煤模块；当某一台液压支架的立柱压力满足大于第二设定压力P₂时，主控计算机选择执行顶板来压优先放煤模块，本趟放煤结束；若V_记总＜(V_定总+V_顺总)/2，重新判断各液压支架的立柱压力，若各液压支架的立柱压力均满足小于等于第一设定压力P₁时，即P_i≤P₁时，主控计算机选择执行定时轮序放煤模块；当各液压支架的立柱压力均满足大于第一设定压力P₁且小于等于第二设定压力P₂时，即P₁＜P_i≤P₂，主控计算机选择执行顺序放煤模块；而当某一台液压支架的立柱压力满足大于第二设定压力P₂时，主控计算机选择执行顶板来压优先放煤模块。

6.根据权利要求1所述的一种综放工作面液压支架智能放煤方法，其特征在于，所述压力传感器的型号为GDY60M或HQ60或GPD60。

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