CN114412459B - 一种智能化综采工作面采煤机少传感无示教自动截割方法 - Google Patents

一种智能化综采工作面采煤机少传感无示教自动截割方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种智能化综采工作面采煤机少传感无示教自动截割方法，包括：根据智能化综采工作面煤矿煤层三维建模数据，初始化自动截割参数配置数据表；在根据自动截割参数配置数据表执行自动截割的过程中，通过综采工作面采煤机自动抽取割煤过程中采煤机的位置、方向、速度、截割滚筒高度等数据，清洗掉一刀截割过程中的冗余数据。本发明实现了综采工作面采煤机无需示教前提下的自动截割技术，提升了滚筒采煤机智能化运行效果。

Description

一种智能化综采工作面采煤机少传感无示教自动截割方法
技术领域
本发明涉及煤矿井下综采工作面智能化开采技术领域，具体而言涉及一种智能化综采工作面采煤机少传感无示教自动截割方法。
背景技术
对于高瓦斯以及冲击地压严重的煤矿综采工作面，工作人员处于高瓦斯以及冲击地压严重的综采工作面容易造成生命危险，而且也对提高采煤工作效率受到很大影响。因此，煤矿井下综采工作面智能化在煤矿中已经开始推广应用。智能采矿中采煤机自动截割是实现综采智能化开采的一个关键要素，采煤机自动截割能够提升采煤机的智能化水平、增强其操控性能、减轻工作人员劳动强度以及提高生产效率。
但是，现在的煤矿综采工作面上的采煤机自动截割技术基本上都是进行人工示教，需要进行人工干预，整个示教过程中需要一整刀截割，采煤机在人工示教过程中出现采煤机回退情况之后，此次人工示教数据不能作为采煤机进行自动截割数据依据，阻碍了采煤机自动截割的生成效率。复杂多变的综采工作面生产环境中，一旦采煤机机身上关键部位的传感器损坏，自动截割失效，不仅仅增大维修成本，也加大了生产周期，这对于综采智能化工作面是一笔不小的损失。另外，目前对综采工作面上采煤机数据缺乏管理和规整，阻碍了智慧矿山大数据的更加有效的管理。
发明内容
本发明针对现有技术中的不足，提供一种智能化综采工作面采煤机少传感无示教自动截割方法，通过综采工作面采煤机自动抽取割煤过程中采煤机的位置、方向、速度、截割滚筒高度等数据，清洗掉一刀截割过程中的冗余数据，实现了综采工作面采煤机无需示教前提下的自动截割控制，提升了滚筒采煤机智能化运行效果。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明实施例提出了一种智能化综采工作面采煤机少传感无示教自动截割方法，所述自动截割方法包括以下步骤：
S1，滚筒采煤机上电启动，对采煤机进行绝缘检测；
S2，根据智能化综采工作面煤矿煤层三维建模数据，初始化自动截割参数配置数据表，自动截割参数配置数据表中存储有M刀截割数据，其中第m刀截割数据包括mn组数组参数；令m＝1；
S3，读取自动截割参数配置数据表中第m刀对应的全部mn组数组参数下达刀控制系统；令j＝1；
S4，执行第m刀第j组数据截割；
S5，采集得到滚筒采煤机的机身姿态数据、机身位置参数和滚筒采煤机顶底板曲线数据，自动清洗滚筒采煤机记忆模块在综采工作面上断电或者停机时间段的数据；将第m+1刀的全部(m+1)n组数组数据信息保存至滚筒采煤机记忆模块；
S6，判断j是否等于mn，若不是，令j＝j+1，转入步骤S4，否则，转入步骤S7；
S7，随机检查第m+1刀的数组参数是否异常，如果没有异常，将第m+1刀的全部数组参数下达刀控制系统，将m+1赋值给m，转入步骤S3，直至m＝M+1，完成自动截割，结束流程；否则，转入步骤S8；
S8，将参数配置表第m刀截割数据拖动到参数配置表第m+1刀截割数据的位置，对参数配置表重新排序；返回步骤S5。
进一步地，步骤S5中，采集得到滚筒采煤机的机身姿态数据、机身位置参数和滚筒采煤机顶底板曲线数据的过程包括以下子步骤：
S51，判断滚筒采煤机的惯性导航系统是否能够正常通讯，如果正常，直接采用惯性导航系统获取滚筒采煤机的机身姿态数据，转入步骤S53，否则，转入步骤S52；
S52，采用机身倾角传感器校核机身倾角变化，再通过滚筒采煤机的动作解析和学习估计方法，得到滚筒采煤机的机身姿态数据；
S53，判断滚筒采煤机的升降油缸位移传感器是否能够正常通讯，如果正常，直接采用升降油缸位移传感器获取滚筒采煤机的身位置参数，转入步骤S55，否则，转入步骤S54；
S54，通过升降油缸电磁阀开断状态与持续时间，以及摇臂运动轨道理论曲线动态计算出顶底板曲线变化，再通过理论计算与动态学习进行融合获取到顶底板曲线数据；
S55，判断滚筒采煤机的编码器是否能够正常通讯，如果正常，直接采用编码器获取滚筒采煤机的机身位置参数，结束流程，否则，转入步骤S56；
S56，通过液压支架接收红外信号，确定机身在综采工作面的大致位置，再通过判断出采煤机运动状态和变频器参数进行融合，获取到采煤机机身位置参数。
进一步地，每刀截割数据的每组数组参数对应滚筒采煤机0.5米的行进距离。
进一步地，每刀截割数据的每组数组参数包括滚筒采煤机的位置、方向、速度、左右截割滚筒的高度、采高、卧底量、前部刮板运输机电流和频率中的多个或者全部。
进一步地，所述自动截割参数配置数据表中的每一个数组均采用电子表格进行显示和编辑，每一刀的全部数组采用参数曲线图进行实时显示和编辑。
进一步地，所述自动截割参数配置数据表中的数组通过拖动以编辑，相应的电子表格数组和参数曲线图采用双向联动的方式进行编辑.
进一步地，步骤S8中，当参数配置表第m刀截割数据拖动到参数配置表第m+1刀截割数据的位置时，对相应的电子表格数组和参数曲线图自动进行双向联动调整。
第二方面，本发明实施例提出了一种智能化综采工作面采煤机少传感无示教自动截割系统，其特征在于，所述自动截割系统包括：
三维建模模块，用于构建智能化综采工作面煤矿煤层三维建模数据；
数据表初始化模块，用于根据智能化综采工作面煤矿煤层三维建模数据，初始化自动截割参数配置数据表，自动截割参数配置数据表中存储有M刀截割数据，其中第m刀截割数据包括mn组数组参数；
数据表管理模块，用于根据外部控制指令管理参数配置表中的截割数据；
自动截割处理模块，用于采用如前所述的自动截割方法执行自动截割参数配置数据表对应的自动截割流程。
本发明的有益效果是：
第一，本发明提出的智能化综采工作面采煤机少传感无示教自动截割方法，自动截割均不需要人工示教，而是通过参数配置数据表与抽取生成的截割参数曲线图进行双向联动调整，减少人工干预的操作成本。
第二，本发明提出的智能化综采工作面采煤机少传感无示教自动截割方法，采煤机出现关键部分传感器损坏之后可以继续进行无示教自动截割，大幅降低了采煤机自动截割的运行条件依赖，降低了停机检修的运营时间成本。
第三，本发明提出的智能化综采工作面采煤机少传感无示教自动截割方法，将滚筒采煤机以0.5米路程为一个数组，可以更加的完善综采工作面智能化大数据系统，便于管理采煤机的数据，以便为智能化矿山开采、智慧矿山大数据管理分析。
附图说明
图1是本发明实施例的智能化综采工作面采煤机少传感无示教自动截割方法流程图。
图2为本发明实施例的自动截割参数配置数据表示意图。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。
需要注意的是，发明中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
图1是本发明实施例的智能化综采工作面采煤机少传感无示教自动截割方法流程图。该自动截割方法包括以下步骤：
S1，滚筒采煤机上电启动，对采煤机进行绝缘检测。
S2，根据智能化综采工作面煤矿煤层三维建模数据，初始化自动截割参数配置数据表，自动截割参数配置数据表中存储有M刀截割数据，其中第m刀截割数据包括mn组数组参数；令m＝1。
S3，读取自动截割参数配置数据表中第m刀对应的全部mn组数组参数下达刀控制系统；令j＝1。
S4，执行第m刀第j组数据截割。
S5，采集得到滚筒采煤机的机身姿态数据、机身位置参数和滚筒采煤机顶底板曲线数据，自动清洗滚筒采煤机记忆模块在综采工作面上断电或者停机时间段的数据；将第m+1刀的全部(m+1)n组数组数据信息保存至滚筒采煤机记忆模块。
S6，判断j是否等于mn，若不是，令j＝j+1，转入步骤S4，否则，转入步骤S7。
S7，随机检查第m+1刀的数组参数是否异常，如果没有异常，将第m+1刀的全部数组参数下达刀控制系统，将m+1赋值给m，转入步骤S3，直至m＝M+1，完成自动截割，结束流程；否则，转入步骤S8。
S8，将参数配置表第m刀截割数据拖动到参数配置表第m+1刀截割数据的位置，对参数配置表重新排序；返回步骤S5。
图2为本发明实施例的自动截割参数配置数据表示意图。煤矿综采工作面主要分为中间截割区域和左右端头区域，把滚筒采煤机在中间截割区域从右向左为起点。本实施例将综采工作面上滚筒采煤机每向前行走0.5米做出一个数据组，其中包括滚筒采煤机的位置、方向、速度、左右截割滚筒的高度、采高、卧底量、前部刮板运输机电流和频率等参数。参数表中的“m-n数组”表示滚筒采煤机“第几刀第几个0.5米”数组，滚筒采煤机通过时间和所向前截割的路程，滚筒采煤机通过无示教自动截割的记忆模块读取此参数配置数据表并并进行无示教自动截割综采工作面。此参数配置数据表中的每一个数组可以用电子表格进行显示和编辑，每一刀的全部数组可用曲线图进行实时显示和编辑，参数配置表中的数组可进行拖动编辑，电子表格数组和曲线图进行编辑时可以进行双向联动使及时能规整数据。
在如图2所示的自动截割参数配置数据表的基础上，示例性地，参见图1，该自动截割方法包括以下步骤：
步骤1：滚筒采煤机上电启动，等待采煤机绝缘检测。
步骤2：根据此智能化综采工作面煤矿煤层三维建模数据对滚筒机少传感无示教自动截割初始化参数配置数据表。
步骤3：滚筒采煤机读取参数配置表中第m(m＝1.2.3...)刀全部数组参数下达刀控制系统。
步骤4：滚筒采煤机以第m(m＝1.2.3...)刀第1个数组数据信息开始截割智能化综采工作面。
步骤5：判断滚筒采煤机关键部位传感器是否能正常进行通讯。
步骤6：如果正常，滚筒采煤机记忆模块自动清洗在综采工作面上断电或者停机时间段的数据
步骤7：如果通讯失效，则需要判断滚筒采煤机关键部位：姿态，顶底板曲线，位置相关的传感器是否正常，如果姿态信息不能获取到数据，则惯性导航系统异常，滚筒采煤机的机身倾角传感器不容易损坏，可以用来校核机身倾角变化，通过滚筒采煤机的动作解析和学习估计方法，滚筒采煤机记忆模块获取到姿态数据，再执行步骤6。
步骤8：如果正常再判断滚筒采煤机顶底板曲线是否正常，如果不正常可以确定升降油缸异常，通过升降油缸电磁阀开断状态与持续时间，以及摇臂运动轨道理论曲线动态计算出顶底板曲线变化，再通过理论计算与动态学习进行融合获取到顶底板曲线数据，再执行步骤6。
步骤9：如果顶底板曲线正常，则机身位置参数异常，可以确定滚筒采煤机编码器损坏，通过液压支架接收红外信号，确定机身在综采工作面的大致位置，再通过判断出采煤机运动状态和变频器参数进行融合，获取到采煤机机身位置参数，再执行步骤6。
步骤10：滚筒采煤机记忆模块保存第m+1刀第n个0.5米的数组数据信息。
步骤11：判断滚筒采煤机是否完成第m刀的全部数组。
步骤12：如果没则有运行第m刀第n+1个0.5米数组数据，再执行步骤6.
步骤13：如果完成了第m刀数组数据，专业工作人员需要随机检查第m+1刀的数组参数是否异常。
步骤14：如果没有异常，直接执行步骤16。
步骤15：如果有异常，需要将将参数配置表中m-n数组数据拖动到参数配置表m+1-n数组的位置，相应的电子表格数据和曲线自动规整。
步骤16：滚筒采煤机记忆模块将保存到参数配置表第m+1刀表格中。
步骤17：判断智能化综采工作面是否少传感无示教自动截割结束。
步骤18：如果没有，滚筒采煤机记忆模块运行第m+1刀的全部数组数据表。
步骤19：如果综采工作面少传感无示教自动截割完毕，则结束此工作面的开采。
本实施例通过综采工作面采煤机自动抽取割煤过程中采煤机的位置、方向、速度、截割滚筒高度等数据，清除掉一刀截割过程中的无用数据，解决综采工作面采煤机无需示教自动截割技术，进而进一步实现滚筒采煤机智能化运行。
以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种智能化综采工作面采煤机少传感无示教自动截割方法，其特征在于，所述自动截割方法包括以下步骤：
S1，滚筒采煤机上电启动，对采煤机进行绝缘检测；
S2，根据智能化综采工作面煤矿煤层三维建模数据，初始化自动截割参数配置数据表，自动截割参数配置数据表中存储有M刀截割数据，其中第m刀截割数据包括
Figure QLYQS_1
组数组参数；令m=1；
S3，读取自动截割参数配置数据表中第m刀对应的全部
Figure QLYQS_2
组数组参数下达刀控制系统；令j=1；
S4，执行第m刀第j组数据截割；
S5，采集得到滚筒采煤机的机身姿态数据、机身位置参数和滚筒采煤机顶底板曲线数据，自动清洗滚筒采煤机记忆模块在综采工作面上断电或者停机时间段的数据；将第m+1刀的全部
Figure QLYQS_3
组数组数据信息保存至滚筒采煤机记忆模块；
S6，判断j是否等于
Figure QLYQS_4
，若不是，令j=j+1，转入步骤S4，否则，转入步骤S7；
S7，随机检查第m+1刀的数组参数是否异常，如果没有异常，将第m+1刀的全部数组参数下达刀控制系统，将m+1赋值给m，转入步骤S3，直至m=M+1，完成自动截割，结束流程；否则，转入步骤S8；
S8，将参数配置表第m刀截割数据拖动到参数配置表第m+1刀截割数据的位置，对参数配置表重新排序；返回步骤S5；
步骤S5中，采集得到滚筒采煤机的机身姿态数据、机身位置参数和滚筒采煤机顶底板曲线数据的过程包括以下子步骤：
S51，判断滚筒采煤机的惯性导航系统是否能够正常通讯，如果正常，直接采用惯性导航系统获取滚筒采煤机的机身姿态数据，转入步骤S53，否则，转入步骤S52；
S52，采用机身倾角传感器校核机身倾角变化，再通过滚筒采煤机的动作解析和学习估计方法，得到滚筒采煤机的机身姿态数据；
S53，判断滚筒采煤机的升降油缸位移传感器是否能够正常通讯，如果正常，直接采用升降油缸位移传感器获取滚筒采煤机的顶底板曲线数据，转入步骤S55，否则，转入步骤S54；
S54，通过升降油缸电磁阀开断状态与持续时间，以及摇臂运动轨道理论曲线动态计算出顶底板曲线变化，再通过理论计算与动态学习进行融合获取到顶底板曲线数据；
S55，判断滚筒采煤机的编码器是否能够正常通讯，如果正常，直接采用编码器获取滚筒采煤机的机身位置参数，结束流程，否则，转入步骤S56；
S56，通过液压支架接收红外信号，确定机身在综采工作面的大致位置，再通过判断出采煤机运动状态和变频器参数进行融合，获取到采煤机机身位置参数。
2.根据权利要求1所述的智能化综采工作面采煤机少传感无示教自动截割方法，其特征在于，每刀截割数据的每组数组参数对应滚筒采煤机0.5米的行进距离。
3.根据权利要求1所述的智能化综采工作面采煤机少传感无示教自动截割方法，其特征在于，每刀截割数据的每组数组参数包括滚筒采煤机的位置、方向、速度、左右截割滚筒的高度、采高、卧底量、前部刮板运输机电流和频率中的多个或者全部。
4.根据权利要求1所述的智能化综采工作面采煤机少传感无示教自动截割方法，其特征在于，所述自动截割参数配置数据表中的每一个数组均采用电子表格进行显示和编辑，每一刀的全部数组采用参数曲线图进行实时显示和编辑。
5.根据权利要求4所述的智能化综采工作面采煤机少传感无示教自动截割方法，其特征在于，所述自动截割参数配置数据表中的数组通过拖动以编辑，相应的电子表格数组和参数曲线图采用双向联动的方式进行编辑。
6.根据权利要求4所述的智能化综采工作面采煤机少传感无示教自动截割方法，其特征在于，步骤S8中，当参数配置表第m刀截割数据拖动到参数配置表第m+1刀截割数据的位置时，对相应的电子表格数组和参数曲线图自动进行双向联动调整。
7.一种智能化综采工作面采煤机少传感无示教自动截割系统，其特征在于，所述自动截割系统包括：
三维建模模块，用于构建智能化综采工作面煤矿煤层三维建模数据；
数据表初始化模块，用于根据智能化综采工作面煤矿煤层三维建模数据，初始化自动截割参数配置数据表，自动截割参数配置数据表中存储有M刀截割数据，其中第m刀截割数据包括
Figure QLYQS_5
组数组参数；
数据表管理模块，用于根据外部控制指令管理参数配置表中的截割数据；
自动截割处理模块，用于采用如权利要求1-6任一项中所述的自动截割方法执行自动截割参数配置数据表对应的自动截割流程。
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