CN204327098U - 一种综放工作面放顶煤自动化识别与控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公布了一种综放工作面放顶煤自动化识别与控制系统，用于实现放顶煤的自动化和智能化开采。包括外壳、无线传感器、数据接收调理转换模块、主处理器、分类器、控制器、温控模块、报警与保护模块，所述外壳为防爆型外壳；所述无线传感器包括无线振动、声压、图像传感器；所述信号接收调理转换装置用于接收、调理、转换无线传感器采集的信号；所述主处理器用于对信号进行分析和特征提取；所述分类器用于对特征进行分类识别；所述控制器用于控制液压支架电液控制系统进行放煤口的打开与关闭；所述温控模块控制所述外壳内部的温度；所述报警与保护模块用于故障时进行报警提示并控制液压支架电液控制系统关闭放煤口。

Description

一种综放工作面放顶煤自动化识别与控制系统

技术领域

本实用新型涉及一种综放工作面放顶煤自动化识别与控制系统,是一种用于识别综放工作面放煤时煤层和岩石层界面的装置，属于模式识别与自动控制技术领域。

背景技术

煤炭是我国一次能源的主体，综合机械化放顶煤开采方法是实现厚煤层(一般煤层厚度>3.5m)开采的高产、高效的有效方法之一，并在国内外得到普遍推广，其实质是在厚煤层中，沿煤层（或分段）底部布置一个采高2-3米的长壁工作面，用常规方法进行回采，利用矿山压力的作用或辅以人工松动方法，使液压支架上方的顶煤破碎成散体后由支架后方（或上方）放出，并经由刮板输送机运出工作面。该方法虽提高了综放工作面的产量,但顶煤放落程度即煤岩的识别，却依然全部要依靠现场放煤工人的目测和耳听来判断，进而人工控制液压支架放煤口的关闭时机。然而综放工作面的工作环境恶劣，粉尘量大，能见度低，工作空间狭窄，仅仅依靠人工监测很难准确地判断顶煤的放落程度,难以达到理想的控制效果。因此不可避免地导致放顶过程中的“欠放”和“过放”状况,甚至恶性事故的发生。因此人们希望通过某些方法实现放顶过程中煤和岩石的自动识别以及放煤口的自动控制。从而提高煤炭回采率，改善煤质，实现顶煤放落的高效生产，实现综放工作面的少人或无人化，创造巨大的社会效益和经济效益。

目前，煤岩识别系统与装置种类繁多，但识别效果与装置适应性都不理想。例如，CN101839133A公开了一种煤岩识别装置，其应用于综采工作面，监测采煤机受力，通过普氏系数转换得到煤岩情况，但结构复杂，反应速度慢，测量结果准确性得不到保证；CN102509087A公开了一种煤岩识别装置，通过采集图像信号和矩阵转换进行煤岩识别，对于井下光纤有一定要求，因此应用性较差； CN101922290A公开了一种高压水射煤岩识别方法与系统，通过反射流对喷嘴形成的不同作用力进行煤岩界面识别，但会造成排水困难，增加工人劳动量；CN203248160U公开了一种煤岩识别装置，利用振动和声波进行识别，但装置需与后尾梁接触易受振损坏、需频繁更换电池、且装置随内部温度升高易出现故障。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有煤岩识别系统中存在的不足，提供一种准确度高、安全可靠、效果好的综放工作面放顶煤自动化识别与控制系统。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案是：

1、一种综放工作面放顶煤自动化识别与控制系统，用于实现放顶煤的自动化和智能化开采，包括外壳、无线传感器、数据接收调理转换模块、主处理器、分类器、控制器、温控模块、报警与保护模块，所述外壳为防爆型外壳；所述无线传感器包括无线振动、声压、图像传感器；所述信号接收调理转换模块用于接收、调理、转换无线传感器采集的信号；所述主处理器用于对信号进行分析和特征提取；所述分类器用于对特征进行分类识别；所述控制器用于控制液压支架电液控制系统进行放煤口的打开或关闭；所述温控模块控制所述外壳内部的温度；所述报警与保护模块用于故障时进行报警提示并控制液压支架电液控制系统关闭放煤口；

2、所述的外壳设有外部接口、安装孔、天线安装处，外部接口用于接通电源，与控制中心、液压支架电液控制系统进行连接，天线安装处用于安装数据接收调理转换模块的天线，所述的外壳可通过安装孔螺纹连接在液压支架控制模块或通过安装孔螺纹连接磁性表座底座进而磁性连接在液压支架上，在需要移走装置时只需转动磁性表座手柄即可消去磁性；

3、所述的无线传感器配有天线、独立电源、磁力吸座，具有信号发射功能同时无需现场供电，无线振动传感器、无线声压传感器通过磁力吸座或螺纹安装在液压支架后尾梁钢板，分别采集顶煤放落过程中煤或顶板岩石垮落时冲击液压支架后尾梁时产生的振动信号、声压信号，无线图像传感器固定在放煤口侧上方采集液压支架顶煤放落过程中放煤口处的煤和岩石的图像信号；

4、所述报警与保护模块输入端与数据接收调理转换模块、主处理器、分类器、控制器、温控模块进行独立连接，输出端分别与液压支架电液控制系统、控制中心进行连接，报警提示为声音与闪烁的光；

5、所述温控模块由温度继电器和半导体制冷组件构成，使外壳内部处于设备最佳工作温度；

6、所述的数据接收调理转换模块、主处理器、分类器、控制器、温控模块、报警与保护模块内部均配有电源变压器，可以连接现场电源而无需配置电池。

本实用新型的技术方案具有如下优点：

（1）本实用新型选取的信号种类多，包括振动信号、声压信号、图像信号，这样既可以提高识别准确度又可避免因某一传感器故障而耽误生产；

（2）装置由工业电源进行供电、应用面广、适应性强，可进行实时自动识别与控制；

（3）各模块安排合理，工作明确从而提高系统响应速度，使检测结果准确、可靠；

（4）外壳内部包含温控模块，由温度继电器和半导体制冷组件构成，能使外壳内部处于设备最佳工作温度，延长装置寿命。

附图说明

附图1是本实用新型所示系统结构图

附图标记如下：

1-外壳；2-无线传感器；3-数据接收调理转换模块；4-主处理器；5-分类器；6-控制器；7-温控模块；8-报警与保护模块；9-数据接收调理转换模块天线；10-电源接口；11-控制中心连接口；12-液压支架电液控制系统连接口；13-安装孔。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详细描述。

本实用新型系统应用于综放工作面放顶煤煤岩识别与控制过程中，包括外壳、无线传感器、数据接收调理转换模块、主处理器、分类器、控制器、温控模块、报警与保护模块。无线传感器、数据接收调理转换模块、主处理器、分类器、控制器、温控模块、报警与保护模块安装在所述外壳内部。所述外壳包括一个电源接口、一个与控制中心连接接口、一个与液压支架电液控制系统连接接口、一个用于安装数据接收调理转换模块天线的开口，以及固定使用的安装孔，可通过安装孔螺纹连接在液压支架控制模块或通过安装孔螺纹连接磁性表座底座进而磁性连接在液压支架上，在需要移走装置时只需转动磁性表座手柄即可消去磁性。

无线传感器配有天线、独立电源、磁力吸座，能够实时发射采集到的信号同时无需在现场供电，无线振动传感器、无线声压传感器通过磁力吸座或螺纹连接安装在液压支架后尾梁钢板，分别采集顶煤放落过程中煤或顶板岩石垮落时冲击液压支架后尾梁时产生的振动信号、声压信号，无线图像传感器固定在放煤口侧上方采集液压支架顶煤放落过程中放煤口处的煤和岩石的图像信号，三种传感器采集的信号会在主处理器内进行信息融合，从而保证识别准确度；

数据接收调理转换模块包含天线与无线传感器无线连接，用于接收、调理、转换无线传感器采集的信号并电气连接主处理器将调理转换后的数字信号送入主处理器；

主处理器接收数据接收调理转换装置处理后的信号，对信号按照设定方法进行分析和处理后提取其特征数据与识别规律，并电气连接分类器；

分类器将主处理器提取的未知煤岩的特征数据与识别规律同已知煤岩的特征数据库进行匹配，完成煤岩性状的识别，并电气连接控制器；

控制器接收来自分类器的分类识别结果，进行运算处理后，发出控制指令，通过外部接口与液压支架电液控制系统进行电气连接进而控制放煤口的打开或关闭；

温控模块由温度继电器和半导体制冷组件构成，由温度继电器自动实时对外壳内部温度进行监测，当温度超过设定值时启动半导体制冷组件进行制冷，当温度降低到预设值时关闭半导体制冷组件，从而使外壳内部处于一直处于设备最佳工作温度。

所述报警与保护模块输入端与数据接收调理转换模块、主处理器、分类器、控制器、温控模块进行独立连接，输出端分别与液压支架电液控制系统、控制中心进行连接，报警提示为声音与闪烁的光，当各模块出现故障导致系统无法正常工作时工作面现场以及控制中心均能收到报警提示，同时能够通过与液压支架电液控制系统的连接关闭放煤口，避免出现“过放”现象。

数据接收调理转换模块、主处理器、分类器、控制器、温控模块、报警与保护模块由工作面现场电源进行供电，省去了更换电池的不便。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，任何熟悉本领域的技术人员，但凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims (6)

1.一种综放工作面放顶煤自动化识别与控制系统，用于实现放顶煤的自动化和智能化开采，其特征在于：包括外壳、无线传感器、数据接收调理转换模块、主处理器、分类器、控制器、温控模块、报警与保护模块，所述外壳为防爆型外壳；所述无线传感器包括无线振动、声压、图像传感器；所述信号接收调理转换模块用于接收、调理、转换无线传感器采集的信号；所述主处理器用于对信号进行分析和特征提取；所述分类器用于对特征进行分类识别；所述控制器用于控制液压支架电液控制系统进行放煤口的打开或关闭；所述温控模块控制所述外壳内部的温度；所述报警与保护模块用于故障时进行报警提示并控制液压支架电液控制系统关闭放煤口。

2.根据权利要求1所述的一种综放工作面放顶煤自动化识别与控制系统，其特征在于：所述的外壳设有外部接口、安装孔、天线安装处，外部接口用于接通电源，与控制中心、液压支架电液控制系统进行连接，天线安装处用于安装信号接收调理转换模块的天线，所述的外壳可通过安装孔螺纹连接在液压支架控制模块或通过安装孔螺纹连接磁性表座底座进而磁性连接在液压支架上，在需要移走装置时只需转动磁性表座手柄即可消去磁性。

3.根据权利要求1所述的一种综放工作面放顶煤自动化识别与控制系统，其特征在于：所述的无线传感器配有天线、独立电源、磁力吸座，具有信号发射功能同时无需现场供电，无线振动传感器、无线声压传感器通过磁力吸座或螺纹连接安装在液压支架后尾梁钢板，分别采集顶煤放落过程中煤或顶板岩石垮落时冲击液压支架后尾梁时产生的振动信号、声压信号，无线图像传感器固定在放煤口侧上方采集液压支架顶煤放落过程中放煤口处的煤和岩石的图像信号。

4.根据权利要求1所述的一种综放工作面放顶煤自动化识别与控制系统，其特征在于，所述报警与保护模块输入端与无线传感器、数据接收调理转换模块、主处理器、分类器、控制器、温控模块进行独立连接，输出端分别与液压支架电液控制系统、控制中心进行连接，报警提示为声音与闪烁的光。

5.根据权利要求1所述的一种综放工作面放顶煤自动化识别与控制系统，其特征在于，所述温控模块由温度继电器和半导体制冷组件构成，使外壳内部处于设备最佳工作温度。

6.根据权利要求1所述的一种综放工作面放顶煤自动化识别与控制系统，其特征在于，所述的数据接收调理转换模块、主处理器、分类器、控制器、温控模块、报警与保护模块内部均配有电源变压器，可以连接现场电源而无需配置电池。