CN115822594A - 一种采煤机端部进刀采煤工艺的判别装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种采煤机端部进刀采煤工艺的判别装置及方法，属于采煤机端部进刀采煤工艺的判别技术领域；解决了现有不同的采煤机之间生产工艺参数不同导致中间工艺切换、工艺衔接需要人工手动控制造成的工作效率低、安全性差的问题；包括信号采集模块、信号记录模块、工艺判别模块、工艺输出模块、人机交互界面，信号采集模块与采煤机控制系统相连；信号记录模块在判别模式下对一个采煤工作循环内采集的数据实时监测；工艺判别模块通过对采集、记录的采煤机状态数据进行分析处理，判断识别出采煤机端部进刀采煤工艺相关关键技术参数；本发明应用于采煤机端部进刀采煤工艺的判别。

Description

一种采煤机端部进刀采煤工艺的判别装置及方法

技术领域

本发明提供了一种采煤机端部进刀采煤工艺的判别装置及方法，属于采煤机端部进刀采煤工艺的判别技术领域。

背景技术

随着社会经济的快速发展，人们对煤炭资源的需求量也越来越高，为了满足人们的较高需求，我国煤矿开采的规模不断扩大，采煤方式也从传统、低效的人工开采向着综合机械化生产转变。综合机械化回采工作面简称综采工作面，以采煤机、液压支架、刮板输送机等“三机”为主要生产设备，整个采煤过程在机械化、自动化的基础上逐步向智能化发展。市面上的厂家有能力同时生产成套的采煤机、液压支架和刮板输送机的厂家相对较少，且煤矿综采设备购置规划情况不尽相同，这导致一个综采工作面中的采煤机、液压支架、刮板输送机和综采智能化控制系统大多是由多个供应商提供。而想要实现采煤过程智能化控制中液压支架的全工艺自动跟机控制，就需要与采煤机厂家配合提供相应的生产工艺参数。可是实际情况是部分采煤机不具备生产工艺参数判断输出的能力，且即使能够输出生产工艺参数的采煤机，各品牌采煤机的生产工艺参数也各不相同。

综上所述，综采智能化控制系统因无法采集到采煤机的生产工艺参数，采煤作业过程中无法完成液压支架的全工艺自动跟机控制。中间工艺切换、工艺衔接均须人工手动控制操作，一方面工作效率低下；另一方面因综采工作面的煤尘污染严重、工作环境恶劣，还常伴有落石发生，导致安全事故和职业病等隐患并存。

发明内容

本发明为了解决现有不同的采煤机之间生产工艺参数不同导致中间工艺切换、工艺衔接需要人工手动控制造成的工作效率低、安全性差的问题，提出了一种采煤机端部进刀采煤工艺的判别装置及方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种采煤机端部进刀采煤工艺的判别装置，包括信号采集模块、信号记录模块、工艺判别模块、工艺输出模块、人机交互界面，所述信号采集模块与采煤机控制系统相连，用于采集采煤机控制系统的实时运行状态数据并将采煤机的实时运行状态数据发送至信号记录模块和工艺判别模块；

所述信号记录模块在判别模式下对一个采煤工作循环内采集的数据实时监测，每间隔一定时间记录采集的状态数据；

所述工艺判别模块在判别模式下，通过对采集、记录的采煤机状态数据进行分析处理，判断识别出采煤机端部进刀采煤工艺相关关键技术参数，并将判别出的参数数据在人机交互界面中展示；在运行模式下，通过采煤机的运行状态数据与最终的采煤机端部进刀采煤工艺相关关键技术参数监测采煤机运行情况，同时生成采煤机当前运行工艺；

所述人机交互界面对整个工艺判别过程控制、监视；

所述工艺输出模块用于将经工艺判别模块生成、人机交互界面人为修改确认的采煤机端部进刀采煤工艺相关关键技术参数输出至综采智能化控制系统。

所述采煤机端部进刀采煤工艺相关关键技术参数包括机头第一折返点、机头第二折返点a、机头第二折返点b、机头一次扫煤次数、机头二次扫煤次数、机头斜切进刀完成点以及机尾第一折返点、机尾第二折返点a、机尾第二折返点b、机尾一次扫煤次数、机尾二次扫煤次数、机尾斜切进刀完成点共12个参数。

所述采煤机控制系统的运行状态数据至少包括采煤机的位置、前进方向、速度、摇臂高度或角度、截割电流。

一种采煤机端部进刀采煤工艺的判别方法，采用采煤机端部进刀采煤工艺的判别装置，包括如下步骤：

S1：在采煤机端部进刀采煤工艺的判别装置启动后，首先通过人机交互界面对工作模式选择确认，包括判别模式与运行模式两种，同时启动信号采集模块对采煤机控制系统的运行状态数据进行采集；

S2：当选择判别模式时，信号记录模块对采煤机控制系统在一个采煤工作循环内的运行状态数据进行记录；当选择运行模式时，则省略中间步骤跳至步骤S6；

S3：在信号记录模块对采煤机控制系统在一个采煤工作循环内的运行状态数据记录完成后，工艺判别模块对采煤机端部进刀采煤工艺相关关键技术参数进行判断识别；

S4：人为对判别出的关键技术参数修改确认，参数不合适时进行修改；当使用人为修改确认后的关键技术参数时继续下一步，当不使用人为修改确认后的关键技术参数时则返回步骤S1；

S5：确认使用人为修改确认后的关键技术参数后生成最终的采煤机端部进刀采煤工艺相关关键技术参数，并将工作模式由判别模式切换为运行模式；

S6：工艺判别模块对最终的采煤机端部进刀采煤工艺相关关键技术参数进行自检测，若正常则继续下一步，若异常则异常报警并停止运行，返回步骤S1；

S7：工艺判别模块将采煤机的运行状态数据与最终的采煤机端部进刀采煤工艺相关关键技术参数作比较，若相符则继续下一步，若不相符则异常报警并停止运行，返回步骤S1：

S8：工艺判别模块根据采煤机的运行状态数据与最终的采煤机端部进刀采煤工艺相关关键技术参数生成采煤机当前运行工艺；

S9：若继续运行则返回步骤S1，若退出运行则采煤机端部进刀采煤工艺判别结束。

所述步骤S3中工艺判别模块对采煤机端部进刀采煤工艺相关关键技术参数进行判断识别的过程如下：

S31：对信号记录模块中记录的采煤机控制系统运行状态数据进行分析处理，其中，所有运行状态数据中的最大值和最小值分别为机尾第一折返点和机头第一折返点，在机头第一折返点和预设参数H之间的最大值为机头斜切进刀完成点，在机尾第一折返点和预设参数L之间的最小值为机尾斜切进刀完成点，由此判断识别出采煤机端部进刀采煤工艺相关关键技术参数中的第一折返点、斜切进刀完成点；

S32：按照判断识别出来的第一折返点、斜切进刀完成点，将记录的运行状态数据进行分段处理，将机头第一折返点的第一个数据地址标记为i1，机头斜切进刀完成点的数据地址标记为i2，机头第一折返点的最后一个数据地址标记为i3；机尾第一折返点的第一个数据标记为i4，机尾斜切进刀完成点的数据标记为i5，机尾第一折返点的最后一个数据地址标记为i6；

S33：在数据i1到数据i2的数据区间内，在数据TF 1A和TF 1P之间的最大值为机头第二折返点a，在机头第二折返点a和TF 1B数值范围内的数据个数即为机头一次扫煤次数，其中TF 1A为机头第一折返点加可调的允许范围F，F的值根据现场煤机的运行控制精度灵活设置，TF 1P为机头斜切进刀完成点减去F，TF 1B为机头第二折返点a减去F；

在数据i2到数据i3的数据区间内，在数据TF 1A和TF 1P之间的最大值为机头第二折返点b，在机头第二折返点b和TF 1B数值范围内的数据个数即为机头二次扫煤次数；

以此类推，在数据i4到数据i6的数据区间内判断识别出机尾第二折返点a、机尾第二折返点b、机尾一次扫煤次数和机尾二次扫煤次数。

所述步骤S8中最终的采煤机端部进刀采煤工艺相关关键技术参数与采煤机当前的运行工艺在人机交互界面实时显示，并通过工艺输出模块输出至综采智能化控制系统。

本发明相对于现有技术具备的有益效果为：

1、实现了对采煤机端部进刀采煤工艺的有效、准确判定，提高了综采工作面液压支架全工艺自动跟机效率，进而提高了采煤工作的开采效率，

2、取代了效率低下的人工操作，使采煤工作人员从恶劣、危险的工作环境中解脱出来，减少了安全事故和职业病的发生。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步说明：

图1为本发明的装置结构示意图；

图2为本发明方法的流程图；

图3为典型端部进刀采煤工艺的完整煤机轨迹示意图。

具体实施方式

本发明提供了一种采煤机端部进刀采煤工艺的判别装置，主要由信号采集模块、信号记录模块、工艺判别模块、工艺输出模块及人机交互界面等构成。其结构图如图1所示。

其中，信号采集模块负责采集采煤机控制系统的实时运行状态数据，如采煤机的位置、方向、速度、摇臂高度（或角度）、截割电流等等。信号记录模块在判别模式下对一个采煤工作循环内采集的数据实时监测，每间隔一定时间记录采集的状态数据。工艺判别模块在判别模式下，通过采集、记录的采煤机运行状态数据判断识别出采煤机端部进刀采煤工艺相关关键技术参数，并将判别出的相关关键技术参数数据在人机交互界面中展示；在运行模式下，通过采煤机的运行状态数据与最终的采煤机端部进刀采煤工艺相关关键技术参数监测采煤机运行情况，同时生成采煤机当前运行工艺。人机交互界面对整个工艺判别过程控制、监视，并可对记录的数据进行查阅，对判别的数据进行确认，可对判别的数据做修改。工艺输出模块则负责将经工艺判别模块生成、人机交互界面人为修改确认的采煤机端部进刀采煤工艺相关关键技术参数输出至综采智能化控制系统。

本发明还提出了一种采煤机端部进刀采煤工艺的判别方法，通过采集采煤机控制系统一个采煤工作循环的运行状态数据，并经过判断识别后，将采煤机端部进刀采煤工艺相关关键技术参数输出给综采智能化控制系统，供液压支架的全工艺自动跟机控制使用。如图2所示为本发明方法的流程图，判别的流程如下：

①在采煤机端部进刀采煤工艺的判别装置启动后，首先对工作模式选择确认，包括判别模式与运行模式两种；同时对采煤机控制系统的运行状态数据采集启动；

②若选择判别模式，则对采煤机控制系统在一个采煤工作循环内的运行状态数据进行记录；若选择运行模式，则省略中间步骤跳至第⑥步；

③在对采煤机控制系统在一个采煤工作循环内的运行状态数据记录完成后，对采煤机端部进刀采煤工艺相关关键技术参数判断识别；

④人为对判别的参数修改确认，参数不合适可进行修改；若确认使用则继续下一步，若确认不使用则返回至第①步；

⑤确认使用后生成最终的采煤机端部进刀采煤工艺相关关键技术参数，并将工作模式由判别模式切换为运行模式；

⑥对采煤机端部进刀采煤工艺相关关键技术参数自检测，若正常则继续下一步，若异常则异常报警并停止运行，返回至第①步；

⑦对采煤机的运行状态数据与最终的采煤机端部进刀采煤工艺相关关键技术参数作比较，若相符则继续下一步，若不相符则异常报警并停止运行，返回至第①步；

⑧根据采煤机的运行状态数据与最终的采煤机端部进刀采煤工艺相关关键技术参数生成采煤机当前运行工艺；

⑨若继续运行则返回至第①步，若退出运行则采煤机端部进刀工艺判别结束。

结合图3中典型端部进刀采煤工艺的完整煤机轨迹对综采工作面典型的端部进刀采煤工艺的判别进行详细说明。

①在采煤机端部进刀工艺判别的控制装置启动后，首先通过人机交互界面对工作模式选择确认，包括判别模式与运行模式两种；同时，信号采集模块对采煤机控制系统的运行状态数据采集启动，如采煤机的位置、方向、速度、摇臂高度（或角度）、截割电流等等；

②若选择判别模式，则信号记录模块对采煤机控制系统在一个采煤工作循环内的运行状态数据进行记录；若选择运行模式，则省略中间步骤跳至第⑥步；

③在信号记录模块对采煤机控制系统在一个采煤工作循环内的运行状态数据记录完成后，工艺判别模块对采煤机端部进刀采煤工艺相关关键技术参数判断识别；

④记录的状态数据及生成的采煤机端部进刀采煤工艺相关关键技术参数在人机交互界面上可查阅，可人为对判别的参数修改确认，参数不合适可进行修改；若确认使用则继续下一步，若确认不使用则返回至第①步；

⑤确认使用后生成最终的采煤机端部进刀采煤工艺相关关键技术参数，并将采煤机端部进刀工艺判别的控制装置的工作模式由判别模式切换为运行模式；

⑥工艺判别模块对采煤机端部进刀采煤工艺相关关键技术参数自检测，若正常则继续下一步，若异常则通过人机交互界面异常报警并工艺判别模块停止运行，返回至第①步；

⑦工艺判别模块对采煤机的运行状态数据与最终的采煤机端部进刀采煤工艺相关关键技术参数作比较，若相符则继续下一步，若不相符则通过人机交互界面异常报警并使工艺判别模块停止运行，返回至第①步；

⑧工艺判别模块根据采煤机的运行状态数据与最终的采煤机端部进刀采煤工艺相关关键技术参数生成采煤机当前运行工艺，采煤机最终的采煤机端部进刀采煤工艺相关关键技术参数与当前运行工艺将在人机交互界面实时显示，并通过工艺输出模块输出至综采智能化控制系统；

⑨若继续运行则返回至第①步，若退出运行则采煤机端部进刀工艺判别的控制装置运行结束。

其中第③步中工艺判别模块对采煤机端部进刀采煤工艺相关关键技术参数判断识别的具体过程如下：

A.对信号记录模块的采煤机控制系统运行状态数据进行分析处理，其中，所有运行状态数据中的最大值和最小值分别为机尾第一折返点和机头第一折返点，在机头第一折返点和预设参数H之间的最大值为机头斜切进刀完成点，在机尾第一折返点和预设参数L之间的最小值为机尾斜切进刀完成点，由此可判断识别出采煤机端部进刀采煤工艺参数中的第一折返点、斜切进刀完成点；

B.按照判断识别出来的采煤机上述工艺参数，将记录的有哪些状态数据进行分段处理，将机头第一折返点的第一个数据地址标记为i1，机头斜切进刀完成点的数据地址标记为i2，机头第一折返点的最后一个数据地址标记为i3；机尾第一折返点的第一个数据标记为i4，机尾斜切进刀完成点的数据标记为i5，机尾第一折返点的最后一个数据地址标记为i6；

C.在数据i1到数据i2的数据区间内，在数据TF 1A和TF 1P之间的最大值为机头第二折返点a，在机头第二折返点a和TF 1B数值范围内的数据个数即为机头一次扫煤次数；其中TF 1A为机头第一折返点加可调的允许范围F，F的值可根据现场煤机的运行控制精度灵活设置，TF 1P为机头斜切进刀完成点减去F，TF 1B为机头第二折返点a减去F；在数据i2到数据i3的数据区间内，在数据TF 1A和TF 1P之间的最大值为机头第二折返点b，在机头第二折返点b和TF 1B数值范围内的数据个数即为机头二次扫煤次数；以此类推，在数据i4到数据i6的数据区间内判断识别出机尾第二折返点a、机尾第二折返点b、机尾一次扫煤次数和机尾二次扫煤次数；

D.机头第一折返点、机头第二折返点a、机头第二折返点b、机头一次扫煤次数、机头二次扫煤次数、机头斜切进刀完成点以及机尾第一折返点、机尾第二折返点a、机尾第二折返点b、机尾一次扫煤次数、机尾二次扫煤次数、机尾斜切进刀完成点等12个参数即可作为采煤机端部进刀采煤工艺相关关键技术参数，较为准确地描述采煤机的生产工艺。

本发明通过采集及记录采煤机运行状态数据，能够自动判断识别出采煤机端部进刀采煤工艺相关关键技术参数，使综采智能化控制系统内液压支架的全工艺自动跟机控制对采煤机生产工艺的需求得以解决，进而减少一线作业的人员投入，减少安全事故和职业病的发生，并可以大大提升采煤效率。

关于本发明具体结构需要说明的是，本发明采用的各部件模块相互之间的连接关系是确定的、可实现的，除实施例中特殊说明的以外，其特定的连接关系可以带来相应的技术效果，并基于不依赖相应软件程序执行的前提下，解决本发明提出的技术问题，本发明中出现的部件、模块、具体元器件的型号、相互间连接方式以及，由上述技术特征带来的常规使用方法、可预期技术效果，除具体说明的以外，均属于本领域技术人员在申请日前可以获取到的专利、期刊论文、技术手册、技术词典、教科书中已公开内容，或属于本领域常规技术、公知常识等现有技术，无需赘述，使得本案提供的技术方案是清楚、完整、可实现的，并能根据该技术手段重现或获得相应的实体产品。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (6)

1.一种采煤机端部进刀采煤工艺的判别装置，其特征在于：包括信号采集模块、信号记录模块、工艺判别模块、工艺输出模块、人机交互界面，所述信号采集模块与采煤机控制系统相连，用于采集采煤机控制系统的实时运行状态数据并将采煤机的实时运行状态数据发送至信号记录模块和工艺判别模块；

所述信号记录模块在判别模式下对一个采煤工作循环内采集的数据实时监测，每间隔一定时间记录采集的状态数据；

所述工艺判别模块在判别模式下，通过对采集、记录的采煤机状态数据进行分析处理，判断识别出采煤机端部进刀采煤工艺相关关键技术参数，并将判别出的参数数据在人机交互界面中展示；在运行模式下，通过采煤机的运行状态数据与最终的采煤机端部进刀采煤工艺相关关键技术参数监测采煤机运行情况，同时生成采煤机当前运行工艺；

所述人机交互界面对整个工艺判别过程控制、监视；

所述工艺输出模块用于将经工艺判别模块生成、人机交互界面人为修改确认的采煤机端部进刀采煤工艺相关关键技术参数输出至综采智能化控制系统。

2.根据权利要求1所述的一种采煤机端部进刀采煤工艺的判别装置，其特征在于：所述采煤机端部进刀采煤工艺相关关键技术参数包括机头第一折返点、机头第二折返点a、机头第二折返点b、机头一次扫煤次数、机头二次扫煤次数、机头斜切进刀完成点以及机尾第一折返点、机尾第二折返点a、机尾第二折返点b、机尾一次扫煤次数、机尾二次扫煤次数、机尾斜切进刀完成点共12个参数。

3.根据权利要求1所述的一种采煤机端部进刀采煤工艺的判别装置，其特征在于：所述采煤机控制系统的运行状态数据至少包括采煤机的位置、前进方向、速度、摇臂高度或角度、截割电流。

4.一种采煤机端部进刀采煤工艺的判别方法，采用如权利要求1-3任一项所述的采煤机端部进刀采煤工艺的判别装置，其特征在于：包括如下步骤：

S1：在采煤机端部进刀采煤工艺的判别装置启动后，首先通过人机交互界面对工作模式选择确认，包括判别模式与运行模式两种，同时启动信号采集模块对采煤机控制系统的运行状态数据进行采集；

S2：当选择判别模式时，信号记录模块对采煤机控制系统在一个采煤工作循环内的运行状态数据进行记录；当选择运行模式时，则省略中间步骤跳至步骤S6；

S3：在信号记录模块对采煤机控制系统在一个采煤工作循环内的运行状态数据记录完成后，工艺判别模块对采煤机端部进刀采煤工艺相关关键技术参数进行判断识别；

S4：人为对判别出的关键技术参数修改确认，参数不合适时进行修改；当使用人为修改确认后的关键技术参数时继续下一步，当不使用人为修改确认后的关键技术参数时则返回步骤S1；

S5：确认使用人为修改确认后的关键技术参数后生成最终的采煤机端部进刀采煤工艺相关关键技术参数，并将工作模式由判别模式切换为运行模式；

S6：工艺判别模块对最终的采煤机端部进刀采煤工艺相关关键技术参数进行自检测，若正常则继续下一步，若异常则异常报警并停止运行，返回步骤S1；

S7：工艺判别模块将采煤机的运行状态数据与最终的采煤机端部进刀采煤工艺相关关键技术参数作比较，若相符则继续下一步，若不相符则异常报警并停止运行，返回步骤S1：

S8：工艺判别模块根据采煤机的运行状态数据与最终的采煤机端部进刀采煤工艺相关关键技术参数生成采煤机当前运行工艺；

S9：若继续运行则返回步骤S1，若退出运行则采煤机端部进刀采煤工艺判别结束。

5.根据权利要求4所述的一种采煤机端部进刀采煤工艺的判别方法，其特征在于：所述步骤S3中工艺判别模块对采煤机端部进刀采煤工艺相关关键技术参数进行判断识别的过程如下：

S31：对信号记录模块中记录的采煤机控制系统运行状态数据进行分析处理，其中，所有运行状态数据中的最大值和最小值分别为机尾第一折返点和机头第一折返点，在机头第一折返点和预设参数H之间的最大值为机头斜切进刀完成点，在机尾第一折返点和预设参数L之间的最小值为机尾斜切进刀完成点，由此判断识别出采煤机端部进刀采煤工艺相关关键技术参数中的第一折返点、斜切进刀完成点；

S32：按照判断识别出来的第一折返点、斜切进刀完成点，将记录的运行状态数据进行分段处理，将机头第一折返点的第一个数据地址标记为i1，机头斜切进刀完成点的数据地址标记为i2，机头第一折返点的最后一个数据地址标记为i3；机尾第一折返点的第一个数据标记为i4，机尾斜切进刀完成点的数据标记为i5，机尾第一折返点的最后一个数据地址标记为i6；

S33：在数据i1到数据i2的数据区间内，在数据TF 1A和TF 1P之间的最大值为机头第二折返点a，在机头第二折返点a和TF 1B数值范围内的数据个数即为机头一次扫煤次数，其中TF 1A为机头第一折返点加可调的允许范围F，F的值根据现场煤机的运行控制精度灵活设置，TF 1P为机头斜切进刀完成点减去F，TF 1B为机头第二折返点a减去F；

在数据i2到数据i3的数据区间内，在数据TF 1A和TF 1P之间的最大值为机头第二折返点b，在机头第二折返点b和TF 1B数值范围内的数据个数即为机头二次扫煤次数；

以此类推，在数据i4到数据i6的数据区间内判断识别出机尾第二折返点a、机尾第二折返点b、机尾一次扫煤次数和机尾二次扫煤次数。

6.根据权利要求4所述的一种采煤机端部进刀采煤工艺的判别方法，其特征在于：所述步骤S8中最终的采煤机端部进刀采煤工艺相关关键技术参数与采煤机当前的运行工艺在人机交互界面实时显示，并通过工艺输出模块输出至综采智能化控制系统。

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