CN116181391A - 一种自适应的液压支架自动跟机控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种自适应的液压支架自动跟机控制方法，属于液压支架自动跟机技术领域；解决了因采煤机割煤速度过快或者过慢时使生产安全和生产效率降低的问题；包括如下步骤：首先根据不同工作面液压支架动作的数量和自动跟机动作周期计算最大采煤机牵引速度V；根据最大采煤机牵引速度匹配不同的自动跟机方式，具体步骤如下：当采煤机割煤速度≤V时，采用顺序式自动跟机进行液压支架的移架和推溜动作；当采煤机割煤速度＞V时，采用分组式自动跟机进行液压支架的移架和推溜动作；所述最大采煤机牵引速度V=液压支架宽度/自动跟机动作周期；本发明应用于液压支架自动跟机控制。
Description
技术领域
本发明提供了一种自适应的液压支架自动跟机控制方法，属于液压支架自动跟机技术领域。
背景技术
液压支架是煤矿综采工作面三大主要设备之一，它的主要作用如下：一是有效地支撑顶板，维护工作面安全；二是推移输送机和自身移动。液压支架能否有效地支撑顶板，做到及时支护使工作面空顶时间最短，是综采工作面安全、高效生产的一项保障性要求。由此而产生了一项专业化技术，称之为“综采工作面跟机自动化技术”，简称自动跟机，指的是以采煤机位置信息为基础，按照具体的采煤工艺以及相关作业流程，在采煤机所处位置之前或者是之后设定的距离上自动完成相应的动作，并且以全自动的方式实现综采工作面液压支架与刮板输送机跟随采煤机行走的所有功能动作，其中自动跟机的两项主要工作分别为自动移架与自动推溜。
目前，常见的自动跟机技术的具体实施方法是：液压支架跟随采煤机的割煤动作、在采煤机后方一定距离按采煤机行进方向依次顺序移架，移架完成后再按采煤机行进方向依次顺序成组推溜，此种自动跟机控制方法的计算依据是采煤机当前位置信号。如图2所示。假设当前采煤机位置处于51架，则采煤机后第6架（即57架）支架控制器接收移架指令开始移架，63架到68架控制器接收推溜指令开始推溜。当煤机行进到50架时，56架控制器接收移架指令开始移架，62架到67架控制器接收推溜指令开始推溜。依此类推，支架紧跟煤机运行位置进行相应的移架和推溜动作。
煤矿安全规程要求综采工作面的相邻两架液压支架不能同时移架，而每个综采工作面实际的移架周期和推溜周期相对固定。所以，在生产过程中如果采煤机速度太快，若按照保证动作距离前提下逐架顺序移架推溜，则可能出现跟机动作距离增加、空顶时间过长等现象；若严格按照动作距离移架推溜，则可能出现自动跟机动作“丢失”、移架与推溜动作干涉等现象。相关的跟机动作（移架和推溜）无法及时完成，煤机不得不减速或停机等待；反之，如果采煤机速度太慢，虽然自动跟机可以跟随，但是严重影响了生产效率，造成经济效益的大幅下降。
发明内容
本发明为了解决目前液压支架自动跟机无法适应不同采煤机速度导致出现跟机动作距离增加、空顶时间过程或跟机动作丢失、移架与推溜动作干涉等问题，提出了一种自适应的液压支架自动跟机控制方法。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种自适应的液压支架自动跟机控制方法，包括如下步骤：
首先根据不同工作面液压支架动作的数量和自动跟机动作周期计算最大采煤机牵引速度V；
根据最大采煤机牵引速度匹配不同的自动跟机方式，具体步骤如下：
当采煤机割煤速度≤V时，采用顺序式自动跟机进行液压支架的移架和推溜动作；
当采煤机割煤速度＞V时，采用分组式自动跟机进行液压支架的移架和推溜动作。
所述最大采煤机牵引速度V=液压支架宽度/自动跟机动作周期。
所述分组式自动跟机是将液压支架设定一定的成组规模，当采煤机每前行一个成组规模距离就会触发一组移架动作，组内按照设定方向自行顺序移架；组与组之间不存在任何关联，可完全独立动作。
所述顺序式自动跟机的步骤如下：
设定采煤机后的移架距离为a架液压支架，移架末尾架与推溜起始架的间隔为b架液压支架，推溜规模为c架液压支架；
设当前采煤机位置处于第n号液压支架，则采煤机后的第n+a号液压支架的支架控制器先接收到移架指令开始移架，第n+a+b号液压支架至第n+a+b+c-1号液压支架的支架控制器接收到推溜指令开始推溜；
当前采煤机位置处于第n-1号液压支架，则采煤机后的第n+a-1号液压支架的支架控制器先接收到移架指令开始移架，第n+a+b-1号液压支架至第n+a+b+c-2号液压支架的支架控制器接收到推溜指令开始推溜；
依次类推，使综采工作面上的液压支架跟随采煤机的运行位置进行相应的移架和推溜动作。
所述分组式自动跟机的步骤如下：
设定采煤机后的移架距离为a架液压支架，移架末尾架与推溜起始架的间隔为b架液压支架，推溜规模为c架液压支架，分组移架的成组规模为l架液压支架，组内移架方向为距离采煤机由近及远开始移架；
设当前采煤机行进到第m号液压支架时，根据采煤机位置监测系统下发移架信号给第m+a号液压支架的支架控制器，第m+a、m+a+l号支架控制器成组，第m+a号液压支架先移架，待第m+a号液压支架移架完成后第m+a+l号液压支架开始移架，待第m+a+l号液压支架移架完成后，第m+a+l+b至m+a+l+b+c-1号支架控制器接收推溜指令进行成组推溜，此组推溜完成后，由于第m+a号液压支架已经移架完成，所以第m+a+l+b-1至m+a+l+b+c-2号支架控制器继续成组推溜；
设采煤机向机头方向继续行进，行进到第m-l号液压支架位置时，根据采煤机位置监测系统下发移架信号给第m-l+a号支架控制器，m-l+a号、m-l+a+1号支架控制器成组，第m-l+a号液压支架先移架，移架完成后第m-l+a+1号液压支架开始移架，等到m-l+a+1号液压支架移架完成后，m-l+a+1+b号至m-l+a+b+c号支架控制器接收推溜指令进行成组推溜，成组推溜完成后，由于m-l+a号液压支架已经移架完成，所以m-l+a+b号至m-l+a+b+c-1号支架继续成组推溜；
如此，采煤机行进到m-2*l号液压支架位置时，m-2*l+a号和m-2*l+a+1号支架控制器成组，m-2*l+a号液压支架移架完成后，m-2*l+a+1号液压支架开始移架；移架完成后，m-2*l+a+1+b号至m-2*l+a+b+c号支架控制器成组执行推溜指令，本组推溜指令执行完成后，m-2*l+a+b号至m-2*l+a+b+c-1号支架控制器继续成组推溜；
以此类推，使综采工作面上的液压支架跟随采煤机的运行位置进行相应的移架和推溜动作。
所述移架距离、移架末尾架与推溜起始架的间隔、推溜规模设置为相同架数，即a=b=c。
所述分组移架的成组规模至少为2架，即l≥2。
所述a=b=c=6。
本发明相对于现有技术具备的有益效果为：本发明可以匹配不同采煤速度实现自适应式自动跟机，在避免相邻两架液压支架同时“空顶”的前提下，可摆脱液压支架自动跟机速度对采煤机牵引速度及生产的制约，采煤机割煤时的牵引速度不再受限，大大提升了采煤效率，同时提高了综采工作面生产过程中液压支架自动跟机速度，提高生产效率；将综采工作面生产过程中移架空顶范围保持在安全范围内，提高了生产安全性。
附图说明
下面结合附图对本发明做进一步说明：
图1为本发明自适应液压支架自动跟机控制方法的流程图；
图2为本发明顺序式自动跟机的移架推溜的一种实施例示意图；
图3为本发明分组式自动跟机的移架推溜的一种实施例示意图；
图4为本发明分组式自动跟机的的一种实施例控制流程图。
具体实施方式
如图1至图4所示，本发明为解决因采煤机割煤速度过快或者过慢时对生产安全和生产效率所产生的影响，提供了一种自适应的液压支架自动跟机控制方法，其基本原理是：由于不同的工作面液压支架动作的数量、快慢皆有不同，造成自动跟机的动作周期也不同，所以根据自动跟机动作周期计算出一个与之匹配的最大采煤机牵引速度V，V=液压支架宽度/自动跟机动作周期。如图1所示，包括如下步骤：
首先根据不同工作面液压支架动作的数量和自动跟机动作周期计算最大采煤机牵引速度V；
根据最大采煤机牵引速度匹配不同的自动跟机方式，具体步骤如下：
当采煤机割煤速度≤V时，采用顺序式自动跟机进行液压支架的移架和推溜动作；
当采煤机割煤速度＞V时，采用分组式自动跟机进行液压支架的移架和推溜动作。
所述分组式自动跟机是将液压支架设定一定的成组规模，当采煤机每前行一个成组规模距离就会触发一组移架动作，组内按照设定方向自行顺序移架；组与组之间不存在任何关联，可完全独立动作。
所述顺序式自动跟机的步骤如下：
设定采煤机后的移架距离为a架液压支架，移架末尾架与推溜起始架的间隔为b架液压支架，推溜规模为c架液压支架；
设当前采煤机位置处于第n号液压支架，则采煤机后的第n+a号液压支架的支架控制器先接收到移架指令开始移架，第n+a+b号液压支架至第n+a+b+c-1号液压支架的支架控制器接收到推溜指令开始推溜；
当前采煤机位置处于第n-1号液压支架，则采煤机后的第n+a-1号液压支架的支架控制器先接收到移架指令开始移架，第n+a+b-1号液压支架至第n+a+b+c-2号液压支架的支架控制器接收到推溜指令开始推溜；
依次类推，使综采工作面上的液压支架跟随采煤机的运行位置进行相应的移架和推溜动作。
所述分组式自动跟机的步骤如下：
设定采煤机后的移架距离为a架液压支架，移架末尾架与推溜起始架的间隔为b架液压支架，推溜规模为c架液压支架，分组移架的成组规模为l架液压支架，组内移架方向为距离采煤机由近及远开始移架；
设当前采煤机行进到第m号液压支架时，根据采煤机位置监测系统下发移架信号给第m+a号液压支架的支架控制器，第m+a、m+a+l号支架控制器成组，第m+a号液压支架先移架，待第m+a号液压支架移架完成后第m+a+l号液压支架开始移架，待第m+a+l号液压支架移架完成后，第m+a+l+b至m+a+l+b+c-1号支架控制器接收推溜指令进行成组推溜，此组推溜完成后，由于第m+a号液压支架已经移架完成，所以第m+a+l+b-1至m+a+l+b+c-2号支架控制器继续成组推溜；
设采煤机向机头方向继续行进，行进到第m-l号液压支架位置时，根据采煤机位置监测系统下发移架信号给第m-l+a号支架控制器，m-l+a号、m-l+a+1号支架控制器成组，第m-l+a号液压支架先移架，移架完成后第m-l+a+1号液压支架开始移架，等到m-l+a+1号液压支架移架完成后，m-l+a+1+b号至m-l+a+b+c号支架控制器接收推溜指令进行成组推溜，成组推溜完成后，由于m-l+a号液压支架已经移架完成，所以m-l+a+b号至m-l+a+b+c-1号支架继续成组推溜；
如此，采煤机行进到m-2*l号液压支架位置时，m-2*l+a号和m-2*l+a+1号支架控制器成组，m-2*l+a号液压支架移架完成后，m-2*l+a+1号液压支架开始移架；移架完成后，m-2*l+a+1+b号至m-2*l+a+b+c号支架控制器成组执行推溜指令，本组推溜指令执行完成后，m-2*l+a+b号至m-2*l+a+b+c-1号支架控制器继续成组推溜；
以此类推，使综采工作面上的液压支架跟随采煤机的运行位置进行相应的移架和推溜动作。
所述移架距离、移架末尾架与推溜起始架的间隔、推溜规模设置为相同架数，即a=b=c。
所述分组移架的成组规模至少为2架，即l≥2。
所述a=b=c=6。
下面根据具体实施例对本发明的方法进行进一步解释。
当采煤机割煤速度≤V时，自动跟机的方式为顺序式自动跟机，如图2所示。假设当前采煤机位置处于51架，则采煤机后第6架（即57架）电液控制器接收移架指令开始移架，63架到68架控制器接收推溜指令开始推溜。当煤机行进到50架时，56架控制器接收移架指令开始移架，62架到67架控制器接收推溜指令开始推溜。依此类推，液压支架紧跟采煤机运行位置进行相应的移架和推溜动作。
当采煤机割煤速度＞V时，自动跟机的方式自动切换为分组式自动跟机。将液压支架设定一定的成组规模，当采煤机每前行一个“成组规模”距离就会触发一组移架动作。组内按照设定方向自行顺序移架；组与组之间不存在任何关联，可完全独立动作。如此，无需指定或设置移架区域，在采煤机速度加快时自适应地增加移架组数，且理论上不存在速度限制。自动推溜则依然是自动移架完成后再按采煤机行进方向依次顺序进行。这样，在保证不发生相邻两架液压支架同时“空顶”的前提下，可根据采煤机速度多组支架、多架支架同时移架，实现跟机移架速度和跟机推溜速度的大幅提升。
下面对分组式自动跟机原理做简单介绍：如图3所示，设定煤机后移架距离为6架，移架末尾架与推溜起始架的间隔为6架，推溜规模为6架，分组移架的成组规模为2架，组内移架方向为离采煤机由近及远。另外图2需增加一实现条件，因本移架方式无需指定或设置移架区域，假设在第一组启动移架后，在第一组移架过程中采煤机又前进4架支架，如此自适应触发3组液压支架同时移架的条件。
假设当前采煤机行进到55号支架位置，根据采煤机位置监测系统下发移架信号给61号支架控制器，61号、62号支架控制器成组，61号支架先移架，待61号支架移架完成后62号支架开始移架。待62号支架移架完成后。68号至73号支架控制器接收推溜指令进行成组推溜，此组推溜完成后，由于61号支架已经移架完成，所以67至72号支架控制器继续成组推溜；
采煤机向机头方向继续行进，行进到53号支架位置时，根据采煤机位置监测系统下发移架信号给59号支架控制器，59号、60号支架控制器成组，59号支架先移架，移架完成后60号支架开始移架。等到60号支架移架完成后，66号至71号支架控制器接收推溜指令进行成组推溜，成组推溜完成后，由于59号支架已经移架完成，所以65号至70号支架继续成组推溜；
如此，采煤机行进到51号支架位置时，57号和58号支架控制器成组，57号支架移架完成后，58号支架开始移架。移架完成后，64号至69号支架控制器成组执行推溜指令，本组推溜指令执行完成后，63号至68号支架控制器继续成组推溜；
以此类推，其控制流程图如图4所示。
本发明可适应不同采煤机速度从而实现自动跟机，采煤机割煤时的牵引速度不再受限，大大提升了采煤效率。
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 (8)
1.一种自适应的液压支架自动跟机控制方法，其特征在于：包括如下步骤：
首先根据不同工作面液压支架动作的数量和自动跟机动作周期计算最大采煤机牵引速度V；
根据最大采煤机牵引速度匹配不同的自动跟机方式，具体步骤如下：
当采煤机割煤速度≤V时，采用顺序式自动跟机进行液压支架的移架和推溜动作；
当采煤机割煤速度＞V时，采用分组式自动跟机进行液压支架的移架和推溜动作。
2.根据权利要求1所述的一种自适应的液压支架自动跟机控制方法，其特征在于：所述最大采煤机牵引速度V=液压支架宽度/自动跟机动作周期。
3.根据权利要求2所述的一种自适应的液压支架自动跟机控制方法，其特征在于：所述分组式自动跟机是将液压支架设定一定的成组规模，当采煤机每前行一个成组规模距离就会触发一组移架动作，组内按照设定方向自行顺序移架；组与组之间不存在任何关联，可完全独立动作。
4.根据权利要求2所述的一种自适应的液压支架自动跟机控制方法，其特征在于：所述顺序式自动跟机的步骤如下：
设定采煤机后的移架距离为a架液压支架，移架末尾架与推溜起始架的间隔为b架液压支架，推溜规模为c架液压支架；
设当前采煤机位置处于第n号液压支架，则采煤机后的第n+a号液压支架的支架控制器先接收到移架指令开始移架，第n+a+b号液压支架至第n+a+b+c-1号液压支架的支架控制器接收到推溜指令开始推溜；
当前采煤机位置处于第n-1号液压支架，则采煤机后的第n+a-1号液压支架的支架控制器先接收到移架指令开始移架，第n+a+b-1号液压支架至第n+a+b+c-2号液压支架的支架控制器接收到推溜指令开始推溜；
依次类推，使综采工作面上的液压支架跟随采煤机的运行位置进行相应的移架和推溜动作。
5.根据权利要求3所述的一种自适应的液压支架自动跟机控制方法，其特征在于：所述分组式自动跟机的步骤如下：
设定采煤机后的移架距离为a架液压支架，移架末尾架与推溜起始架的间隔为b架液压支架，推溜规模为c架液压支架，分组移架的成组规模为l架液压支架，组内移架方向为距离采煤机由近及远开始移架；
设当前采煤机行进到第m号液压支架时，根据采煤机位置监测系统下发移架信号给第m+a号液压支架的支架控制器，第m+a、m+a+l号支架控制器成组，第m+a号液压支架先移架，待第m+a号液压支架移架完成后第m+a+l号液压支架开始移架，待第m+a+l号液压支架移架完成后，第m+a+l+b至m+a+l+b+c-1号支架控制器接收推溜指令进行成组推溜，此组推溜完成后，由于第m+a号液压支架已经移架完成，所以第m+a+l+b-1至m+a+l+b+c-2号支架控制器继续成组推溜；
设采煤机向机头方向继续行进，行进到第m-l号液压支架位置时，根据采煤机位置监测系统下发移架信号给第m-l+a号支架控制器，m-l+a号、m-1+a+1号支架控制器成组，第m-l+a号液压支架先移架，移架完成后第m-1+a+1号液压支架开始移架，等到m-1+a+1号液压支架移架完成后，m-l+a+b+1号至m-l+a+b+c号支架控制器接收推溜指令进行成组推溜，成组推溜完成后，由于m-l+a号液压支架已经移架完成，所以m-l+a+b号至m-l+a+b+c-1号支架继续成组推溜；
如此，采煤机行进到m-2*l号液压支架位置时，m-2*l+a号和m-2*l+a+1号支架控制器成组，m-2*l+a号液压支架移架完成后，m-2*l+a+1号液压支架开始移架；移架完成后，m-2*l+a+1+b号至m-2*l+a+b+c号支架控制器成组执行推溜指令，本组推溜指令执行完成后，m-2*l+a+b号至m-2*l+a+b+c-1号支架控制器继续成组推溜；
以此类推，使综采工作面上的液压支架跟随采煤机的运行位置进行相应的移架和推溜动作。
6.根据权利要求4或5所述的一种自适应的液压支架自动跟机控制方法，其特征在于：所述移架距离、移架末尾架与推溜起始架的间隔、推溜规模设置为相同架数，即a=b=c。
7.根据权利要求5所述的一种自适应的液压支架自动跟机控制方法，其特征在于：所述分组移架的成组规模至少为2架，即l≥2。
8.根据权利要求6所述的一种自适应的液压支架自动跟机控制方法，其特征在于：所述a=b=c=6。
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| CN202310292258.2A CN116181391A (zh) | 2023-03-23 | 2023-03-23 | 一种自适应的液压支架自动跟机控制方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115437248A (zh) * | 2022-08-16 | 2022-12-06 | 煤炭科学研究总院有限公司 | 基于深度q学习算法的设备运行控制方法、装置及设备 |
| CN118391080A (zh) * | 2024-06-27 | 2024-07-26 | 徐州华东机械有限公司 | 一种极薄煤层液压支架集群移架规划方法及系统 |
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2023
- 2023-03-23 CN CN202310292258.2A patent/CN116181391A/zh active Pending
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| CN115437248B (zh) * | 2022-08-16 | 2024-07-30 | 煤炭科学研究总院有限公司 | 基于深度q学习算法的设备运行控制方法、装置及设备 |
| CN118391080A (zh) * | 2024-06-27 | 2024-07-26 | 徐州华东机械有限公司 | 一种极薄煤层液压支架集群移架规划方法及系统 |
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