CN113759778A - 综采控制系统 - Google Patents

Abstract

本公开提出了一种综采控制系统，包括液压支架控制系统、集成供液系统、综采自动化系统和集中监测控制系统，其中，集中监测控制系统分别与液压支架控制系统、集成供液系统和所述综采自动化系统相连；综采自动化系统分别与液压支架控制系统和集成供液系统相连。本公开实施例的综采控制系统，集成度高，且能够实现系统的融合运行，同时数据传输稳定，延时低。

Description

综采控制系统

技术领域

本公开涉及矿井下液压支架控制以及综采自动化技术领域，尤其涉及一种综采控制系统。

背景技术

液压支架主要应用于煤炭开采，用来承载采煤工作面的矿山压力，以保障开采过程的安全，其中，液压支架控制器能够对液压支架进行控制以适应环境压力的变化。

现有的液压支架控制器的通信系统通常采用RS485配合集线器或者中继器实现网络连接，通信数据的安全性及可靠性低，且目前现有的液压支架控制器在整个综采工作面中无法与综采自动化系统融合运行。

发明内容

本公开旨在至少在一定程度上解决上述技术中的技术问题之一。

为此，本公开的一个目的在于提出一种综采控制系统，集成度高，且能够实现系统的融合运行，同时数据传输稳定，延时低。

为了达到上述目的，本公开第一方面实施例提出了一种综采控制系统，包括液压支架控制系统、集成供液系统、综采自动化系统和集中监测控制系统，其中，所述集中监测控制系统分别与所述液压支架控制系统、所述集成供液系统和所述综采自动化系统相连；所述综采自动化系统分别与所述液压支架控制系统和所述集成供液系统相连。

本公开实施例的综采控制系统，集成度高，且能够实现系统的融合运行，同时数据传输稳定，延时低。

另外，根据本公开上述实施例提出的液压支架控制器还可以具有如下附加的技术特征：

根据本公开的一个实施例，所述相连的方式为以以太网总线和现场工业总线CAN双冗余链路进行连接。

根据本公开的一个实施例，所述液压支架控制系统，包括电源和多个控制装置，所述多个控制装置中的每个所述控制装置包括液压支架控制器、传感器装置、报警器和电磁阀驱动器，其中，所述电源与所述每个控制装置中的液压支架控制器串联，所述电源用于为所述多个控制装置提供电能；所述传感器装置与所述液压支架控制器的第一端相连，所述液压支架控制器用于获取液压支架的控制指令和所述液压支架的相关数据，并将所述控制指令和所述相关数据发送至下一级的液压支架控制器、所述综采自动化系统或所述集中监测控制系统，其中，所述相关数据包括通过所述传感器装置采集的所述液压支架的传感数据，所述控制指令包括报警控制指令和支架动作指令；所述报警器与所述液压支架控制器的第二端相连，所述报警器用于根据所述报警控制指令对所述报警器进行控制；以及所述电磁阀驱动器与所述液压支架控制器的第三端相连，所述电磁阀驱动器用于根据所述支架动作指令对液压支架进行控制。

根据本公开一个实施例，所述控制装置还包括第一摄像装置和定位装置，其中，所述第一摄像装置与所述液压支架控制器的第四端相连，所述第一摄像装置用于获取所述液压支架和煤壁的状态视频数据，并将所述状态视频数据发送至所述液压支架控制器；所述定位装置与所述液压支架控制器的第五端相连，或者与所述摄像装置相连。

根据本公开一个实施例，所述传感器装置包括接入器和多个传感器，其中，所述多个传感器分别与所述接入器相连，所述多个传感器用于采集所述液压支架的传感数据，并将所述传感数据通过所述接入器发送至所述液压支架控制器。

根据本公开一个实施例，所述集成供液系统，包括控制主站和多个控制分站装置，所述多个控制分站装置中的每个所述控制分站装置包括控制分站、驱动单元和传感单元，其中，所述控制主站与所述每个控制分站装置中的控制分站串联，所述驱动单元和所述传感单元分别与所述控制分站相连。

根据本公开一个实施例，所述综采自动化系统，包括至少一个无线接入装置和多个网络装置，所述多个网络装置中的每个所述网络装置包括网络接入装置、第二摄像装置和传感器，其中，所述每个网络装置中的网络接入装置串联，所述至少一个无线接入装置与所述多个网络装置并联；所述第二摄像装置和所述传感器分别与所述网络接入装置相连。

根据本公开一个实施例，所述集中监测控制系统、所述控制主站、所述多个控制分站装置、所述多个网络装置、所述多个控制装置之间串联，以形成第一环路。

根据本公开一个实施例，所述集中监测控制系统、所述控制主站、所述多个控制分站装置和所述多个网络装置之间串联，以形成第二环路。

根据本公开一个实施例，所述集中监测控制系统、所述多个控制装置和所述多个网络装置之间串联，以形式第三环路。

本公开附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本公开的实践了解到。

附图说明

本公开上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为根据本公开一个实施例的综采控制系统的方框示意图；

图2为根据本公开一个实施例的液压支架控制系统的方框示意图；

图3为根据本公开另一个实施例的液压支架控制系统的方框示意图；

图4为根据本公开一个实施例的传感器装置的方框示意图；

图5为根据本公开另一个实施例的液压支架控制系统的方框示意图；

图6为根据本公开另一个实施例的液压支架控制系统的方框示意图；

图7为根据本公开一个实施例的集成供液系统的方框示意图；

图8为根据本公开另一个实施例的集成供液系统的方框示意图；

图9为根据本公开一个实施例的综采自动化系统的方框示意图；

图10为根据本公开一个实施例的综采控制系统的方框示意图；以及

图11为根据本公开另一个实施例的综采控制系统的方框示意图。

具体实施方式

下面详细描述本公开的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本公开，而不能理解为对本公开的限制。

下面参照附图描述本公开实施例的一种综采控制系统。

图1为根据本公开一个实施例的综采控制系统方框示意图。

如图1所示，本公开实施例的综采控制系统1000，可包括液压支架控制系统100、集成供液系统200、综采自动化系统300和集中监测控制系统400。

其中，集中监测控制系统400分别与液压支架控制系统100、集成供液系统200和综采自动化系统300相连。综采自动化系统300分别与液压支架控制系统100和集成供液系统200相连。其中，综采控制系统1000内的所有系统可均以以太网总线和现场工业总线CAN(Controller Area Network，CAN总线)双冗余链路进行连接。由此，能够保证系统数据传输的稳定性和安全性，且速度更快。

在本公开实施例中，液压支架控制系统100能够实现液压支架单动、成组、跟机自动化等控制功能，同时能够将液压支架的传感数据和控制指令上传至集中监控控制系统400。集成供液系统200能够实现泵站控制、电磁卸载、智能变频控制、乳化液自动配比、多级过滤等功能，并能够为液压支架提供大流量高压乳化液，作为液压支架动作的动能来源。综采自动化系统300能够实现视频数据接入，以及瓦斯、振动、煤岩识别等传感信息接入，也能够实现液压支架控制系统100的支架动作指令、传感数据的分段接入，然后一并上传到集中监测控制系统400。集中监测控制系统400能够将液压支架控制系统100、集成供液系统200和综采自动化系统300上传的数据进行相应的处理，从而实现对液压支架的控制。

在本公开的一个实施例中，如图2所示，液压支架控制系统100，可包括电源110和多个控制装置120。其中，参见图3，多个控制装置120中的每个控制装置120包括液压支架控制器121、传感器装置122、报警器123和电磁阀驱动器124。

需要说明的是，该实施例中所描述的电源110可为隔爆兼本安型电源。

其中，电源110与每个控制装置120中的液压支架控制器121串联，电源110用于为多个控制装置120提供电能。传感器装置122与液压支架控制器121的第一端相连，液压支架控制器121用于获取液压支架的控制指令和液压支架的相关数据，并将控制指令和相关数据发送至下一级的液压支架控制器121、综采自动化系统300或集中监测控制系统400，其中，相关数据可包括通过传感器装置122采集的液压支架的传感数据，控制指令可包括报警控制指令和支架动作指令。报警器123与液压支架控制器121的第二端相连，报警器123用于根据报警控制指令对报警器123进行控制。电磁阀驱动器124与液压支架控制器121的第三端相连，电磁阀驱动器124用于根据支架动作指令对液压支架进行控制。

在本公开实施例中，多个控制器装置120之间可采用“手拉手”的连接方式通过连接液压支架控制器121进行连接，使得每个控制装置120都可将接收的相邻的控制装置120的数据按照固定方向向前一个控制装置120传输。应说明的是，该实施例中所描述的固定方向可根据实际情况和需求进行标定。

具体地，在液压支架正常的工作过程中，液压支架系统100内的电源110(隔爆兼本安型电源)可为系统内的多个控制装置120以及其他功能组件提供电能。传感器装置122可采集液压支架的传感数据，接收液压支架控制器121发送的报警控制指令和支架动作指令，并将传感数据、报警控制指令和支架动作指令发送至下一级的液压支架控制器121、综采自动化系统300或集中监测控制系统400。当遇到紧急危险情况时，液压支架控制器121可向报警器122发送报警控制指令，报警器122接收到报警控制指令后，可执行声音、信号灯组合的预警功能。电磁驱动器124为执行组件，可接收液压支架控制器121发送的支架动作指令，并根据该支架动作指令打开/关闭对应的电磁先导阀，使得液压支架完成相应的动作。

为了清楚说明上一实施例，在本公开一个实施例中，如图4所示，传感器装置122可包括接入器40和多个传感器41。

其中，多个传感器41分别与接入器40相连，多个传感器41用于采集液压支架的传感数据，并将传感数据通过接入器40发送至液压支架控制器121。

具体地，接入器40为传感器接口扩展装置，可以接入多个传感器41，例如，压力传感器、行程传感器、测高传感器、角度传感器等，并通过这些传感器采集液压支架的压力、行程、高度、角度等传感数据，然后将传感数据进行打包发送至液压支架控制器121。

本公开实施例的接入器40不仅可以扩展液压支架控制器121的接口，还可以降低液压支架控制器121的运算压力。

进一步地，在本公开的一个实施例中，如图5所示，控制装置120还可包括第一摄像装置125和定位装置126，其中，第一摄像装置125与液压支架控制器121的第四端相连，第一摄像装置125用于获取液压支架和煤壁的状态视频数据，并将状态视频数据发送至液压支架控制器。定位装置126与液压支架控制器121的第五端相连。

具体地，在液压支架正常工作的过程中，第一摄像装置125可实时监测液压支架和煤壁的状态，并可将液压支架和煤壁的状态视频数据发送至液压支架控制器121，然后通过液压支架控制器121将视频数据上传到监控中心，监控中心人员可结合该视频数据实现远程控制决策。定位装置126可通过识别用户所佩戴的标识卡(例如，GPS(GlobalPositioning System，全球定位系统)定位芯片)确定用户与液压支架之间的距离，可通过调整定位装置126在液压支架上的安装位置，联同液压支架控制器121实现对用户的高精度定位，并将精准的定位信息发送至液压支架控制器121，由液压支架控制器121判断用户是否处于安全距离，并基于判断结果控制液压支架做出相应的操作，从而实现液压支架的安全闭锁，保障用户的人身安全。

作为另一种可能的情况，如图6所示，定位装置126可与第一摄像装置125相连。

在本公开实施例中，定位装置126可通过与第一摄像装置125串联间接与液压支架控制器121串联。定位装置126在获取用户定位信息后，可将定位信息发送至第一摄像装置125，再由第一摄像装置125将定位信息发送至液压支架控制器121中。

本公开实施例的液压支架控制系统，实现了通过液压支架控制器获取液压支架的控制指令和液压支架的相关数据，并将控制指令和相关数据发送至下一级的液压支架控制器、综采自动化系统或集中监测控制系统，通过报警器根据控制指令对报警器进行控制，以及通过电磁阀驱动器根据支架动作对液压支架进行控制。由此，该液压支架控制系统的集成度较高，能够提高指令和数据的传输效率，并能够实现预警功能，保障人员和生产的安全。

在本公开的一个实施例中，如图7所示，集成供液系统200，可包括控制主站210和多个控制分站装置220。其中，参见图8，多个控制分站装置220中的每个控制分站装置220可包括控制分站221、驱动单元222和传感单元223。控制主站210与每个控制分站装置220中的控制分站221串联。驱动单元222和传感单元223分别与控制分站220相连。

其中，控制主站210为集成供液系统200的控制核心，可以远程控制每一个控制分站装置220，并接收每一个控制分站装置220的信息(参数、状态)传递给集中监测控制系统400，同时接收集中监测控制系统400的控制指令转发给控制分站装置220。控制分站装置220中的控制分站221可为子系统的控制核心，负责控制各自的泵、水箱、乳化液箱等，接收控制主站210或者人机交互的控制指令，再结合采集的传感信息，作出动作决策。驱动单元222可负责执行控制分站221发出的动作命令。传感单元223负责采集传感信息，例如液位高度、液温、电机温度、乳化液密度、变频器频率等。

具体地，集成供液系统200可通过控制主站210接收集中监测控制系统400的控制指令，并将该控制指令转发至控制分站装置200，由控制分站装置执行该控制指令，从而实现泵站控制、电磁卸载、智能变频控制、乳化液自动配比、多级过滤等功能，并为液压支架提供大流量高压乳化液，作为液压支架动作的动能来源。

由此，该集成供液系统能够有效地执行控制指令，为液压支架的动作提供动能，从而保证液压支架的正常运行。

在本公开的一个实施例中，如图9所示，综采自动化系统300，包括至少一个无线接入装置310和多个网络装置320，多个网络装置320中的每个网络装置320包括网络接入装置321、第二摄像装置322和传感器323。

其中，每个网络装置320中的网络接入装置321串联，至少一个无线接入装置310与多个网络装置321并联。第二摄像装置322和传感器323分别与网络接入装置321相连。

在本公开实施例中，综采自动化系统200通过光纤、电缆、无线网络等介质形成通信网络，能够实现视频数据的采集和高速数据通信，并与液压支架控制系统100、集成供液控制系统200相连接，作为其他两大系统数据上传的通道。网络接入装置321具有网络交换和数据转换的功能，负责将接入的视频数据、传感数据、系统参数数据等逐级转发上传到集中监测控制系统400，并把其他通信形式接入的传感器数据转换为网络数据，再逐级转发上传。无线接入装置310负责传递无线信号，可以接收无线传感器数据和工作面巡检装置数据，进行转发和上传。第二摄像装置322可用于监测支架、煤壁、三机、泵站等设备和工作人员。传感器323可用于采集各种设备的数据，例如支架信息、集成供液设备信息、瓦斯与煤岩等地质环境信息。

具体地，综采自动化系统200可通过无线接入装置310接收无线传感器数据和工作面巡检装置数据，并可通过第二摄像装置322获取支架、煤壁、三机、泵站等设备和工作人员的视频数据，以及通过传感器装置323采集各种设备的数据，然后将上述无线接入装置310接收的数据、第二摄像装置322获取的视频数据和传感器装置323采集的数据发送至网络接入装置321，由网络接入装置321进行数据转换后上传至集中监测控制系统400。由此，能够实现数据的采集、转发和上传，并实现高速数据通信，提高数据传输的效率。

在本公开的一个实施例中，如图10所示，集中监测控制系统400、控制主站210、多个控制分站装置220、多个网络装置320、多个控制装置120之间串联，以形成第一环路。集中监测控制系统400、控制主站210、多个控制分站装置220和多个网络装置320之间串联，以形成第二环路。集中监测控制系统400、多个控制装置120和多个网络装置320之间串联，以形式第三环路。

由此，上述第一环路、第二环路和第三环路能够实现综采控制系统的融合运行，保证数据传输的可靠性，并能够为后续数据传输的改变提供充足的通信链路基础，具有较好的灵活性。

为了清楚说明上一实施例，在本公开实施例中，如图11所示，液压支架控制系统100可分别通过信号转换装置130和信号转换装置131与综采自动化系统300和集中监测控制系统400进行连接。

其中，信号转换装置130的一端与多个控制装置120串连，另一端与多个网络装置320串联，可使得液压支架控制系统100与综采自动化系统相连。信号转换装置131的一端与电源110连接，另一端与集中监测控制系统400连接，使得液压支架控制系统100与集中监测控制系统400相连。

具体地，液压支架控制系统100能够分别通过信号转换装置130和信号转换装置131对液压支架控制系统100的输出信号进行转换，使得输出信号与综采自动化系统300和集中监测控制系统400的信号类型相同，从而使得综采自动化系统300和集中监测控制系统400能够对液压支架控制系统100的输出信号进行识别和转发。

本公开实施例的综采控制系统，通过将液压支架控制系统、集成供液系统、综采自动化系统和集中监测控制系统进行连接，形成三条环路，能够将液压支架控制系统、集成供液系统和综采自动化系统的数据信息都上传至集中监测控制系统进行相应的处理，以实现对液压支架的协同控制。由此，该综采控制系统的集成度高，能够实现系统的融合运行，且数据传输稳定，延时低。

在本公开的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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公开和简化描述，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公开的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本公开的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本公开中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本公开中的具体含义。

在本公开中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本公开的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本公开的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本公开的限制，本领域的普通技术人员在本公开的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种综采控制系统，其特征在于，包括液压支架控制系统、集成供液系统、综采自动化系统和集中监测控制系统，其中，

所述集中监测控制系统分别与所述液压支架控制系统、所述集成供液系统和所述综采自动化系统相连；

所述综采自动化系统分别与所述液压支架控制系统和所述集成供液系统相连。

2.如权利要求1所述的综采控制系统，其特征在于，其中，所述相连的方式为以以太网总线和现场工业总线CAN双冗余链路进行连接。

3.如权利要求1所述的综采控制系统，其特征在于，所述液压支架控制系统，包括电源和多个控制装置，所述多个控制装置中的每个所述控制装置包括液压支架控制器、传感器装置、报警器和电磁阀驱动器，其中，

所述电源与所述每个控制装置中的液压支架控制器串联，所述电源用于为所述多个控制装置提供电能；

所述传感器装置与所述液压支架控制器的第一端相连，所述液压支架控制器用于获取液压支架的控制指令和所述液压支架的相关数据，并将所述控制指令和所述相关数据发送至下一级的液压支架控制器、所述综采自动化系统或所述集中监测控制系统，其中，所述相关数据包括通过所述传感器装置采集的所述液压支架的传感数据，所述控制指令包括报警控制指令和支架动作指令；

所述报警器与所述液压支架控制器的第二端相连，所述报警器用于根据所述报警控制指令对所述报警器进行控制；以及

所述电磁阀驱动器与所述液压支架控制器的第三端相连，所述电磁阀驱动器用于根据所述支架动作指令对液压支架进行控制。

4.如权利要求3所述的综采控制系统，其特征在于，所述控制装置还包括第一摄像装置和定位装置，其中，

所述第一摄像装置与所述液压支架控制器的第四端相连，所述第一摄像装置用于获取所述液压支架和煤壁的状态视频数据，并将所述状态视频数据发送至所述液压支架控制器；

所述定位装置与所述液压支架控制器的第五端相连，或者与所述摄像装置相连。

5.如权利要求3所述的综采控制系统，其特征在于，所述传感器装置包括接入器和多个传感器，其中，

所述多个传感器分别与所述接入器相连，所述多个传感器用于采集所述液压支架的传感数据，并将所述传感数据通过所述接入器发送至所述液压支架控制器。

6.如权利要求3所述的综采控制系统，其特征在于，所述集成供液系统，包括控制主站和多个控制分站装置，所述多个控制分站装置中的每个所述控制分站装置包括控制分站、驱动单元和传感单元，其中，

所述控制主站与所述每个控制分站装置中的控制分站串联，所述驱动单元和所述传感单元分别与所述控制分站相连。

7.如权利要求6所述的综采控制系统，其特征在于，所述综采自动化系统，包括至少一个无线接入装置和多个网络装置，所述多个网络装置中的每个所述网络装置包括网络接入装置、第二摄像装置和传感器，其中，

所述每个网络装置中的网络接入装置串联，所述至少一个无线接入装置与所述多个网络装置并联；

所述第二摄像装置和所述传感器分别与所述网络接入装置相连。

8.如权利要求7所述的综采控制系统，其特征在于，其中，所述集中监测控制系统、所述控制主站、所述多个控制分站装置、所述多个网络装置、所述多个控制装置之间串联，以形成第一环路。

9.如权利要求7所述的综采控制系统，其特征在于，其中，所述集中监测控制系统、所述控制主站、所述多个控制分站装置和所述多个网络装置之间串联，以形成第二环路。

10.如权利要求7所述的综采控制系统，其特征在于，其中，所述集中监测控制系统、所述多个控制装置和所述多个网络装置之间串联，以形式第三环路。

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