CN115263381A - 一种综采工作面直线度自动调整试验方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种综采工作面直线度自动调整试验方法，涉及综采工作面自动控制技术领域，包括：平台步骤、采煤启动步骤、数据采集与发送步骤、数据处理与发送步骤、命令传输步骤、命令执行步骤、执行结束步骤、第一采煤情况验证步骤、第二采煤情况验证步骤。本发明实现对刮板输送机的调直试验，为自动化开采技术发展提供技术支持，为综采工作面校直方法的开发提供试验方法。
Description
技术领域
本发明涉及综采工作面自动控制技术领域，尤其涉及一种综采工作面直线度自动调整试验方法。
背景技术
综合机械化采煤是煤炭开采的重要技术，随着科技的发展，煤矿综采技术向自动化和智能化方向推进。工作面直线度调整是指调整液压支架、刮板输送机排列方式，使之均成一条直线。综采工作面煤炭生产过程中，液压支架、采煤机、刮板输送机三种重大装备被称为“三机”，其中液压支架支护顶板和煤壁形成工作空间；采煤机以刮板输送机为轨道沿煤壁截割方向割煤；刮板输送机则将割落的原煤输送出综采工作面，同时为液压支架提供移动的支点，使综采工作面“三机”设备沿回采方向平行推进，从而完成采煤作业。在工作面推进过程中，《煤矿安全规程》明确要求了综采工作面达到“三直”标准，即煤壁、刮板输送机、液压支架都要保持直线状态。工作面直线度调整是保证有序、安全、高效生产的重要条件，是智能化开采的关键技术之一。
当前，用于调整刮板输送机、液压支架和工作面直线度的技术有很多，公开号CN114194745A公开了“一种基于惯性导航的刮板输送机直线度控制算法”，通过惯性导航测量直线度X、Y轴二维信息，得出下一直刀工艺段液压支架的推移行程；公开号CN114170400A公开了“基于三维点云的液压支架群空间直线度测量与调整方法”，采用巡检机器人搭载三维激光雷达扫描液压支架三维坐标；公开号CN112539082B公开了“一种基于视频技术的综采工作面直线度基线交互调直方法”，在液压支架上安装摄像头，并通过人工辅助方式调整液压支架位置。上述方法采用的装置和系统各不相同，安装位置、工作方式、涉及设备、调整效果均有差异，工作面直线度调整技术仍有开发余地和意义。
工作面直线度调整技术涉及到对工作面装备的改造和控制算法设计，对于方法、技术、设备的有效性和可靠性都需要逐步、多次进行试验和验证。这些试验如果在真实矿井进行，其不确定因素容易给生产安全带来隐患。对于试验本身来说，则存在安标、许可审批经济成本高昂、流程周期长，试验现场数据采集难度高，试验条件难以控制，试验内容无法灵活调整等诸多不利因素，十分不利于技术和方法未成熟时，早期试验的开展。因此，需要一种试验方法对工作面较直技术进行实验室条件的地面试验。
公开号CN114004103A公开了一种“可支撑数字孪生综采工作面基础研究的协同运行试验平台”，搭建了综采工作面“三机”的等比例缩放样机及煤壁的泡沫模型，并运用数字孪生技术，实现了实物模型向虚拟化建模平台的实时映射，可在虚拟化平台中对综采技术进行仿真研究；公开号CN106089278B公开了一种“煤矿无人值守综采工作面液压支架电液控制系统试验台”，采用LED展示板展示液压支架电液控制系统动作输出，实现对电液控制系统控制动作的试验。上述技术都不能对工作面直线度调整技术的实际效果进行直观的试验和研究。
因此，迫切需要一种既能在地面常规条件下方便灵活开展、又能恰当反应各设备运行关系、并且与井下工作面实际工况相符合的工作面直线度调整试验方法，来验证相关技术的效果、推进相关技术的研究，促进综采工作面采煤技术智能化的发展，是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种综采工作面直线度自动调整试验方法，实现了工作面直线度自动调整技术在实验室条件下的研究和验证，解决了井下现场试验周期长、成本高、难度大、效果差的问题，达到了促进工作面直线度自动调整技术发展和成熟的效果。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
基于综采工作面三机实验平台工作面的直线度自动调整试验方法，将综采工作面“三机”实验平台和工作面直线度调整系统结合，
综采工作面“三机”实验平台包括：模拟采煤机、多台模拟液压支架、液压泵站、模拟刮板输送机、模拟顶板和底板；
工作面直线度调整系统包括：蓝牙AOA定位基站、蓝牙AOA定位装置、超声波发射及通信装置主机、超声波接收及通信装置子机、数据处理单元、与模拟液压支架数量对应的液压支架电液控制装置；
其方法包括以下步骤：
S101.平台设置步骤：按照布置规律或预定试验条件，排列多台模拟液压支架和一套模拟刮板输送机的位置，并将模拟采煤机布置在模拟刮板输送机起始位置处；蓝牙AOA定位装置、超声波发射及通信装置主机、数据处理单元通过通信线缆相连并安装于模拟采煤机机身中部同一位置；超声波接收及通信装置子机安装于模拟液压支架上，通过线缆接入液压支架电液控制装置，液压支架电液控制装置与模拟液压支架一对一安装于承载各模拟设备的试验台前侧，液压支架电液控制装置与模拟液压支架均按数字由小到大顺序进行编号且二者编号一致，液压支架电液控制装置通过架间通信电缆相连，蓝牙AOA定位基站布置在综采工作面“三机”实验平台四角；
S201.采煤启动步骤：启动模拟采煤机，使其沿刮板输送机自动运行；
S301.数据采集与发送步骤：蓝牙AOA定位装置获取模拟采煤机在蓝牙AOA定位坐标系下空间三维位置坐标并发送给数据处理单元，超声波发射及通信装置主机与模拟采煤机机身中部当前正对的模拟液压支架上的液压支架电液控制装置中的超声波接收及通信装置子机通信并共同定位，得到当前正对模拟液压支架的编号和其当前相对于超声波发射及通信装置主机的位置矢量并发送给数据处理单元；
S401.数据处理与发送步骤：数据处理单元按照时刻记录蓝牙AOA定位装置发来的位置坐标和超声波发射及通信装置主机发来的位置矢量，记录和形成模拟采煤机运动轨迹、模拟刮板输送机排列轨迹、模拟液压支架排列轨迹，并根据轨迹计算出调整工作面直线度时，各编号液压支架电液控制装置应执行的推溜和移架距离，同时根据当前正对模拟液压支架编号和采煤工艺判断应执行推溜或移架操作的模拟液压支架编号，将该编号对应的液压支架电液控制装置应执行的推溜或移架距离发送给超声波发射及通信装置主机；
S501.命令传输步骤：超声波发射及通信装置主机记录接收到的应执行推溜或移架距离的模拟液压支架编号及该编号对应的液压支架电液控制装置，并将其通过超声波发射及通信装置主机和超声波接收及通信装置子机间的超声波通信发送给模拟采煤机机身中部当前正对模拟液压支架对应的液压支架电液控制装置；
S601.命令执行步骤：当前正对的液压支架电液控制装置将接收到的应执行推溜或移架操作的液压支架电液控制装置编号及应执行的推溜或移架距离通过架间通信电缆发送给对应编号的液压支架电液控制装置，对应编号的液压支架电液控制装置控制模拟液压支架执行推溜或移架操作；
S701.执行结束步骤：模拟采煤机沿模拟刮板输送机继续行驶直至行驶至模拟刮板输送机截止位置，期间重复上述步骤S301-S601，模拟采煤机行驶至模拟刮板输送机截止位置后，停止运行；
S801.第一采煤情况验证步骤：测量液压支架电液控制装置根据工作面直线度调整系统中数据处理单元计算值执行推溜和移架操作后，模拟液压支架和模拟刮板机的排列形态，并评估其直线度，验证采一刀煤情况下工作面直线度调整效果；
S901.第二采煤情况验证步骤：改变模拟采煤机运行方向，并重复步骤S201-S801，验证采多刀煤时工作面直线度调整效果。
上述的方法，可选的，模拟顶板被模拟液压支架撑起时产生压力及摩擦力使模拟液压支架固定于原地，未被撑起时与模拟液压支架间无压力及摩擦力作用。
上述的方法，可选的，模拟底板，由与模拟液压支架数量相同的方形钢材拼接而成，每块方形钢材下方四角分别设有千斤顶，通过调节各千斤顶高度改变方形钢材起伏状态，模拟实际工作面地质变化情况。
上述的方法，可选的，模拟刮板输送机由与模拟液压支架数量相同的模拟刮板输送机中部槽连接而成，任意两台模拟刮板输送机中部槽间具有尺寸可调的间隙。
上述的方法，可选的，通过调整间隙最大值使得任意两台模拟刮板输送机中部槽中轴线间所能形成的最大角度为1°。
上述的方法，可选的，模拟液压支架具有由液压泵站提供动力的升降油缸和推移油缸。
上述的方法，可选的，模拟液压支架受到模拟顶板的压力和摩擦力作用时被固定于原地，此时通过推移油缸推出或收回实现推出或拉回模拟刮板输送机中部槽。
上述的方法，可选的，模拟液压支架未受到模拟顶板的压力和摩擦力作用时，通过推移油缸推出或收回实现模拟液压支架后退或前进。
上述的方法，可选的，液压支架电液控制装置可以控制模拟液压支架上的升降油缸和推移油缸进行升降/伸收。
上述的方法，可选的，液压支架电液控制装置接有超声波接收及通信装置子机，用于与模拟采煤机上超声波发射及通信装置主机相配合测量模拟采煤机与模拟液压支架的相对位置，同时是数据处理单元与电液控制装置的数据通信的接收端。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明提供了一种综采工作面直线度自动调整试验方法：1)采用综采工作面“三机”实验平台和工作面直线度调整系统，在实验室条件下和常规环境中模拟实际井下工作面情况进行试验，解决了井下实际现场试验成本高、周期长、限制多、操作难的问题；2)综采工作面“三机”实验平台最大程度还原综采工作面各设备的状态；其中模拟采煤机可实现沿模拟刮板输送机进行双向移动，模拟刮板输送机和模拟液压支架在模拟顶板的辅助下和液压支架电液控制装置的控制下可实现可控的前后自由移动，可以自由模拟工作面设备在各种采煤工艺、各阶段下的排列，为工作面直线度调整试验方便灵活开展提供了条件；3)模拟液压支架采用液压动力驱动，推移油缸与模拟液压支架、模拟刮板输送机间的连接采用销轴铰接，模拟刮板输送机中部槽间采用哑铃销连接并留有间隙，高度还原井下真实设备的结构特性、力学特性，保证了试验方法的有效性；4)采用多台模拟刮板输送机中部槽连接成模拟刮板输送机，数量足够对工作面中间段割煤、刮板机形成弯曲段、采煤机斜切进刀等多种采煤工艺阶段进行模拟，也足够对采煤机往返运行多个循环进行模拟，同时占用空间较小，能够布置在一般实验室环境，实现了功能性和便利性的平衡；5)具有很强的扩展性，得益于所述综采工作面“三机”实验平台和液压支架电液控制装置完备的功能，不仅可以对工作面直线度自动调整方法进行试验，也便于开发或改造后用于采煤机定位、工作面平整度调整、无人值守工作面重大设备智能化控制等试验，有利于推进相关技术的研究，促进综采工作面采煤技术智能化的发展。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的基于综采工作面三机实验平台工作面的直线度自动调整试验方法流程图；
图2为本发明提供的综采工作面三机实验平台俯视布置结构示意图；
图3为本发明提供的模拟顶板与底板结构示意图；
图4为本发明提供的模拟采煤机结构示意图；
图5为本发明提供的模拟液压支架与模拟刮板输送机中部槽结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。
在本申请中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
参照图1所示，本发明公开了基于综采工作面三机实验平台工作面的直线度自动调整试验方法，将综采工作面“三机”实验平台和工作面直线度调整系统结合，
综采工作面“三机”实验平台包括：模拟采煤机、多台模拟液压支架、液压泵站、模拟刮板输送机、模拟顶板和底板；
工作面直线度调整系统包括：蓝牙AOA定位基站、蓝牙AOA定位装置、超声波发射及通信装置主机、超声波接收及通信装置子机、数据处理单元、与模拟液压支架数量对应的液压支架电液控制装置；
其方法包括以下步骤：
S101.平台设置步骤：按照布置规律或预定试验条件，排列多台模拟液压支架和一套模拟刮板输送机的位置，并将模拟采煤机布置在模拟刮板输送机起始位置处；蓝牙AOA定位装置、超声波发射及通信装置主机、数据处理单元通过通信线缆相连并安装于模拟采煤机机身中部同一位置；超声波接收及通信装置子机安装于模拟液压支架上，通过线缆接入液压支架电液控制装置，液压支架电液控制装置与模拟液压支架一对一安装于承载各模拟设备的试验台前侧，液压支架电液控制装置与模拟液压支架均按数字由小到大顺序进行编号且二者编号一致，液压支架电液控制装置通过架间通信电缆相连，蓝牙AOA定位基站布置在综采工作面“三机”实验平台四角；
S201.采煤启动步骤：启动模拟采煤机，使其沿刮板输送机自动运行；
S301.数据采集与发送步骤：蓝牙AOA定位装置获取模拟采煤机在蓝牙AOA定位坐标系下空间三维位置坐标并发送给数据处理单元，超声波发射及通信装置主机与模拟采煤机机身中部当前正对的模拟液压支架上的液压支架电液控制装置中的超声波接收及通信装置子机通信并共同定位，得到当前正对模拟液压支架的编号和其当前相对于超声波发射及通信装置主机的位置矢量并发送给数据处理单元；
S401.数据处理与发送步骤：数据处理单元按照时刻记录蓝牙AOA定位装置发来的位置坐标和超声波发射及通信装置主机发来的位置矢量，记录和形成模拟采煤机运动轨迹、模拟刮板输送机排列轨迹、模拟液压支架排列轨迹，并根据轨迹计算出调整工作面直线度时，各编号液压支架电液控制装置应执行的推溜和移架距离，同时根据当前正对模拟液压支架编号和采煤工艺判断应执行推溜或移架操作的模拟液压支架编号，将该编号对应的液压支架电液控制装置应执行的推溜或移架距离发送给超声波发射及通信装置主机；
S501.命令传输步骤：超声波发射及通信装置主机记录接收到的应执行推溜或移架距离的模拟液压支架编号及该编号对应的液压支架电液控制装置，并将其通过超声波发射及通信装置主机和超声波接收及通信装置子机间的超声波通信发送给模拟采煤机机身中部当前正对模拟液压支架对应的液压支架电液控制装置；
S601.命令执行步骤：当前正对的液压支架电液控制装置将接收到的应执行推溜或移架操作的液压支架电液控制装置编号及应执行的推溜或移架距离通过架间通信电缆发送给对应编号的液压支架电液控制装置，对应编号的液压支架电液控制装置控制模拟液压支架执行推溜或移架操作；
S701.执行结束步骤：模拟采煤机沿模拟刮板输送机继续行驶直至行驶至模拟刮板输送机截止位置，期间重复上述步骤S301-S601，模拟采煤机行驶至模拟刮板输送机截止位置后，停止运行；
S801.第一采煤情况验证步骤：测量液压支架电液控制装置根据工作面直线度调整系统中数据处理单元计算值执行推溜和移架操作后，模拟液压支架和模拟刮板机的排列形态，并评估其直线度，验证采一刀煤情况下工作面直线度调整效果；
S901.第二采煤情况验证步骤：改变模拟采煤机运行方向，并重复步骤S201-S801，验证采多刀煤时工作面直线度调整效果。
进一步的，模拟顶板被模拟液压支架撑起时产生压力及摩擦力使模拟液压支架固定于原地，未被撑起时与模拟液压支架间无压力及摩擦力作用。
进一步的，模拟底板，由与模拟液压支架数量相同的方形钢材拼接而成，每块方形钢材下方四角分别设有千斤顶，通过调节各千斤顶高度改变方形钢材起伏状态，模拟实际工作面地质变化情况。
进一步的，模拟刮板输送机由与模拟液压支架数量相同的模拟刮板输送机中部槽连接而成，任意两台模拟刮板输送机中部槽间具有尺寸可调的间隙。
更进一步的，通过调整间隙最大值使得任意两台模拟刮板输送机中部槽中轴线间所能形成的最大角度为1°。
进一步的，模拟液压支架具有由液压泵站提供动力的升降油缸和推移油缸。
具体的，升降油缸可以升起模拟液压支架至模拟液压支架撑起模拟顶板，也可以降下模拟液压支架至模拟液压支架停止撑起模拟顶板；推移油缸一端固定于液压支架上，另一端一对一连接至模拟刮板输送机中部槽，可以推出以增大模拟刮板输送机中部槽与模拟液压支架的距离，也可以收回以减小模拟刮板输送机中部槽与模拟液压支架的距离。
更进一步的，模拟液压支架受到模拟顶板的压力和摩擦力作用时被固定于原地，此时通过推移油缸推出或收回实现推出或拉回模拟刮板输送机中部槽。
再进一步的，模拟液压支架未受到模拟顶板的压力和摩擦力作用时，通过推移油缸推出或收回实现模拟液压支架后退或前进。
进一步的，液压支架电液控制装置可以控制模拟液压支架上的升降油缸和推移油缸进行升降/伸收。
具体的，模拟液压支架具有平衡油缸和一级护帮板伸收油缸，可以模拟真实液压支架进行顶梁调平和伸收一级互帮动作；
液压泵站通过液压管路连接至升降油缸、推移油缸、平衡油缸和一级护帮板伸收油缸，为各油缸提供动力，液压管路中接有电液换向阀，通过控制电液换向阀的通断，可以控制对应油缸的动作。
进一步的，液压支架电液控制装置接有超声波接收及通信装置子机，用于与模拟采煤机上超声波发射及通信装置主机相配合测量模拟采煤机与模拟液压支架的相对位置，同时是数据处理单元与电液控制装置的数据通信的接收端。
液压支架电液控制装置通过电缆连接至电液换向阀，可以输出升架、降架、推溜、拉架、伸平衡、收平衡、伸一护、收一护各种电信号控制相应电液换向阀通断，进而控制模拟液压支架上的油缸进行所述升架、降架、推溜、拉架、伸平衡、收平衡、伸一护、收一护动作；
进一步的，模拟采煤机仿照真实采煤机缩小制作，具有可以换向和调速的行走电机和滑靴，可以沿模拟刮板输送机上的轨道进行双向行驶；模拟采煤机具有可以升降的摇臂和可以旋转的滚筒，能够模拟采煤机真实割煤姿态，所述采煤机安装有蓝牙AOA定位装置、超声波传感及通信装置、红外传感及通信装置、捷联惯导装置和轴编码器。
在一个具体实施例中，参照图2和3所示为综采工作面“三机”实验平台俯视布置结构示意图，包括一台模拟采煤机2、27台模拟液压支架1、一套模拟刮板输送机3、模拟顶板8、液压泵站4，27台液压支架电液控制装置5；实验台设于地面，模拟刮板输送机3铺设于实验台上；模拟采煤机2设置于模拟刮板输送机3上，模拟液压支架1设置于模拟刮板机3后侧，与模拟刮板输送机中部槽一一对应；模拟泵站4设于实验台一侧；模拟顶板8固定于实验台上；液压支架电液控制装置5设于实验台前侧，与模拟液压支架1一一对应；蓝牙AOA定位基站6设于实验台四角。
参照图4所示，模拟采煤机2由机身9、左右摇臂10、左右滚筒11组成；蓝牙AOA定位装置12、超声波发射及通信装置主机14、数据处理单元13通过通信线缆相连并安装于模拟采煤机2机身中部同一位置；相邻模拟刮板输送机中部槽之间通过哑铃销16铰接，可通过调节哑铃销16对相邻中部槽之间的间隙15进行大小调节。
参照图5所示，模拟液压支架1包括底座23、四连杆24、平衡梁27、平衡梁油缸26、顶梁25、护帮22、护帮油缸21、升降油缸17、推移油缸19、电磁换向阀28、模拟液压支架与刮板输送机模拟中部槽连接销轴20、超声波接收及通信装置子机18。推移油缸19前端通过模拟液压支架与刮板输送机模拟中部槽连接销轴20与模拟刮板输送机中部槽相连接，从而实现模拟液压支架推移油缸对刮板输送机模拟中部槽位置的调节；超声波接收及通信装置子机18安装于升降油缸中间，高度与模拟采煤机2上超声波发射及通信装置主机14相同；超声波接收及通信装置子机18通过线缆接入液压支架电液控制装置5；液压支架电液控制装置5可以控制电磁换向阀28的通断，来控制模拟液压支架1升降油缸、推移油缸、护帮油缸及平衡梁油缸的伸缩，从而实现模拟液压支架1进行升架、降架、推溜、拉架、伸平衡、收平衡、伸一护、收一护动作。
以下详细的说明了本发明刮板输送机直线度自动调整的实验方法：
步骤1：按照综采工作面支架群及刮板输送机位姿布置规律或预定试验条件，排列27台模拟液压支架和一套模拟刮板输送机的位置，模拟采煤机布置在模糊刮板输送机起始位置，此时模拟采煤机中心位置正对5号支架；
步骤2：启动模拟采煤机，使其开始沿刮板输送机自动运行；
步骤3：蓝牙AOA定位装置获取模拟采煤机在蓝牙AOA定位坐标系下空间三维位置坐标并发送给数据处理单元，超声波发射及通信装置主机与模拟采煤机机身中部当前正对的5号模拟液压支架上的液压支架电液控制装置中的超声波接收及通信装置子机通信并共同定位，得到5号模拟液压支架的编号和其当前相对于超声波发射及通信装置主机的位置矢量并发送给数据处理单元；
步骤4：数据处理单元按照时刻记录蓝牙AOA定位装置发来的位置坐标和超声波发射及通信装置主机发来的位置矢量，记录和形成模拟采煤机运动轨迹、模拟刮板输送机排列轨迹、模拟液压支架排列轨迹，并根据轨迹计算出，为调整工作面直线度，各编号液压支架电液控制装置应执行的推溜和移架距离，同时根据采煤工艺判断应执行推溜或移架操作的支架编号，最终将编号1号及1号电液控制装置应执行的移架距离发送给超声波发射及通信装置主机；
步骤5：超声波发射及通信装置主机记录接受到的支架编号及该编号电液控制装置应执行的推溜或移架距离，并将其通过超声波发射及通信装置主机和声波接收及通信装置子机间的超声波通信发送给5号模拟液压支架对应的5号液压支架电液控制装置；
步骤6：5号液压支架电液控制装置将接收到的应执行推溜或移架操作的液压支架电液控制装置编号及应执行的推溜或移架距离通过架间通信电缆发送给1号液压支架电液控制装置，1号液压支架电液控制装置控制模拟液压支架执行移架操作；
步骤7：模拟采煤机沿模拟刮板输送机继续行驶并使模拟采煤机中心移动到正对6号液压支架位置；
步骤8：蓝牙AOA定位装置获取模拟采煤机在蓝牙AOA定位坐标系下空间三维位置坐标并发送给数据处理单元，超声波发射及通信装置主机与模拟采煤机机身中部当前正对的6号模拟液压支架上的液压支架电液控制装置中的超声波发射及通信装置子机通信并共同定位，得到6号模拟液压支架的编号和其当前相对于超声波发射及通信装置主机的位置矢量并发送给所述数据处理单元；
步骤9：数据处理单元按照时刻记录蓝牙AOA定位装置发来的位置坐标和超声波发射及通信装置主机发来的位置矢量，记录和形成模拟采煤机运动轨迹、模拟刮板输送机排列轨迹、模拟液压支架排列轨迹，并根据轨迹计算出，为调整工作面直线度，各编号液压支架电液控制装置应执行的推溜和移架距离，同时根据采煤工艺判断应执行推溜或移架操作的支架编号，最终将编号1号及1号电液控制装置应执行的推溜距离、编号2号及2号电液控制装置应执行的移架距离发送给超声波发射及通信装置主机；
步骤10：超声波发射及通信装置主机记录接受到的支架编号及该编号电液控制装置应执行的推溜或移架距离，并将其通过与超声波发射及通信装置主机和超声波接收及通信装置子机间的超声波通信发送给6号模拟液压支架对应的6号液压支架电液控制装置；
步骤11：6号液压支架电液控制装置将接收到的应执行推溜或移架操作的液压支架电液控制装置编号及应执行的推溜或移架距离通过架间通信电缆分别发送给1号和2号液压支架电液控制装置，1号液压支架电液控制装置控制模拟液压支架执行推溜操作，2号液压支架电液控制装置控制模拟液压支架执行移架操作；
步骤12：模拟采煤机沿模拟刮板输送机继续行驶并使模拟采煤机中心移动到正对N号液压支架位置；
步骤13：蓝牙AOA定位装置获取模拟采煤机在蓝牙AOA定位坐标系下空间三维位置坐标并发送给数据处理单元，超声波发射及通信装置主机与模拟采煤机机身中部当前正对的N号模拟液压支架上的液压支架电液控制装置中的超声波接收及通信装置子机通信并共同定位，得到N号模拟液压支架的编号和其当前相对于超声波发射及通信装置主机的位置矢量并发送给数据处理单元；
步骤14：数据处理单元按照时刻记录蓝牙AOA定位装置发来的位置坐标和超声波发射及通信装置主机发来的位置矢量，记录和形成模拟采煤机运动轨迹、模拟刮板输送机排列轨迹、模拟液压支架排列轨迹，并根据轨迹计算出，为调整工作面直线度，各编号液压支架电液控制装置应执行的推溜和移架距离，同时根据采煤工艺判断应执行推溜或移架操作的支架编号，最终将编号M号及M号电液控制装置应执行的推溜或移架距离发送给超声波发射及通信装置主机；
步骤15：超声波发射及通信装置主机记录接受到的支架编号及该编号电液控制装置应执行的推溜或移架距离，并将其通过与超声波发射及通信装置主机和超声波接收及通信装置子机间的超声波通信发送给N号模拟液压支架对应的N号液压支架电液控制装置；
步骤16：N号液压支架电液控制装置将接收到的应执行推溜或移架操作的液压支架电液控制装置编号及应执行的推溜或移架距离通过架间通信电缆发送给M号液压支架电液控制装置，M号液压支架电液控制装置控制模拟液压支架执行推溜或移架操作；
步骤17：模拟采煤机沿模拟刮板输送机继续行驶直至行驶至模拟刮板输送机截止位置，期间重复上述步骤12-16，模拟采煤机行驶至模拟刮板输送机截止位置后，停止运行；
步骤18：测量液压支架电液控制装置根据工作面直线度调整系统中数据处理单元计算值执行推溜和移架操作后，模拟液压支架和模拟刮板机的排列形态，并评估其直线度。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的系统及系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.基于综采工作面三机实验平台工作面的直线度自动调整试验方法，其特征在于，将综采工作面“三机”实验平台和工作面直线度调整系统结合，
综采工作面“三机”实验平台包括：模拟采煤机、多台模拟液压支架、液压泵站、模拟刮板输送机、模拟顶板和底板；
工作面直线度调整系统包括：蓝牙AOA定位基站、蓝牙AOA定位装置、超声波发射及通信装置主机、超声波接收及通信装置子机、数据处理单元、与模拟液压支架数量对应的液压支架电液控制装置；
其方法包括以下步骤：
S101.平台设置步骤：按照布置规律或预定试验条件，排列多台模拟液压支架和一套模拟刮板输送机的位置，并将模拟采煤机布置在模拟刮板输送机起始位置处；蓝牙AOA定位装置、超声波发射及通信装置主机、数据处理单元通过通信线缆相连并安装于模拟采煤机机身中部同一位置；超声波接收及通信装置子机安装于模拟液压支架上，通过线缆接入液压支架电液控制装置，液压支架电液控制装置与模拟液压支架一对一安装于承载各模拟设备的试验台前侧，液压支架电液控制装置与模拟液压支架均按由小到大顺序进行编号且二者编号一致，液压支架电液控制装置通过架间通信电缆相连，蓝牙AOA定位基站布置在综采工作面“三机”实验平台四角；
S201.采煤启动步骤：启动模拟采煤机，使其沿刮板输送机自动运行；
S301.数据采集与发送步骤：蓝牙AOA定位装置获取模拟采煤机在蓝牙AOA定位坐标系下空间三维位置坐标并发送给数据处理单元，超声波发射及通信装置主机与模拟采煤机机身中部当前正对的模拟液压支架上的液压支架电液控制装置中的超声波接收及通信装置子机通信并共同定位，得到当前正对模拟液压支架的编号和其当前相对于超声波发射及通信装置主机的位置矢量并发送给数据处理单元；
S401.数据处理与发送步骤：数据处理单元按照时刻记录蓝牙AOA定位装置发来的位置坐标和超声波发射及通信装置主机发来的位置矢量，记录和形成模拟采煤机运动轨迹、模拟刮板输送机排列轨迹、模拟液压支架排列轨迹，并根据轨迹计算出调整工作面直线度时，各编号液压支架电液控制装置应执行的推溜和移架距离，同时根据当前正对模拟液压支架编号和采煤工艺判断应执行推溜或移架操作的模拟液压支架编号，将该编号对应的液压支架电液控制装置应执行的推溜或移架距离发送给超声波发射及通信装置主机；
S501.命令传输步骤：超声波发射及通信装置主机记录接收到的应执行推溜或移架距离的模拟液压支架编号及该编号对应的液压支架电液控制装置，并将其通过超声波发射及通信装置主机和超声波接收及通信装置子机间的超声波通信发送给模拟采煤机机身中部当前正对模拟液压支架对应的液压支架电液控制装置；
S601.命令执行步骤：当前正对的液压支架电液控制装置将接收到的应执行推溜或移架操作的液压支架电液控制装置编号及应执行的推溜或移架距离通过架间通信电缆发送给对应编号的液压支架电液控制装置，对应编号的液压支架电液控制装置控制模拟液压支架执行推溜或移架操作；
S701.执行结束步骤：模拟采煤机沿模拟刮板输送机继续行驶直至行驶至模拟刮板输送机截止位置，期间重复上述步骤S301-S601，模拟采煤机行驶至模拟刮板输送机截止位置后，停止运行；
S801.第一采煤情况验证步骤：测量执行推溜和移架操作后的液压支架电液控制装置根据工作面直线度调整系统中数据处理单元计算值，模拟液压支架和模拟刮板机的排列形态，并评估其直线度，验证采一刀煤情况下工作面直线度调整效果；
S901.第二采煤情况验证步骤：改变模拟采煤机运行方向，并重复步骤S201-S801，验证采多刀煤时工作面直线度调整效果。
2.根据权利要求1所述的基于综采工作面三机实验平台工作面的直线度自动调整试验方法，其特征在于，
模拟顶板被模拟液压支架撑起时产生压力及摩擦力使模拟液压支架固定于原地，未被撑起时与模拟液压支架间无压力及摩擦力作用。
3.根据权利要求1所述的基于综采工作面三机实验平台工作面的直线度自动调整试验方法，其特征在于，
模拟底板，由与模拟液压支架数量相同的方形钢材拼接而成，每块方形钢材下方四角分别设有千斤顶，通过调节各千斤顶高度改变方形钢材起伏状态，模拟实际工作面地质变化情况。
4.根据权利要求1所述的基于综采工作面三机实验平台工作面的直线度自动调整试验方法，其特征在于，
模拟刮板输送机由与模拟液压支架数量相同的模拟刮板输送机中部槽连接而成，任意两台模拟刮板输送机中部槽间具有尺寸可调的间隙。
5.根据权利要求4所述的基于综采工作面三机实验平台工作面的直线度自动调整试验方法，其特征在于，
通过调整间隙最大值使得任意两台模拟刮板输送机中部槽中轴线间所能形成的最大角度为1°。
6.根据权利要求1所述的基于综采工作面三机实验平台工作面的直线度自动调整试验方法，其特征在于，
模拟液压支架具有由液压泵站提供动力的升降油缸和推移油缸。
7.根据权利要求6所述的基于综采工作面三机实验平台工作面的直线度自动调整试验方法，其特征在于，
模拟液压支架受到模拟顶板的压力和摩擦力作用时被固定于原地，此时通过推移油缸推出或收回实现推出或拉回模拟刮板输送机中部槽。
8.根据权利要求6所述的基于综采工作面三机实验平台工作面的直线度自动调整试验方法，其特征在于，
模拟液压支架未受到模拟顶板的压力和摩擦力作用时，通过推移油缸推出或收回实现模拟液压支架后退或前进。
9.根据权利要求6所述的基于综采工作面三机实验平台工作面的直线度自动调整试验方法，其特征在于，
液压支架电液控制装置可以控制模拟液压支架上的升降油缸和推移油缸进行升降/伸收。
10.根据权利要求1所述的基于综采工作面三机实验平台工作面的直线度自动调整试验方法，其特征在于，
液压支架电液控制装置接有超声波接收及通信装置子机，用于与模拟采煤机上超声波发射及通信装置主机相配合测量模拟采煤机与模拟液压支架的相对位置，同时是数据处理单元与电液控制装置的数据通信的接收端。
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| CN202210876077.XA CN115263381A (zh) | 2022-07-25 | 2022-07-25 | 一种综采工作面直线度自动调整试验方法 |
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| CN202210876077.XA CN115263381A (zh) | 2022-07-25 | 2022-07-25 | 一种综采工作面直线度自动调整试验方法 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116033441A (zh) * | 2023-03-30 | 2023-04-28 | 江西农业大学 | 一种环境地理信息监测网络及其更新方法 |
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2022
- 2022-07-25 CN CN202210876077.XA patent/CN115263381A/zh active Pending
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