CN202731919U - 一种采煤机自动截割控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种采煤机自动截割控制系统，包括控制器、数据存储器、采煤机工况检测装置和以有线或无线通信方式与控制器进行双向通信的控制主机；采煤机工况检测装置包括对采煤机机身行走位移进行实时检测的行走位移检测单元、对右摇臂与水平面间的夹角进行实时检测的角度检测单元一、对采煤机机身沿所开采工作面的行走方向与水平面间的夹角进行实时检测的角度检测单元二、对左摇臂与水平面之间的夹角进行实时检测的角度检测单元三和对采煤机推进方向与水平面之间的夹角进行实时检测的角度检测单元四，左调高油缸和右调高油缸均由控制器进行控制。本实用新型系统电路简单、设计合理且控制方法简便、使用效果好，能实现采煤机自动截割控制。

Description

一种采煤机自动截割控制系统

技术领域

本实用新型属于采煤机截割控制技术领域，尤其是涉及一种采煤机自动截割控制系统。

背景技术

我国薄煤层的可采储量丰富，贮存条件比较稳定，而且煤质较好，近年来对薄煤层的开采力度逐渐加大，且较薄煤层已逐渐变为主采煤层。但目前，适用于较薄煤层和薄煤层开采的机械化程度还比较低，大多采用炮采方式进行开采，不仅产量低，而且事故多，工人的工作环境恶劣，安全隐患很大。因而随着对薄煤层开采的日益重视，急需解决上述薄煤层开采问题。要解决薄煤层的开采问题，从根本上把人从繁重体力劳动和恶劣危险的环境中解脱出来，根本的出路还在于采掘设备机械的高度自动化、智能化。另外，随着科学技术的发展，少人或无人采煤工作面将是未来采煤技术发展的必然。综上，为提高采掘设备自动化、智能化水平，在一定程度上把人从恶劣、危险的煤矿井下环境解脱出来，降低劳动强度，需对采煤机进行改进使得其具有自动截割功能。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种采煤机自动截割控制系统，其电路简单、接线方便、使用操作简便且使用效果好、实用价值高，具有自动截割功能。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种采煤机自动截割控制系统，所控制的采煤机为双滚筒采煤机，且所述双滚筒采煤机的左截割部包括通过铰接轴铰接在采煤机机身上的左摇臂、安装在左摇臂前端的左滚筒和对左滚筒进行驱动的左截割电机，且所述双滚筒采煤机的右截割部包括通过铰接轴铰接在采煤机机身上的右摇臂、安装在右摇臂前端的右滚筒和对右滚筒进行驱动的右截割电机；所述左摇臂与左调高油缸进行传动连接，且右摇臂与右调高油缸进行传动连接；安装于采煤机机身左下方的左行走箱由左牵引电机进行驱动且其与左牵引电机进行传动连接，安装于采煤机机身右下方的右行走箱由右牵引电机进行驱动且其与右牵引电机进行传动连接，其特征在于：该自动截割控制系统包括控制器、与控制器相接的数据存储器、对所述双滚筒采煤机的实际运行状况进行实时检测的采煤机工况检测装置和以有线或无线通信方式与控制器进行双向通信的控制主机；所述采煤机工况检测装置包括对采煤机机身的行走位移进行实时检测的行走位移检测单元、对右摇臂与水平面之间的夹角α₁进行实时检测的角度检测单元一、对采煤机机身沿所开采工作面的行走方向与水平面之间的夹角α₂进行实时检测的角度检测单元二、对左摇臂与水平面之间的夹角α₃进行实时检测的角度检测单元三和对所述双滚筒采煤机的推进方向与水平面之间的夹角α₄进行实时检测的角度检测单元四，所述左调高油缸和右调高油缸均由控制器进行控制，且行走位移检测单元、角度检测单元一、角度检测单元二、角度检测单元三和角度检测单元四均与控制器相接；所述左牵引电机和右牵引电机均由控制器进行控制且二者均与控制器相接。

上述一种采煤机自动截割控制系统，其特征是：所述采煤机工况检测装置还包括对采煤机机身的行走速度进行实时检测的行走速度检测单元，且所述行走速度检测单元与控制器相接。

上述一种采煤机自动截割控制系统，其特征是：还包括与控制器相接的参数设置单元。

上述一种采煤机自动截割控制系统，其特征是：所述控制器通过电缆与控制主机相接。

上述一种采煤机自动截割控制系统，其特征是：所述角度检测单元一为对左摇臂的上下摆动角度进行实时检测的左摇臂倾角传感器，所述角度检测单元二为对当前所开采工作面的倾角进行检测并相应反应采煤工作面高低起伏状况的工作面倾角传感器，所述角度检测单元三为对右摇臂的上下摆动角度进行实时检测的右摇臂倾角传感器。

上述一种采煤机自动截割控制系统，其特征是：所述左调高油缸和液压油箱之间所连接液压回路一中所装的电磁执行机构一与控制器相接，且右调高油缸和液压油箱之间所连接液压回路中所装的电磁执行机构二与控制器相接。

上述一种采煤机自动截割控制系统，其特征是：所述电磁执行机构一为电磁比例换向阀一，且所述电磁执行机构二为电磁比例换向阀二。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

1、电路简单、设计合理且布设安装方便，投入成本较低。

2、使用操作简便、易于控制且智能化程度高。

3、使用方法步骤简单、设计合理且实现方便、控制效果好，采煤机先在学习模式下运行一个采煤工作面循环作业后，相应记忆当前所开采煤层的截割轨迹，即每一行走位置处的截割轨迹数据，为采煤机在记忆模式下自动运行提供目标曲线寻址，进而达到在不同位置处自动调高的目的。自动模式中，采煤机按照所记忆的截割轨迹数据，自动运行整个截割流程，实现自动割煤。

4、实际进行多传感器数据采集后，还需对所检测数据进行真伪判断，并根据真伪判断结果对相应的传感器进行更换，以保证整个采煤过程中数据检测的准确性，并且真伪判断方法简单，实现方便。

5、自动截割过程中，采用人工干预优先原则，采煤机操作人员根据需要可以随时调整运行状态，进行人工干预，并对记忆数据进行修正，使自动截割数据更加准确，在一定程度上实现自适应运行。采煤机在记忆截割模式下自动运行时，以在学习模式下所记忆的截割轨迹数据作为主要依据进行自动截割运行，采煤工作面起伏状态改变、煤层条件变化、发生突发状况（如液压支架没有支撑到位等情形）等时，进行轨迹修正，因而自动截割控制更加精确，智能化程度较高。同时，修正方法简单，实现方便。人工干预不但可以在采煤机自身进行修正，也可以在远程通过控制主机进行修正。自动修正是采煤机记忆截割系统工作数据参数微调的过程，也是采煤机系统对综采工作面的进一步适应的过程，修正后的截割轨迹将作为下一循环自动割煤时滚筒调高的工作轨迹。

6、实用价值高，能实现采煤机自动截割控制，在一定程度上把人从恶劣、危险的煤矿井下环境解脱出来，大幅度降低了劳动强度。

综上所述，本实用新型系统电路简单、设计合理且控制方法简便、使用效果好，能实现采煤机自动截割控制。

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本实用新型的电路原理框图。

图2为采用本实用新型进行自动截割控制时的方法流程框图。

图3为本实用新型所采用双滚筒采煤机沿工作面行走方向的结构示意图。

图4为本实用新型所采用双滚筒采煤机仰采时的侧部结构示意图。

图5为本实用新型所采用双滚筒采煤机俯采时的侧部结构示意图。

附图标记说明:

1—采煤机机身；       2—左摇臂；             3—左滚筒；

4—右摇臂；           5—右滚筒；

8—行走位移检测单元； 9—行走速度检测单元；

10—角度检测单元一；  11—角度检测单元二；    12—角度检测单元三；

13—角度检测单元四；  14—控制器；            15—控制主机；

18-数据存储器；       19-左牵引电机；         20-右牵引电机；

21—参数设置单元；    22—电磁比例换向阀一；

23—电磁比例换向阀二。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型所控制的采煤机为双滚筒采煤机，且所述双滚筒采煤机的左截割部包括通过铰接轴铰接在采煤机机身1上的左摇臂2、安装在左摇臂2前端的左滚筒3和对左滚筒3进行驱动的左截割电机，且所述双滚筒采煤机的右截割部包括通过铰接轴铰接在采煤机机身1上的右摇臂4、安装在右摇臂4前端的右滚筒5和对右滚筒5进行驱动的右截割电机；所述左摇臂2与左调高油缸进行传动连接，且右摇臂4与右调高油缸进行传动连接；安装于采煤机机身1左下方的左行走箱由左牵引电机19进行驱动且其与左牵引电机19进行传动连接，安装于采煤机机身1右下方的右行走箱由右牵引电机20进行驱动且其与右牵引电机20进行传动连接；该自动截割控制系统包括控制器14、与控制器14相接的数据存储器18、对所述双滚筒采煤机的实际运行状况进行实时检测的采煤机工况检测装置和以有线或无线通信方式与控制器14进行双向通信的控制主机15。

所述采煤机工况检测装置包括对采煤机机身1的行走位移进行实时检测的行走位移检测单元8、对右摇臂4与水平面之间的夹角α₁进行实时检测的角度检测单元一10、对采煤机机身1沿所开采工作面的行走方向与水平面之间的夹角α₂进行实时检测的角度检测单元二11、对左摇臂2与水平面之间的夹角α₃进行实时检测的角度检测单元三12和对所述双滚筒采煤机的推进方向与水平面之间的夹角α₄进行实时检测的角度检测单元四13，所述左调高油缸和右调高油缸均由控制器14进行控制，且行走位移检测单元8、角度检测单元一10、角度检测单元二11、角度检测单元三12和角度检测单元四13均与控制器14相接。所述左牵引电机19和右牵引电机20均由控制器14进行控制且二者均与控制器14相接。

本实施例中，所述采煤机工况检测装置还包括对采煤机机身1的行走速度进行实时检测的行走速度检测单元9，且所述行走速度检测单元9与控制器14相接。

实际接线时，所述控制器14通过电缆与控制主机15相接。

本实施例中，所述角度检测单元一10为对左摇臂2的上下摆动角度进行实时检测的左摇臂倾角传感器，所述角度检测单元二11为对当前所开采工作面的倾角进行检测并相应反应采煤工作面高低起伏状况的工作面倾角传感器，所述角度检测单元三12为对右摇臂4的上下摆动角度进行实时检测的右摇臂倾角传感器。

实际使用时，所述左调高油缸6和液压油箱之间所连接液压回路一中所装的电磁执行机构一与控制器14相接，且右调高油缸7和液压油箱之间所连接液压回路中所装的电磁执行机构二与控制器14相接。本实施例中，所述电磁执行机构一为电磁比例换向阀一22，且所述电磁执行机构二为电磁比例换向阀二23。也就是说，所述控制器14通过控制电磁比例换向阀一22和电磁比例换向阀二23，分别对所述左调高油缸和所述右调高油缸进行控制。

同时，本实用新型还包括与控制器14相接的参数设置单元21。

如图2所示，本实用新型的工作过程如下：

步骤一、记忆当前所开采煤层的截割轨迹，主要包括以下步骤：

步骤101、多传感器数据采集及同步存储：按照双滚筒采煤机的常规采煤方法，人工控制所述双滚筒采煤机完成当前所开采煤层的一个采煤工作面循环作业；且该采煤工作面循环作业过程中，人工对所述左调高油缸和右调高油缸进行控制。

人工控制所述双滚筒采煤机完成当前所开采煤层的一个采煤工作面循环作业过程中，所述采煤机工况检测装置按照预先设定的采样频率对所述双滚筒采煤机的实际运行工况进行实时检测，并将所检测数据同步上传至控制器14，相应获得所述双滚筒采煤机在多个采样时刻的实际运行工况数据，并按照采样先后顺序将多个采样时刻的实际运行工况数据由前至后存储至数据存储器18内。

所述采煤机工况检测装置中行走位移检测单元8、角度检测单元一10、角度检测单元二11、角度检测单元三12和角度检测单元四13的采样频率均相同。所述双滚筒采煤机在每一个采样时刻的实际运行工况数据均包括5个工况参数，且5个所述工况参数分别为s、α₁、α₂、α₃和α₄，其中s为采煤机机身1的行走位移，α₁为右摇臂4与水平面之间的夹角，α₂为采煤机机身1沿所开采工作面的行走方向与水平面之间的夹角，α₃为左摇臂2与水平面之间的夹角，且α₄为所述双滚筒采煤机的推进方向与水平面之间的夹角。

其中，α₁为右摇臂4的倾斜角度，且α₁具体为右摇臂4沿工作面行走方向与水平面的夹角（即在工作面行走方向上，右摇臂4与水平面之间的夹角）；而α₃为左摇臂2的倾斜角度，α₃具体为左摇臂2沿工作面行走方向与水平面的夹角（即在工作面行走方向上，左摇臂2与水平面之间的夹角）；α₄为所述双滚筒采煤机的仰采角度或俯采角度。

本实施例中，所述采煤机工况检测装置还包括对采煤机机身1的行走速度进行实时检测的行走速度检测单元9，所述双滚筒采煤机在每一个采样时刻的实际运行工况数据均包括6个工况参数，且6个所述工况参数分别为s、v、α₁、α₂、α₃和α₄，其中v为采煤机机身1的行走速度。

本实施例中，步骤101中所述采煤机工况检测装置将所检测数据同步上传至控制器14后，所述控制器14还需按照常规的直接卷积滤波方法或常规的递归滤波方法，对所接收到的检测数据进行滤波处理。

其中，直接卷积滤波方法为利用公式

将任一输入信号x_n，经滤波得到一输出信号y_n，其中滤波因子h_r，即离散的脉冲响应序列，为有限的m项。

递归滤波方法为将两个卷积滤波器按反馈形式相接，即将第一个卷积滤波器输出的y_n再经第二个卷积滤波器进行一次卷积滤波后的g′_n，以负反馈加到第一个卷积滤波器的输出g_n上去，其中第一个卷积滤波器的滤波因子为h_r，r=0，1，…，m-1；第二个卷积滤波器的滤波因子为h′_s，s=1，2，…,l，则 $g_n=\underset{r=0}{\overset{m-1}{\mathrm{\Σ}}}{h}_r{x}_{n-r},$ $g_n^{\′}=\underset{s=1}{\overset{l}{\mathrm{\Σ}}}{h}_s^{\′}{y}_{n-s},$ 由此得出 $y_n=g_n-g_n^{\′}=\underset{r=0}{\overset{m-1}{\mathrm{\Σ}}}{h}_r{x}_{n-r}-\underset{s=1}{\overset{l}{\mathrm{\Σ}}}{h}_s^{\′}{y}_{n-s}.$

步骤102、采煤机截割姿态数据获取及同步存储：所述控制器14接收到所检测数据后，按照采样先后顺序对多个采样时刻的实际运行工况数据分别进行分析处理，相应获得所述双滚筒采煤机在多个采样时刻的截割姿态数据，并按照采样先后顺序将多个采样时刻的截割姿态数据由前至后存储至数据存储器18内。

所述控制器14对多个采样时刻的实际运行工况数据的分析处理方法均相同，对于任一个采样时刻的实际运行工况数据来说，所述控制器14调用采煤机摇臂截割姿态数学模型，将步骤101中所获得该采样时刻的实际运行工况数据中的α₁、α₂、α₃和α₄换算为H₃和H₄，相应获得所述双滚筒采煤机在该采样时刻的截割姿态数据。

所述双滚筒采煤机在每一个采样时刻的截割姿态数据均包括3个工况参数，且3个所述工况参数分别为s、H₃和H₄，其中s为采煤机机身1的行走位移，H₃为右滚筒5的高度且其为右滚筒5的滚筒中心线到所开采工作面底板的垂直距离，H₄为左滚筒3的高度且其为左滚筒3的滚筒中心线到所开采工作面底板的垂直距离；

所述采煤机摇臂截割姿态数学模型为方程组：

$\left\{\begin{array}{c}{H}_3=H_1+L\·\sin ({\mathrm{\α}}_1-{\mathrm{\α}}_2)-L_0\·\mathrm{tg}{\mathrm{\α}}_4\\ H_4=H_1-L\·\sin ({\mathrm{\α}}_3-{\mathrm{\α}}_2)-L_0\·\mathrm{tg}{\mathrm{\α}}_4\end{array}\right.,$ 式中L为左摇臂2与右摇臂4的长度，H₁为左摇臂2与右摇臂4的铰接轴高度且其为所述铰接轴的轴中心线到所开采工作面底板的垂直距离，α₁为右摇臂4与水平面之间的夹角，α₂为采煤机机身1沿所开采工作面的行走方向与水平面之间的夹角，α₃为左摇臂2与水平面之间的夹角，α₄为所述双滚筒采煤机的推进方向与水平面之间的夹角，L₀为采煤机机身1的机身中心到左滚筒3中部或右滚筒5中部的距离；

其中，α₁的角度范围为-75°～+75°，当右摇臂4为斜向上时，α₁为正；且当右摇臂4为斜向下时，α₁为负；

当采煤机机身1沿所开采工作面的行走方向为斜向上时，α₂为正；且当采煤机机身1沿所开采工作面的行走方向为斜向下时，α₂为负；

α₃的角度范围为-75°～+75°，当左摇臂2为斜向上时，α₃为正；且当左摇臂2为斜向下时，α₃为负；

当采煤机进行仰采时，α₄为正；且当采煤机进行俯采时，α₄为负。当采煤机进行仰采时，采煤机机身1的前侧高且后侧低；当采煤机进行俯采时，采煤机机身1的前侧低且后侧高。

实际对所述采煤机摇臂截割姿态数学模型进行建模时，根据图3、图4及图5进行建模。

由图3可以得出，H₂=L·sin(α₁-α₂)，H₃＝H₁+H₂＝H₁+L·sin(α₁-α₂)，H₂=L·sin(α₃-α₂)，H₄=H₁-H₂=H₁-L·sin(α₃-α₂)。

由图4和图5可以得出，所述双滚筒采煤机在仰采和俯采时摇臂滚筒的高度偏差为：△H＝L₀·tgα₄。

由上述公式可得出，所述双滚筒采煤机的左滚筒3在沿工作面推进方向的高度：H₄＝H₁-L·sin(α₃-α₂)-L₀·tgα₄；

所述双滚筒采煤机的右滚筒5在沿工作面推进方向的高度：H₃＝H₁+L·sin(α₁-α₂)-L₀·tgα₄。

步骤103、采煤机左摇臂截割轨迹曲线与右摇臂截割轨迹曲线获取及同步存储：所述控制器14或控制主机15根据步骤102中所获得多个采样时刻的截割姿态数据中的s和H₄，且采用常规的最小二乘法，拟合出当前所开采煤层一个采煤工作面循环作业过程中的左摇臂截割轨迹曲线，所述左摇臂截割轨迹曲线为H₄随s变化的曲线；同时，所述控制器14或控制主机15根据步骤102中所获得多个采样时刻的截割姿态数据中的s和H₃，且采用常规的最小二乘法，拟合出当前所开采煤层一个采煤工作面循环作业过程中的右摇臂截割轨迹曲线，所述右摇臂截割轨迹曲线为H₃随s变化的曲线；同时，将所获得的左摇臂截割轨迹曲线和右摇臂截割轨迹曲线均存储至数据存储器18内。

实际对所述左摇臂截割轨迹曲线和右摇臂截割轨迹曲线进行拟合时，所述双滚筒采煤机的截割轨迹采集是基于在采煤机行走位置的基础上的采高值（即滚筒高度）。例如对所述左摇臂截割轨迹曲线进行拟合时，所述双滚筒采煤机的任一个行走位置点（以行走位移s进行表示）对应一个相应的采高点（即左滚筒3的高度H₄）。

那么，可将s和H₄分别定义为两个变量(x,y)，再研究两个变量(x,y)之间的相互关系时，通常可以得到一系列成对的数据(x₁,y₂)，(x₂,y₂)，…,(x_i,y_i)；将上述点数据均描绘在x–y平面直角坐标系中,发现这些点在一条直线附近，此时令这条直线方程为Y＝a₀+a₁X（1-1）。

由于在采煤机工作过程中，采煤工作面初始长度仅仅是煤岩分界面在横向上的一小部分。一般情况下，在这一较短距离内，假设煤岩分界面符合以二次方程并运用最小二乘法而获得的目标函数是在要求的工作精度之内的。

为建立这一直线方程，就要确定a₀和a₁，应用《最小二乘法原理》，将实测值Y_i与利用式(I-1)所得的计算值（Y＝a₀+a₁X）的离差(Y_i-Y)的平方和（∑(Y_i-Y)²〕最小为“优化判据”。即令：Y=a₀+a₁X_i+a₂X_i，采样完毕后，通过运算得到相关常数。

令：φ=∑(Y_i-a₀-a₁X-a₂X²)²，取最小值时为优化判据，分别对a₀、a₁、a₂求导，并令其等于零：

$\frac{\∂\mathrm{\φ}}{{\∂a}_0}=-2\mathrm{\Σ}(Y_i-a_o-a_1{X}_i-a_2{X_i}^2)=0;$

$\frac{\∂\mathrm{\φ}}{{\∂a}_1}=-2X_i\mathrm{\Σ}(Y_i-a_0-a_1{X}_i-a_2{X_i}^2)=0;$

$\frac{\∂\mathrm{\φ}}{{\∂a}_2}=-2{X_i}^2\mathrm{\Σ}(Y_i-a_o-a_1{X}_i-a_2{X_i}^2)=0;$

解方程可得a₀、a₁和a₂的值，从而得到目标曲线。

另外，所述右摇臂截割轨迹曲线的拟合方法与上述所述左摇臂截割轨迹曲线和的拟合方法相同。

步骤二、自动截割控制：按照双滚筒采煤机的常规采煤方法，控制器14控制所述双滚筒采煤机自动完成当前所开采煤层的下一个采煤工作面循环作业；当前所开采煤层的下一个采煤工作面循环作业过程中，由控制器14对左牵引电机19和右牵引电机20进行控制。

且当前所开采煤层的下一个采煤工作面循环作业中，所述采煤机工况检测装置中的行走位移检测单元8按照设定的采样频率对采煤机机身1的行走位移进行实时检测，并将所检测位移数据传送至控制器14；所述控制器14结合行走位移检测单元8所检测的位移数据，且根据步骤103中所述数据存储器18内所存储的左摇臂截割轨迹曲线和右摇臂截割轨迹曲线，对所述左调高油缸和右调高油缸分别进行控制，从而实现自动截割。

步骤三、多次重复步骤二，直至完成当前所开采煤层的全部开采过程。

本实施例中，步骤二中所述行走位移检测单元8将所检测位移数据传送至控制器14，所述控制器14还需按照常规的直接卷积滤波方法或常规的递归滤波方法，对所接收到的位移数据进行滤波处理。

本实施例中，步骤102中对于任一个采样时刻的实际运行工况数据来说，获得所述双滚筒采煤机在该采样时刻的截割姿态数据后，所述控制器14还需调用多传感器数据融合处理模块，且按照常规的多传感器数据融合处理方法，对所获得所述双滚筒采煤机在该采样时刻的截割姿态数据进行多传感器数据融合处理，并相应获得所述双滚筒采煤机在该采样时刻的最佳截割姿态数据。

相应地，步骤103中对所述左摇臂截割轨迹曲线进行拟合时，所述控制器14或控制主机15根据步骤102中所获得多个采样时刻的最佳截割姿态数据中的s和H₄进行拟合；且对所述右摇臂截割轨迹曲线进行拟合时，所述控制器14或控制主机15根据步骤102中所获得多个采样时刻的最佳截割姿态数据中的s和H₃进行拟合。

本实施例中，步骤101中进行多传感器数据采集之前，还需通过控制主机15的参数输入装置或与控制器14相接的参数设置单元21，输入左滚筒3的高度误差阈值h2和右滚筒5的高度误差阈值h1。同时，所述数据存储器18内存储有采煤机截割姿态数据库，且所述采煤机截割姿态数据库内存储有所述双滚筒采煤机在多个不同工况条件下的标准截割姿态数据，且所述标准截割姿态数据中包括所述双滚筒采煤机在各工况条件下的行走位移、左滚筒3的标准高度h₂₀和右滚筒5的标准高度h₁₀。

步骤102中对于任一个采样时刻的实际运行工况数据来说，获得所述双滚筒采煤机在该采样时刻的最佳截割姿态数据后，所述控制器14还需立即对所获得的最佳截割姿态数据进行真伪判断，且其真伪判断过程如下：先自所述采煤机截割姿态数据库内匹配得出与该采样时刻同等工况条件的标准截割姿态数据，之后再将该采样时刻的最佳截割姿态数据与匹配得到的标准截割姿态数据进行对比：当对比得出该采样时刻的最佳截割姿态数据|H₄-h₁₀|＞h1和/或中|H₃-h₂₀|＞h2时，需立即停止所述双滚筒采煤机的采煤过程，并对所述采煤机工况检测装置中的角度检测单元一10、角度检测单元二11、角度检测单元三12和角度检测单元四13进行更换；否则，所述控制器14继续对下一采样时刻的最佳截割姿态数据进行真伪判断。

相应地，步骤二中进行当前所开采煤层的下一个采煤工作面循环作业过程中，还需按照步骤101和步骤102中所述的方法，获得下一个采煤工作面循环作业过程中所述双滚筒采煤机在多个采样时刻的截割姿态数据，之后控制器14还需调用所述多传感器数据融合处理模块对各采样时刻的截割姿态数据进行多传感器数据融合处理，并相应获得各采样时刻的最佳截割姿态数据。

并且，所述控制器14获得任一个采样时刻的最佳截割姿态数据后，均必须立即对所获得的最佳截割姿态数据进行真伪判断，且其真伪判断过程如下：先自所述采煤机截割姿态数据库内匹配得出与该采样时刻同等工况条件的标准截割姿态数据，之后再将该采样时刻的最佳截割姿态数据与匹配得到的标准截割姿态数据进行对比：当对比得出该采样时刻的最佳截割姿态数据中|H₄-h₁₀|＞h1和/或中|H₃-h₂₀|＞h2时，需立即停止所述双滚筒采煤机的采煤过程，并对所述采煤机工况检测装置中的角度检测单元一10、角度检测单元二11、角度检测单元三12和角度检测单元四13进行更换；否则，所述控制器14继续对下一采样时刻的最佳截割姿态数据进行真伪判断。

本实施例中，步骤二中所述控制器14结合行走位移检测单元8所检测的位移数据，且根据步骤103中所述数据存储器18内所存储的左摇臂截割轨迹曲线和右摇臂截割轨迹曲线，对所述左调高油缸和右调高油缸分别进行控制时，其控制过程如下：所述控制器14先将当前状态下行走位移检测单元8所检测的位移数据保存为s0后存入数据存储器18；之后，再利用数据存储器18内所存储的左摇臂截割轨迹曲线和右摇臂截割轨迹曲线，分别匹配出与s0相对应的左滚筒3的高度数据和右滚筒5的高度数据；随后，所述控制器14根据匹配得出的左滚筒3的高度数据和右滚筒5的高度数据，对所述左调高油缸和右调高油缸分别进行控制。

本实施例中，步骤101中进行多传感器数据采集之前，还需通过控制主机15的参数输入装置或与控制器14相接的参数设置单元21，输入煤层倾角变化阈值△α₂。

步骤二中进行当前所开采煤层的下一个采煤工作面循环作业中，还需按照步骤101所述的方法，获得下一个采煤工作面循环作业过程中所述双滚筒采煤机在多个采样时刻的实际运行工况数据；并且，所述控制器14获得任一个采样时刻的实际运行工况数据后，均必须立即对所获得的实际运行工况数据进行轨迹修正判断，且其轨迹修正判断过程如下：先将所获得实际运行工况数据中的α₂与步骤101中所存储的该采样时刻的实际运行工况数据中的α₂进行差值比较：当二者之间的差值大于△α₂时（即当前所开采采煤工作面的起伏状况与步骤101中开采过程中工作面的起伏状况不同），则需立即停止所述双滚筒采煤机的采煤过程，并通过人工修正方法或自动修正方法对所述数据存储器18内所存储的左摇臂截割轨迹曲线和右摇臂截割轨迹曲线进行修正；否则，所述控制器14对下一个采样时刻的实际运行工况数据进行轨迹修正判断。

其中，通过人工修正方法对数据存储器18内所存储的左摇臂截割轨迹曲线和右摇臂截割轨迹曲线进行修正时，其修正过程如下：首先，通过人为对所述左调高油缸和右调高油缸进行控制，对当前状态下左滚筒3的高度和右滚筒5的高度进行调整；之后，人为通过控制主机15的参数输入装置或与控制器14相接的参数设置单元21，将所述数据存储器18内所存储左摇臂截割轨迹曲线和右摇臂截割轨迹曲线中该采样时刻的H₄和H₃，分别替换为当前状态下调整后的左滚筒3的高度数据和右滚筒5的高度数据。

实际操作过程中，对当前状态下左滚筒3的高度和右滚筒5的高度进行调整后，还需采用测量工具对左滚筒3的高度和右滚筒5的高度分别进行量测，获得实际测量值。

通过自动修正方法对数据存储器18内所存储的左摇臂截割轨迹曲线和右摇臂截割轨迹曲线进行修正时，其修正过程如下：首先，通过人为对所述左调高油缸和右调高油缸进行控制，对当前状态下左滚筒3的高度和右滚筒5的高度进行调整；之后，所述控制器14根据调整后的左滚筒3的高度数据和右滚筒5的高度数据，将所述数据存储器18内所存储左摇臂截割轨迹曲线和右摇臂截割轨迹曲线中该采样时刻的H₃和H₄分别进行修改。

例如，通过控制器14对所述左摇臂截割轨迹曲线进行修正时，控制器14根据公式

进行修改，其中

为所述数据存储器18内所存储左摇臂截割轨迹曲线中对应位置处需修正数值，(x_i,y_i)为对当前状态下左滚筒3的高度和右滚筒5的高度进行调整后的实际测量值，

为修正后值，Q为修正系数。通过控制器14对所述右摇臂截割轨迹曲线的修正方法，与上述对所述左摇臂截割轨迹曲线的修正方法相同。

当人为进行修正时，

也就是说上式中修正系数Q=0。

本实施例中，步骤二中进行当前所开采煤层的下一个采煤工作面循环作业中，还需人为对当前采煤工作面的煤层条件和/或可能出现的突发状况进行全程监测，当观测得出当前状态下采煤工作面的煤层条件与步骤一中所进行采煤工作面循环作业过程中相对应位置的煤层条件存在区别或出现突发状况时，需立即停止所述双滚筒采煤机的采煤过程，并通过人工修正方法或自动修正方法对所述数据存储器18内所存储的左摇臂截割轨迹曲线和右摇臂截割轨迹曲线进行修正。其修正方法，与上述差值大于△α₂时的修正方法相同。

其中，通过人工修正方法对数据存储器18内所存储的左摇臂截割轨迹曲线和右摇臂截割轨迹曲线进行修正时，其修正过程如下：首先，通过人为对所述左调高油缸和右调高油缸进行控制，对当前状态下左滚筒3的高度和右滚筒5的高度进行调整；之后，人为通过控制主机15的参数输入装置或与控制器14相接的参数设置单元21，将所述数据存储器18内所存储左摇臂截割轨迹曲线和右摇臂截割轨迹曲线中该采样时刻的H₄和H₃，分别替换为当前状态下调整后的左滚筒3的高度数据和右滚筒5的高度数据；

通过自动修正方法对数据存储器18内所存储的左摇臂截割轨迹曲线和右摇臂截割轨迹曲线进行修正时，其修正过程如下：首先，通过人为对所述左调高油缸和右调高油缸进行控制，对当前状态下左滚筒3的高度和右滚筒5的高度进行调整；之后，所述控制器14根据调整后的左滚筒3的高度数据和右滚筒5的高度数据，将所述数据存储器18内所存储左摇臂截割轨迹曲线和右摇臂截割轨迹曲线中该采样时刻的H₄和H₃分别进行修改。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。

Claims (7)

1.一种采煤机自动截割控制系统，所控制的采煤机为双滚筒采煤机，且所述双滚筒采煤机的左截割部包括通过铰接轴铰接在采煤机机身（1）上的左摇臂（2）、安装在左摇臂（2）前端的左滚筒（3）和对左滚筒（3）进行驱动的左截割电机，且所述双滚筒采煤机的右截割部包括通过铰接轴铰接在采煤机机身（1）上的右摇臂（4）、安装在右摇臂（4）前端的右滚筒（5）和对右滚筒（5）进行驱动的右截割电机；所述左摇臂（2）与左调高油缸（6）进行传动连接，且右摇臂（4）与右调高油缸（7）进行传动连接；安装于采煤机机身（1）左下方的左行走箱由左牵引电机（19）进行驱动且其与左牵引电机（19）进行传动连接，安装于采煤机机身（1）右下方的右行走箱由右牵引电机（20）进行驱动且其与右牵引电机（20）进行传动连接，其特征在于：该自动截割控制系统包括控制器（14）、与控制器（14）相接的数据存储器（18）、对所述双滚筒采煤机的实际运行状况进行实时检测的采煤机工况检测装置和以有线或无线通信方式与控制器（14）进行双向通信的控制主机（15）；所述采煤机工况检测装置包括对采煤机机身（1）的行走位移进行实时检测的行走位移检测单元（8）、对右摇臂（4）与水平面之间的夹角α₁进行实时检测的角度检测单元一（10）、对采煤机机身（1）沿所开采工作面的行走方向与水平面之间的夹角α₂进行实时检测的角度检测单元二（11）、对左摇臂（2）与水平面之间的夹角α₃进行实时检测的角度检测单元三（12）和对所述双滚筒采煤机的推进方向与水平面之间的夹角α₄进行实时检测的角度检测单元四（13），所述左调高油缸（6）和右调高油缸（7）均由控制器（14）进行控制，且行走位移检测单元（8）、角度检测单元一（10）、角度检测单元二（11）、角度检测单元三（12）和角度检测单元四（13）均与控制器（14）相接；所述左牵引电机（19）和右牵引电机（20）均由控制器（14）进行控制且二者均与控制器（14）相接。

2.按照权利要求1所述的一种采煤机自动截割控制系统，其特征在于：所述采煤机工况检测装置还包括对采煤机机身（1）的行走速度进行实时检测的行走速度检测单元（9），且所述行走速度检测单元（9）与控制器（14）相接。

3.按照权利要求1或2所述的一种采煤机自动截割控制系统，其特征在于：还包括与控制器（14）相接的参数设置单元（21）。

4.按照权利要求1或2所述的一种采煤机自动截割控制系统，其特征在于：所述控制器（14）通过电缆与控制主机（15）相接。

5.按照权利要求1或2所述的一种采煤机自动截割控制系统，其特征在于：所述角度检测单元一（10）为对左摇臂（2）的上下摆动角度进行实时检测的左摇臂倾角传感器，所述角度检测单元二（11）为对当前所开采工作面的倾角进行检测并相应反应采煤工作面高低起伏状况的工作面倾角传感器，所述角度检测单元三（12）为对右摇臂（4）的上下摆动角度进行实时检测的右摇臂倾角传感器。

6.按照权利要求1或2所述的一种采煤机自动截割控制系统，其特征在于：所述左调高油缸（6）和液压油箱之间所连接液压回路一中所装的电磁执行机构一与控制器（14）相接，且右调高油缸（7）和液压油箱之间所连接液压回路中所装的电磁执行机构二与控制器（14）相接。

7.按照权利要求6所述的一种采煤机自动截割控制系统，其特征在于：所述电磁执行机构一为电磁比例换向阀一（22），且所述电磁执行机构二为电磁比例换向阀二（23）。

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