CN117823152A - 煤矿综采工作面内采煤机控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种煤矿综采工作面内采煤机控制方法，涉及智能化采煤工作面技术领域。其中，该方法包括：获取煤矿综采工作面内采煤机的目标信息，其中，采煤机的预设位置处设置了定位标签，目标信息用于表示采煤机的位置信息和运动信息；基于目标信息控制采煤机的运动行为。本发明解决了相关技术仅采用摄像头，无法对煤矿综采工作面进行全方位地监测，导致煤矿开采过程中设备运行安全性差、自动化程度低的技术问题。

Description

煤矿综采工作面内采煤机控制方法

技术领域

本发明涉及智能化采煤工作面领域，具体而言，涉及一种煤矿综采工作面内采煤机控制方法。

背景技术

随着煤矿智能化的快速发展与综采工作面一体化控制系统关键技术的提出，为了保障人员与设备安全并提高生产效率，基于快速更新迭代的煤矿综采设备、智能感知技术、数据分析技术和通信技术，未来的煤矿综采工作面中将趋向于少人化、甚至无人化，煤矿综采工作面中的设备也将从人员现场控制和人员远程控制逐渐发展到基于人工智能系统的全自动化运行。

而制约综采工作面实现设备全自动化运行的关键在于获取信息的传感数据种类单一。目前现有的综采工作面中多配套使用摄像头，但基于摄像头采集的二维图像信息不包含深度信息，因此无法还原综采工作面中设备的空间分布情况和综采工作面的地质结构特征，实现对煤矿综采工作面进行全方位地监测，增加了煤矿开采过程中设备运行的安全隐患。

发明内容

本发明实施例提供了一种煤矿综采工作面内采煤机控制方法，以至少解决相关技术仅采用摄像头，无法对煤矿综采工作面进行全方位地监测，导致矿开采过程中设备运行安全性差、自动化程度低的技术问题。

根据本发明其中一实施例，提供了一种煤矿综采工作面内采煤机控制方法，包括：

获取煤矿综采工作面内采煤机的目标信息，其中，采煤机的预设位置处设置了定位标签，目标信息用于表示采煤机的位置信息和运动信息；基于目标信息控制采煤机的运动行为。

可选地，目标信息包括目标位置和目标运动数据，获取煤矿综采工作面内采煤机的目标信息包括：获取采煤机的目标位置；基于目标位置确定目标运动数据，其中，目标运动数据包括采煤机的运动方向和运动速度。

可选地，获取采煤机的目标位置包括：基于摄像头获取煤矿综采工作面内的二维图像信息，其中，二维图像信息包括煤矿综采工作面内的煤层厚度和煤层倾斜角度；基于激光雷达获取煤矿综采工作面内的三维图像信息，其中，三维图像信息包括煤矿综采工作面内煤层中矸石的空间分布信息、煤矿综采工作面内工作设备的空间相对位置与工作状态；基于超宽带定位基站和定位标签获取预设位置的位置信息，其中，二维图像信息、三维图像信息和预设位置的位置信息均携带时间戳；基于二维图像信息、所述三维图像信息和预设位置的位置信息确定目标位置。

可选地，该方法还包括：获取矸石信息，其中，矸石信息包括煤层中矸石的位置信息和状态信息；基于目标信息和矸石信息控制采煤机的运动行为。

可选地，获取矸石信息包括：基于二维图像信息和三维图像信息确定矸石信息。

可选地，基于目标信息和矸石信息控制采煤机的运动行为包括：基于目标信息和矸石信息确定运动信息，其中，运动信息包括第一运动信息和第二运动信息；响应于运动信息为第一运动信息，生成第一控制指令，其中，第一控制指令用于控制采煤机避开矸石和/或工作设备进行开采，第一控制指令基于以太网传输；或者，响应于运动信息为第二运动信息，生成第二控制指令，其中，第二控制指令用于控制采煤机对矸石进行切割，第二控制指令基于以太网传输；基于第一控制指令或第二控制指令控制采煤机的运动行为。

可选地，该方法还包括：基于目标信息控制采煤机预设范围内的摄像头、激光雷达和超宽带定位基站处于开启状态。

可选地，本发明实施例提供了一种煤矿综采工作面内采煤机控制系统，包括：深度感知摄像定位仪、采煤机和集控主机，其中，深度感知摄像定位仪包括摄像头、激光雷达和超宽带定位基站，深度感知摄像定位仪用于确定煤矿综采工作面内的二维图像信息、煤矿综采工作面内的三维图像信息和采煤机的位置信息，采煤机的预设位置处设置了超宽带定位标签，集控主机用于接收并处理深度感知摄像定位仪基于以太网传输的传感数据，以及基于以太网向采煤机下发控制指令，控制指令用于控制采煤机的运动行为。

根据本发明其中一实施例，还提供了一种煤矿综采工作面内采煤机控制装置，包括：

获取模块，用于获取煤矿综采工作面内采煤机的目标信息，其中，采煤机的预设位置处设置了定位标签，目标信息用于表示采煤机的位置信息和运动信息；控制模块，用于基于目标信息控制采煤机的运动行为。

可选地，获取模块还用于获取采煤机的目标位置；基于目标位置确定目标运动数据，其中，目标运动数据包括采煤机的运动方向和运动速度。

可选地，获取模块还用于基于摄像头获取煤矿综采工作面内的二维图像信息，其中，二维图像信息包括煤矿综采工作面内的煤层厚度和煤层倾斜角度；基于激光雷达获取煤矿综采工作面内的三维图像信息，其中，三维图像信息包括煤矿综采工作面内煤层中矸石的空间分布信息、煤矿综采工作面内工作设备的空间相对位置与工作状态；基于超宽带定位基站和定位标签获取预设位置的位置信息，其中，二维图像信息、三维图像信息和预设位置的位置信息均携带时间戳；基于二维图像信息、所述三维图像信息和预设位置的位置信息确定目标位置。

可选地，获取模块还用于获取矸石信息，其中，矸石信息包括煤层中矸石的位置信息和状态信息；基于目标信息和矸石信息控制采煤机的运动行为。

可选地，获取模块还用于基于二维图像信息和三维图像信息确定矸石信息。

可选地，控制模块还用于基于目标信息和矸石信息确定运动信息，其中，运动信息包括第一运动信息和第二运动信息；响应于运动信息为第一运动信息，生成第一控制指令，其中，第一控制指令用于控制采煤机避开矸石和/或工作设备进行开采，第一控制指令基于以太网传输；或者，响应于运动信息为第二运动信息，生成第二控制指令，其中，第二控制指令用于控制采煤机对矸石进行切割，第二控制指令基于以太网传输；基于第一控制指令或第二控制指令控制采煤机的运动行为。

可选地，该装置还包括：开启模块，用于基于目标信息控制采煤机预设范围内的摄像头、激光雷达和超宽带定位基站处于开启状态。

根据本发明其中一实施例，还提供了一种计算机可读存储介质，存储介质中存储有计算机程序，其中，计算机程序被设置为在计算机或处理器上运行时，执行上述任一项中的煤矿综采工作面内采煤机控制方法。

根据本发明其中一实施例，还提供了一种电子装置，包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，处理器被设置为运行计算机程序以执行上述任一项中的煤矿综采工作面内采煤机控制方法。

在本发明实施例中，通过获取煤矿综采工作面内采煤机的目标信息，其中，采煤机的预设位置处设置了定位标签，目标信息用于表示采煤机的位置信息和运动信息；基于目标信息控制采煤机的运动行为，达到了煤层开采过程中基于深度感知摄像定位仪中的摄像头、激光雷达和超宽带定位基站分别获取煤矿综采工作面内的二维图像信息、煤矿综采工作面内的三维图像信息和采煤机上定位标签的位置信息，控制采煤机的运动行为，完成煤矿开采的目的，从而实现了保证人员与设备安全，提高煤矿开采自动化程度的技术效果，进而解决了相关技术仅采用摄像头，无法对煤矿综采工作面进行全方位地监测，导致矿开采过程中设备运行安全性差、自动化程度低的技术问题。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明其中一实施例的煤矿综采工作面内采煤机控制方法的流程图；

图2是根据本发明其中一实施例的煤矿综采工作面内采煤机控制系统组成图；

图3是根据本发明其中一实施例的深度感知摄像定位仪的组成图；

图4是根据本发明其中一实施例的系统设备安装及布置的示意图；

图5是根据本发明其中一实施例的煤矿综采工作面内采煤机控制装置的结构框图。

具体实施方式

为了便于理解，示例性地给出了部分与本发明实施例相关概念的说明以供参考。

如下所示：

薄煤层：煤层中厚度较薄的部分，通常厚度在数厘米至数十厘米之间。薄煤层通常含有较少的煤质和煤炭资源，开采难度较大。

矸石层：煤层中夹杂着的矿石、岩石等杂质层。矸石层通常对煤炭开采造成障碍，需要进行清除或者处理。

煤层：地层中含有煤炭资源的层状岩石。煤层是煤炭资源的主要来源，通过煤炭开采可以获取煤炭资源。

液压支架：一种用于支撑重物的设备，通过液压系统来提供支撑力，通常由液压缸、支撑柱、液压泵和控制阀等组件组成。在煤矿采集领域的作用是支撑和稳定矿井顶板，以确保矿工在进行采煤作业时的安全。液压支架能够调节高度和倾斜角度，适应不同矿层的采煤需求，保证矿井的稳定性和安全性。

采空区：在采煤过程中，矿工采集完煤炭后所留下的空隙地带，往往是煤矿中的空洞，煤炭被采走后，地下的岩层和土壤会因为失去支撑而发生塌陷，形成采空区。采空区对矿井的稳定性和安全性会造成影响，因此需要及时采取支护措施来防止地质灾害的发生。

超宽带(Ultra-Wideband,UWB)定位技术：一种无线通信技术，使用超宽带信号进行高精度的距离测量，由于UWB信号的带宽非常宽(通常大于500MHz)，因此具有高时间分辨率，可以用于实现厘米级的定位精度。UWB定位技术具备高精度、低功耗、高穿透能力和抗干扰能力强的特点，主要应用于需要高精度定位的场合。

激光雷达(Light Detection and Ranging,LiDAR)技术：一种远程感测技术，使用光(通常是激光)来测量目标与传感器之间的距离。激光发射器发射一束狭窄的激光脉冲；激光脉冲撞击目标物体并被反射回来被探测器接收；通过测量激光脉冲发射和接收之间的时间差，计算出激光到目标物体的距离；基于收集的数据生成高精度三维图像。

以太网：一种局域网技术，用于在局域网内进行数据通信。以太网使用一种称为CSMA/CD(载波监听多路访问/碰撞检测)的协议来管理数据传输，使用双绞线或光纤作为传输介质，包括10Mbps、100Mbps、1Gbps和更高速度。

煤矿综采工作面：在煤矿开采过程中，使用综合采掘技术对煤矿进行综合采掘的工作面。综采工作面通常包括煤矿的进风和出风巷道、支护和支架设备、采煤机和运输设备等。综采工作面的开采工作需要对煤矿地质条件、煤层厚度、煤矿水文地质条件等进行综合分析和设计，并采用适当的采掘方法和设备进行开采作业。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。在本实施例的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

根据本发明其中一实施例，提供了一种采煤机控制方法的实施例，需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

该方法实施例可以在包含存储器和处理器的电子装置、类似的控制装置或者系统中执行。以电子装置为例，电子装置可以包括一个或多个处理器和用于存储数据的存储器。可选地，上述电子装置还可以包括用于通信功能的通信设备以及显示设备。本领域普通技术人员可以理解，上述结构描述仅为示意，其并不对上述电子装置的结构造成限定。例如，电子装置还可包括比上述结构描述更多或者更少的组件，或者具有与上述结构描述不同的配置。

处理器可以包括一个或多个处理单元。例如：处理器可以包括中央处理器(central processing unit，CPU)、图形处理器(graphics processing unit，GPU)、数字信号处理(digital signal processing，DSP)芯片、微处理器(microcontroller unit，MCU)、可编程逻辑器件(field－programmable gate array，FPGA)、神经网络处理器(neural-network processing unit，NPU)、张量处理器(tensor processing unit，TPU)、人工智能(artificial intelligent，AI)类型处理器等的处理装置。其中，不同的处理单元可以是独立的部件，也可以集成在一个或多个处理器中。在一些实例中，电子装置也可以包括一个或多个处理器。

存储器可用于存储计算机程序，例如存储本发明实施例中的采煤机控制方法对应的计算机程序，处理器通过运行存储在存储器内的计算机程序，从而实现上述的采煤机控制方法。存储器可包括高速随机存储器，还可包括非易失性存储器，如一个或者多个磁性存储装置、闪存、或者其他非易失性固态存储器。在一些实例中，存储器可进一步包括相对于处理器远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至电子装置。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

通信设备用于经由一个网络接收或者发送数据。上述的网络具体实例可包括移动终端的通信供应商提供的无线网络。在一个实例中，通信设备包括一个网络适配器(network interface controller，NIC)，其可通过基站与其他网络设备相连从而可与互联网进行通讯。在一个实例中，通信设备可以为射频(radio frequency，RF)模块，其用于通过无线方式与互联网进行通讯。

显示设备可以例如触摸屏式的液晶显示器(liquid crystal display，LCD)和触摸显示器(也被称为“触摸屏”或“触摸显示屏”)。该液晶显示器可使得用户能够与移动终端的用户界面进行交互。在一些实施例中，上述移动终端具有图形用户界面(graphical userinterface，GUI)，用户可以通过触摸触敏表面上的手指接触和/或手势来与GUI进行人机交互，此处的人机交互功能可选的包括如下交互：创建网页、绘图、文字处理、制作电子文档、游戏、视频会议、即时通信、收发电子邮件、通话界面、播放数字视频、播放数字音乐和/或网络浏览等、用于执行上述人机交互功能的可执行指令被配置/存储在一个或多个处理器可执行的计算机程序产品或可读存储介质中。

在本实施例中提供了一种运行于电子装置的采煤机控制方法，图1是根据本发明其中一实施例的煤矿综采工作面内采煤机控制方法的流程图，如图1所示，该流程包括如下步骤：

步骤S101、获取煤矿综采工作面内采煤机的目标信息，其中，采煤机的预设位置处设置了定位标签，目标信息用于表示采煤机的位置信息和运动信息。

步骤S102、基于目标信息控制采煤机的运动行为。

采煤机的目标信息可以为煤矿综采工作面内采煤机的位置信息和运动信息，位置信息可以理解为采煤机的实时位置，运动信息可以理解为采煤机执行开采工作的实时运行状态，例如采煤机的截割速度、截割深度、牵引速度、牵引方向等信息，用于定位综采工作面内采煤机的精准位置，获取采煤机的实时运行状态信息。

其中，预设位置可以为采煤机前后滚筒中心点和机身关键部件，定位标签可以为超宽带标签，超宽带标签是一种利用超宽带技术的无线通信标签，可以用于定位、跟踪和识别物体或个体，通过发送和接收超宽带信号来实现精确的定位和跟踪功能，通常用于室内定位、物流管理、安全监控等领域。

示例性地，本实施例提出的采煤机控制方法首先获取煤矿综采工作面内采煤机的目标信息，目标信息包括采煤机运动信息、滚筒与机身轮廓的精准位置获取，并为采煤机的前后滚筒中心点和机身关键部件位置布置了超宽带标签。获取到信息之后，根据采煤机目标信息控制采煤机的运动行为，运动行为可以理解为利用机械装置以合适操作对煤矿进行开采和切割的过程。

基于上述步骤，通过获取煤矿综采工作面内采煤机的目标信息，其中，采煤机的预设位置处设置了定位标签，目标信息用于表示采煤机的位置信息和运动信息；基于目标信息控制采煤机的运动行为。采用上述方法，获取采煤机目标信息后，基于目标信息控制采煤机的运动行为，达到了煤层开采过程中基于深度感知摄像定位仪中的摄像头、激光雷达和超宽带定位基站分别获取煤矿综采工作面内的二维图像信息、煤矿综采工作面内的三维图像信息和采煤机上定位标签的位置信息，控制采煤机的运动行为，完成煤矿开采的目的，从而实现了保证人员与设备安全，提高煤矿开采自动化程度的技术效果，进而解决了相关技术仅采用摄像头，无法对煤矿综采工作面进行全方位地监测，导致矿开采过程中设备运行安全性差、自动化程度低的技术问题。

可选地，在步骤S101中，目标信息包括目标位置和目标运动数据，获取煤矿综采工作面内采煤机的目标信息包括可以包括以下执行步骤：

步骤S1011、获取采煤机的目标位置。

步骤S1012、基于目标位置确定目标运动数据，其中，目标运动数据包括采煤机的运动方向和运动速度。

目标位置可以为采煤机所在的实时位置，目标运动数据可以为采煤机在目标位置下的运动数据，包括采煤机的运动方向和运动速度，其中，运动方向和运动速度可以理解为采煤机在目标位置下的牵引方向和牵引速度，用来确定采煤机的实时位置和执行煤矿开采工作的实时运行状态。

示例性地，目标信息包括目标位置和目标运动数据，获取采煤机的目标信息首先获取采煤机当前的实时位置信息，进而根据目标的位置信息确定采煤机当前执行开采工作的实时运动方向和运动速度等运动数据。

可选地，在步骤S1011中，获取采煤机的目标位置包括可以包括以下执行步骤：

步骤S10111、基于摄像头获取煤矿综采工作面内的二维图像信息，其中，二维图像信息包括煤矿综采工作面内的煤层厚度和煤层倾斜角度。

步骤S10112、基于激光雷达获取煤矿综采工作面内的三维图像信息，其中，三维图像信息包括煤矿综采工作面内煤层中矸石的空间分布信息、煤矿综采工作面内工作设备的空间相对位置与工作状态。

步骤S10113、基于超宽带定位基站和定位标签获取预设位置的位置信息，其中，二维图像信息、三维图像信息和预设位置的位置信息均携带时间戳。

步骤S10114、基于二维图像信息、三维图像信息和预设位置的位置信息确定目标位置。

其中，煤矿综采工作面内的二维图像信息可以为综采工作面中的地质结构特征，包括煤层厚度(煤层的垂直厚度)、煤层倾斜角度(煤层与水平面的夹角)。

煤矿综采工作面内的三维图像信息可以包括煤矿综采工作面内煤层中矸石的空间分布信息、煤矿综采工作面内工作设备的空间相对位置与工作状态，例如采煤机、液压支架、刮板输送机等设备的空间位置和工作状态。

超宽带定位设备可以理解为一种利用超宽带技术进行定位的设备。超宽带定位设备可以通过接收和分析超宽带信号来确定目标的位置，精度高且不受环境干扰。

示例性地，深度感知摄像定位仪是一种通过使用深度感知技术，能够感知物体之间距离和空间位置的摄像定位设备。深度感知摄像定位仪由摄像头、激光雷达和超宽带定位基站组合。基于摄像头的视觉拍摄能力、激光雷达的深度感知能力和超宽带的精准定位能力，可以通过摄像头获取煤矿综采工作面高清视场内的二维图像信息，通过激光雷达设备获取煤矿综采工作面视场内的三维图像信息，基于超宽带定位设备和定位标签可以精准获取采煤机预设位置的位置信息。基于综采工作面内的二维图像信息和三维图像信息可以发现综采工作面中设备故障或采煤机与其他设备的碰撞风险。需要说明的是，二维图像、三维图像与预设位置的位置信息均为实时采集，均携带有时间戳，通过对含有时间戳的二维图像信息、三维图像信息和预设位置的位置信息数据实时处理可以实现对煤矿综采工作面进行全方位地监测，进而判断采煤机的目标位置。

可选地，在步骤S1011中，该方法还包括：

步骤S10115、获取矸石信息，其中，矸石信息包括煤层中矸石的位置信息和状态信息。

步骤S10116、基于目标信息和矸石信息控制采煤机的运动行为。

煤层地质不稳定，结构较复杂，矸石层与煤层交替出现，因此煤层开采难度大，矸石与煤层常掺杂在一起，煤层中夹杂着较多的岩石碎屑或矿物颗粒。在煤矿开采过程中，矸石层可能会对煤矿的开采和利用产生影响，矸石层的存在可能增加开采成本，降低煤炭品质，甚至影响矿井的安全性。因此，在煤炭开采过程中，通常会对矸石层进行评估和处理，以确保煤矿的高效开采和利用。

在矸石信息中，煤层中矸石的位置信息可以理解为矸石在煤层中的位置，煤层中矸石的状态信息可以理解为在煤矿开采的过程中对矸石的处理方式，即确定开采时需要对矸石进行切割还是避开。

本实施例提出方法同时获取矸石信息，进而确定矸石所在位置信息和状态信息，并基于目标信息和矸石信息控制采煤机的的运动行为，例如避开矸石进行开采，或者调整采煤机的截割速度、截割深度、牵引速度、牵引方向等工作参数进行切割，即检测到煤层状态后可以控制采煤机执行相应的运动行为。

可选地，在步骤S10115中，获取矸石信息可以包括：基于二维图像信息和三维图像信息确定矸石信息。

示例性地，基于摄像头的视觉拍摄能力以及激光雷达的深度感知能力获取综采工作面高清视场内的二维图像和三维图像，进而确定矸石的位置信息和状态信息。

可选地，在步骤S10116中，基于目标信息和矸石信息控制采煤机的运动行为包括执行以下步骤：

步骤S101161、基于目标信息和矸石信息确定运动信息，其中，运动信息包括第一运动信息和第二运动信息。

步骤S101162、响应于运动信息为第一运动信息，生成第一控制指令，其中，第一控制指令用于控制采煤机避开矸石和/或工作设备进行开采，第一控制指令基于以太网传输；

步骤S101163、响应于运动信息为第二运动信息，生成第二控制指令，其中，第二控制指令用于控制采煤机对矸石进行切割，第二控制指令基于以太网传输。

步骤S101164、基于第一控制指令或第二控制指令控制采煤机的运动行为。

其中，运动信息可以为采煤机开采动作，包括第一运动信息和第二运动信息。第一运动信息可以理解为采煤机避开矸石和/或所述工作设备进行开采，例如基于获取的二维图像信息与三维图像信息，获取到综采工作面中的采煤机与无法切割的矸石、其他设备空间上有发生碰撞的趋势，或综采工作面中的关键设备处于故障状态，则采煤机停止动作或者控制采煤机避开矸石和/或所述工作设备进行开采。

第二运动信息可以理解为采煤机对矸石进行切割，例如基于二维图像与三维图像信息获取煤层厚度、煤层倾斜角度、矸石在煤层中的分布情况，无论是何种厚度的煤层，在一些特殊的地质环境条件下，都会出现夹矸的情况。在含硫化铁结核和坚硬夹矸的薄煤层中，采煤机需要强行切割以保证后续的顺利开采；在大倾角的煤层开采过程中，需要通过割顶板或割底板的方式来使采煤机和液压支架较为平稳的通过此区域；在厚煤层中，可能会出现不规则的块状、条带状或夹层形式的矸石。由于矸石的硬度要高于煤，因此若基于二维图像信息与三维图像信息发现上述情况，需要快速调整采煤机的工作参数(截割速度、截割深度、牵引速度、牵引方向等)，以使其顺利通过此区域，避免损坏设备，产生严重的生产安全事故。控制指令可以理解为基于传感器数据需要对采煤机工作参数进行调整的情况下，会通过以太网向将实时计算结果以控制信号的形式下发至采煤机控制采煤机的运动行为。

示例性地，获取目标信息和矸石信息后确定运动信息，当运动信息为第一运动信息时，生成第一控制指令，第一控制指令通过以太网向采煤机传输避开矸石和/或所述工作设备进行开采；当运动信息为第二运动信息时，生成第二控制指令，第二控制指令通过以太网向采煤机传输对矸石进行切割的控制信号，基于第一控制指令或第二控制指令控制采煤机的运动行为。

可选地，该方法还包括：基于目标信息控制采煤机预设范围内的摄像头、激光雷达和超宽带定位基站处于开启状态。

示例性地，基于采煤机的位置、运动方向和运动速度，以太网传输的对应编号的深度感知摄像定位仪下发控制指令以实现在采煤机前后的一定距离范围内深度感知摄像定位仪中的摄像头、激光雷达和超宽带定位设备均处于开启状态，即保持持续工作状态。

可选地，本发明的实施例还提供了一种煤矿综采工作面内采煤机控制系统，该系统用于执行上述任一项方法实施例中的步骤。采煤机控制系统包括深度感知摄像定位仪、采煤机和集控主机，其中，深度感知摄像定位仪包括摄像头、激光雷达和超宽带定位基站，深度感知摄像定位仪用于确定煤矿综采工作面内的二维图像信息、煤矿综采工作面内的三维图像信息和采煤机的位置信息，采煤机的预设位置处设置了超宽带定位标签，集控主机用于接收并处理深度感知摄像定位仪基于以太网传输的传感数据，以及基于以太网向采煤机下发控制指令，控制指令用于控制采煤机的运动行为。

示例性地，煤矿综采工作面内采煤机控制系统通过深度感知摄像定位仪(包括摄像头、激光雷达和超宽带定位基站)，基于深度感知摄像定位仪中的摄像头获取煤矿综采工作面内的二维图像信息，基于深度感知摄像定位仪中的激光雷达获取煤矿综采工作面内的三维图像信息，基于深度感知摄像定位仪中的超宽带定位基站获取采煤机上定位标签的位置信息，上述信息通过以太网从深度感知摄像定位仪传输至集控主机，集控主机完成信息的分析后将控制信号通过以太网传输至采煤机，控制信号实现对采煤机的运动控制。

图2是根据本发明其中一实施例的煤矿综采工作面内采煤机控制系统组成图，如图2所示，该系统包括集控主机、采煤机以及深度感知摄像定位仪，深度感知摄像定位仪与集控主机、采煤机与集控主机之间将采用以太网进行连接。深度感知摄像仪需要向集控主机上传包括二维图像、三维图像和设备定位信息数据，且采煤机移动速度较高，即在较短时间内综采工作面内设备的运行情况就会发生快速的变化。因此对上行数据与下行数据均需要提出较高的实时性要求。以太网需要尽可能做到时间同步、确定性传输和低延迟传输的特点。以太网通信的传输速度可以为10Mbps、100Mbps、1000Mbps、10Gbps或者更高，此处不予限制，传输介质可以为双绞线、光纤或同轴电缆等，具体传输介质根据实际情况而定，此处不予限制。采煤机，借助两组切割滚筒来执行割煤作业；集控主机，负责实时接收并处理深度感知摄像定位仪与采煤机上传的传感数据，可将二维图像、三维图像和采煤机关键部件精准位置进行融合分析，向深度感知摄像定位仪与采煤机下发控制信号。同时负责规划并执行该系统设备的整体运行时序，即协同控制深度感知摄像定位仪和采煤机在工作时的时序。

需要说明的是，将获取二维图像、三维图像以及预设位置的位置信息功能融合在一个系统中的原因是：薄煤层对空间非常敏感，设备尺寸应尽可能小，将多种传感功能融合于一个设备，公用防爆外壳、数据传输与供电线，不仅可以减少尺寸还可以减少实体线缆；摄像头可以获取高清视场内的二维图像信息，激光雷达可以获取视场内的三维图像信息，基于多个超宽带定位基站构成的网络可以精准获取采煤机关键部件的位置信息和各个深度感知摄像定位仪的位置信息，实现对综采工作面进行全方位地监测，并基于传感数据可以协助集控主机来控制采煤机的动作。

图3是根据本发明其中一实施例的深度感知摄像定位仪的组成图，如图3所示，深度感知摄影定位仪包括摄像头、激光雷达和超宽带定位基站，控制模块发出控制信号传输给摄像头、激光雷达和超宽带定位基站，通过摄像头的视觉拍摄能力、激光雷达的深度感知能力和超宽带的精准定位能力，可以由通信模块(通信链路，即深度感知摄像定位仪与集控主机、采煤机与集控主机之间采用以太网进行连接)获取传感信号表示的二维图像、三维图像和采煤机关键部件的准确位置。其中，深度感知摄像定位仪中的摄像头、激光雷达和超宽带定位基站均是受控开启的。通信模块获取到传感信号后得到预测结果，反作用于控制模块发送控制指令控制采煤机的运动行为。

图4是根据本发明其中一实施例的系统设备安装及布置的示意图，如图4所示，本申请实施例的系统包括深度感知摄像定位仪、超宽带基站信号、超宽带定位卡、以太网、集控主机、煤壁、采空区、采煤机与液压支架。采空区上布置相邻的液压支架，支撑和稳定矿井顶板，深度感知摄像定位仪间隔部署在液压支架上，确保能够覆盖矿洞内所有空间，放置多组超宽带定位卡接收超宽带基站信号获取精准位置信息，该信号同时决定了摄像头与激光雷达的视场。集控主机与深度感知摄像定位仪、集控主机与采煤机之间采用以太网进行连接，控制采煤移动方向和采煤方向。

在本发明实施例中，通过获取煤矿综采工作面内采煤机的目标信息，其中，采煤机的预设位置处设置了定位标签，目标信息用于表示采煤机的位置信息和运动信息；基于目标信息控制采煤机的运动行为，达到了煤层开采过程中基于深度感知摄像定位仪中的摄像头、激光雷达和超宽带定位基站分别获取煤矿综采工作面内的二维图像信息、煤矿综采工作面内的三维图像信息和采煤机上定位标签的位置信息，控制采煤机的运动行为，完成煤矿开采的目的，从而实现了保证人员与设备安全，提高煤矿开采自动化程度的技术效果，进而解决了相关技术仅采用摄像头，无法对煤矿综采工作面进行全方位地监测，导致矿开采过程中设备运行安全性差、自动化程度低的技术问题。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到根据上述实施例的方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

在本实施例中还提供了一种煤矿综采工作面内采煤机控制装置，该装置用于实现上述实施例及优选实施方式，已经进行过说明的不再赘述。如以下所使用的，术语“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。

图5是根据本发明其中一实施例的煤矿综采工作面内采煤机控制装置的结构框图，如图5所示，以煤矿综采工作面内采煤机控制装置500进行示例，该装置包括：获取模块501，用于获取煤矿综采工作面内采煤机的目标信息，其中，采煤机的预设位置处设置了定位标签，目标信息用于表示采煤机的位置信息和运动信息；控制模块502，用于基于目标信息控制采煤机的运动行为。

可选地，获取模块501还用于获取采煤机的目标位置；基于目标位置确定目标运动数据，其中，目标运动数据包括采煤机的运动方向和运动速度。

可选地，获取模块501还用于基于摄像头获取煤矿综采工作面内的二维图像信息，其中，二维图像信息包括煤矿综采工作面内的煤层厚度和煤层倾斜角度；基于激光雷达获取煤矿综采工作面内的三维图像信息，其中，三维图像信息包括煤矿综采工作面内煤层中矸石的空间分布信息、煤矿综采工作面内工作设备的空间相对位置与工作状态；基于超宽带定位基站和定位标签获取预设位置的位置信息，其中，二维图像信息、三维图像信息和预设位置的位置信息均携带时间戳；基于二维图像信息、所述三维图像信息和预设位置的位置信息确定目标位置。

可选地，获取模块501还用于获取矸石信息，其中，矸石信息包括煤层中矸石的位置信息和状态信息；基于目标信息和矸石信息控制采煤机的运动行为。

可选地，获取模块501还用于基于二维图像信息和三维图像信息确定矸石信息。

可选地，控制模块502还用于基于目标信息和矸石信息确定运动信息，其中，运动信息包括第一运动信息和第二运动信息；响应于运动信息为第一运动信息，生成第一控制指令，其中，第一控制指令用于控制采煤机避开矸石和/或工作设备进行开采，第一控制指令基于以太网传输；或者，响应于运动信息为第二运动信息，生成第二控制指令，其中，第二控制指令用于控制采煤机对矸石进行切割，第二控制指令基于以太网传输；基于第一控制指令或第二控制指令控制采煤机的运动行为。

可选地，该装置还包括：开启模块，用于基于目标信息控制采煤机预设范围内的摄像头、激光雷达和超宽带定位基站处于开启状态。

需要说明的是，上述各个模块是可以通过软件或硬件来实现的，对于后者，可以通过以下方式实现，但不限于此：上述模块均位于同一处理器中；或者，上述各个模块以任意组合的形式分别位于不同的处理器中。

本发明的实施例还提供了一种计算机可读存储介质，该存储介质中存储有计算机程序，其中，该计算机程序被设置为在计算机或处理器上运行时，执行上述任一项中的煤矿综采工作面内采煤机控制方法实施例中的步骤。

可选地，在本实施例中，上述计算机可读存储介质可以被设置为存储用于执行以下步骤的计算机程序：

步骤S101、获取煤矿综采工作面内采煤机的目标信息；

步骤S102、基于目标信息控制采煤机的运动行为。

可选地，在本实施例中，上述计算机可读存储介质可以包括但不限于：U盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储计算机程序的介质。

本发明的实施例还提供了一种电子装置，包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，处理器被设置为运行计算机程序以执行上述任一项方法实施例中的步骤。

可选地，在本实施例中，上述电子装置中的处理器可以被设置为运行计算机程序以执行以下步骤：

步骤S101、获取煤矿综采工作面内采煤机的目标信息；

步骤S102、基于目标信息控制采煤机的运动行为。

可选地，本实施例中的具体示例可以参考上述实施例及可选实施方式中所描述的示例，本实施例在此不再赘述。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。

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单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，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的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种煤矿综采工作面内采煤机控制方法，其特征在于，包括：

获取煤矿综采工作面内采煤机的目标信息，其中，所述采煤机的预设位置处设置了定位标签，所述目标信息用于表示所述采煤机的位置信息和运动信息；

基于所述目标信息控制所述采煤机的运动行为。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述目标信息包括目标位置和目标运动数据，所述获取煤矿综采工作面内采煤机的目标信息包括：

获取所述采煤机的所述目标位置；

基于所述目标位置确定所述目标运动数据，其中，所述目标运动数据包括所述采煤机的运动方向和运动速度。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述获取所述采煤机的目标位置包括：

基于摄像头获取煤矿综采工作面内的二维图像信息，其中，所述二维图像信息包括煤矿综采工作面内的煤层厚度和煤层倾斜角度；

基于激光雷达获取煤矿综采工作面内的三维图像信息，其中，所述三维图像信息包括煤矿综采工作面内煤层中矸石的空间分布信息、煤矿综采工作面内工作设备的空间相对位置与工作状态；

基于超宽带定位基站和所述定位标签获取所述预设位置的位置信息，其中，所述二维图像信息、所述三维图像信息和所述预设位置的位置信息均携带时间戳；

基于所述二维图像信息、所述三维图像信息和所述预设位置的位置信息确定所述目标位置。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，还包括：

获取矸石信息，其中，所述矸石信息包括煤层中矸石的位置信息和状态信息；

基于所述目标信息和所述矸石信息控制所述采煤机的运动行为。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述获取矸石信息包括：

基于所述二维图像信息和所述三维图像信息确定所述矸石信息。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述基于所述目标信息和所述矸石信息控制所述采煤机的运动行为包括：

基于所述目标信息和所述矸石信息确定运动信息，其中，所述运动信息包括第一运动信息和第二运动信息；

响应于所述运动信息为所述第一运动信息，生成第一控制指令，其中，所述第一控制指令用于控制所述采煤机避开所述矸石和/或所述工作设备进行开采，所述第一控制指令基于以太网传输；或者，

响应于所述运动信息为所述第二运动信息，生成第二控制指令，其中，所述第二控制指令用于控制所述采煤机对所述矸石进行切割，所述第二控制指令基于以太网传输；

基于所述第一控制指令或所述第二控制指令控制所述采煤机的运动行为。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

基于所述目标信息控制所述采煤机预设范围内的摄像头、激光雷达和超宽带定位基站处于开启状态。

8.一种煤矿综采工作面内采煤机控制系统，其特征在于，包括：深度感知摄像定位仪、采煤机和集控主机，其中，所述深度感知摄像定位仪包括摄像头、激光雷达和超宽带定位基站，所述深度感知摄像定位仪用于确定煤矿综采工作面内的二维图像信息、煤矿综采工作面内的三维图像信息和所述采煤机的位置信息，所述采煤机的预设位置处设置了超宽带定位标签，所述集控主机用于接收并处理所述深度感知摄像定位仪基于以太网传输的传感数据，以及基于以太网向所述采煤机下发控制指令，所述控制指令用于控制所述采煤机的运动行为。

9.一种煤矿综采工作面内采煤机控制装置，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取煤矿综采工作面内采煤机的目标信息，其中，所述采煤机的预设位置处设置了定位标签，所述目标信息用于表示所述采煤机的位置信息和运动信息；

控制模块，用于基于所述目标信息控制所述采煤机的运动行为。

10.一种电子装置，包括存储器和处理器，其特征在于，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器被设置为运行所述计算机程序以执行上述权利要求1至7任一项中所述的煤矿综采工作面内采煤机控制方法。