CN206035520U - 一种液压支架无线位移检测和自动找直系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种液压支架无线位移检测和自动找直系统，其技术特点是：包括UWB无线装置和液压支架控制器，每个液压支架控制器均连接一UWB无线装置且每个UWB无线装置安装在每个液压支架上相同位置上；三个UWB无线装置等距安装在采煤机上，上述UWB无线装置均有独立编号并通过自组网方式连接在一起。本实用新型采用超宽带无线距离测量技术，将UWB无线装置安装在液压支架及采煤机上并自组网方式连接在一起，彻底解决了液压支架推不到位和对不齐的问题，提高了煤矿井下测量的准确性和精度，可广泛用于煤矿井下瓦斯、煤尘等爆炸危险的环境中。

Description

一种液压支架无线位移检测和自动找直系统

技术领域

本实用新型属于煤矿液压支架电液控制技术领域，尤其是一种液压支架无线位移检测和自动找直系统。

背景技术

随着煤矿井下液压支架电液控制系统及采煤机技术的发展，自动采煤方式逐渐走向实用化。在自动采煤技术中，液压支架自动跟机和自动推移是技术关键，其中，自动跟机是指液压支架自动跟机煤机位置适时进行动作，自动推移是指液压支架根据需求自动向前推移，推移距离应当符合系统要求。现有的液压支架电控系统中，检测液压支架位移的方式是在液压缸内安装行程传感器进行间接测量。注液时，会推动挡板的移动，通过位移传感器来测量缸和挡板的位移，继而推断出液压支架移动距离。由于行程传感器是出厂前内置在缸体中的，因此，更换必须要拆开缸体。在实际应用中，现场出现故障后，需要上井维修，更换不及时，严重影响生产。另外拉液压支架时，挡板及刮板可能会出现后缩现象，所以液缸的位移并不直接等于液压支架移动距离，造成液压支架推移距离检测误差较大。这是以测量液缸行程来推算液压支架位移方法的通病。液压支架位移测量的不准确，直接导致了各个液压支架并不在一条直线上，极大影响了采煤效率和安全。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有设计的不足，提供一种设计合理、精度高且维护方便的液压支架无线位移检测和自动找直系统。

本实用新型解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种液压支架无线位移检测和自动找直系统，包括UWB无线装置和液压支架控制器，每个液压支架控制器均连接一UWB无线装置且每个UWB无线装置安装在每个液压支架上相同位置上，液压支架上的UWB无线装置通过液压支架控制器进行供电；三个UWB无线装置等距安装在采煤机上，三个UWB无线装置的虚拟连线和采煤机机身处于平行状态，采煤机上的三个UWB无线装置由采煤机上的本安电源进行供电，上述UWB无线装置均有独立编号并通过自组网方式连接在一起。

所述UWB无线装置由STM天线、UWB脉冲收发电路、MCU模块、电源电路、时钟电路、flash电路和通讯接口电路构成，所述MCU模块与电源电路、UWB脉冲收发电路、时钟电路、flash电路和通讯接口电路相连接，所述UWB脉冲收发电路与STM天线相连接用来发射和接收无线脉冲信号。

所述MCU模块采用STM21L151模块。

本实用新型的优点和积极效果是：

1、本实用新型采用超宽带(UWB)无线距离测量技术，将UWB无线装置安装在液压支架及采煤机上并自组网方式连接在一起，能够直接测量液压支架和参照物的相对位移，进而测量和调整整排液压支架并使其都保持在一条直线上，彻底解决了液压支架推不到位和对不齐的问题，提高了煤矿井下测量的准确性和精度，可广泛用于煤矿井下瓦斯、煤尘等爆炸危险的环境中。

2、本实用新型采用UWB无线装置直接进行测量，避免了拆装缸体带来的不便，提高了维护的便利性，能够在井下方便的更换测量设备。

附图说明

图1是本系统的连接示意图；

图2是液压支架上UWB无线装置的示意图；

图3是UWB无线装置的电路方框图；

图4是本实用新型的位移测量和自动找直原理示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型实施例做进一步详述：

一种液压支架无线位移检测和自动找直系统，如图1所示，包括UWB无线装置和液压支架控制器，每个液压支架控制器均连接一UWB无线装置并安装在每个液压支架上相同位置上，并且都有独立的编号，液压支架上的UWB无线装置通过液压支架控制器进行供电，并进行数据通信。三个UWB无线装置等距安装在采煤机上，三个UWB无线装置的虚拟连线和采煤机机身处于平行状态。所述UWB无线装置采用UWB(超宽带)技术，其利用纳秒至皮秒级的非正弦波窄脉冲传输数据，并在较宽的频谱上传送极低功率的信号抗干扰性能强，传输速率高，低功耗、高安全性、无线测距精度高。

如图2所示，液压支架上的UWB无线装置由液压支架控制器进行供电，并通过通讯接口电路进行数据传输。液压支架控制器之间通过CAN总线进行数据和控制命令的共享。采煤机上的三个UWB无线装置由采煤机上的本安电源进行供电。UWB无线装置测量得出的坐标信息和位移信息先发送给液压支架控制器。液压支架控制根据推移量的需求，控制液压支架的推移与停止。

UWB无线装置能够实现定位、距离测量和数据无线传输功能。如图3所示，UWB无线装置由STM天线、UWB脉冲收发电路、MCU模块、电源电路、时钟电路、flash电路和通讯接口电路构成。MCU模块采用STM21L151模块并与电源电路、UWB脉冲收发电路、时钟电路、flash电路和通讯接口电路相连接，UWB脉冲收发电路与STM天线相连接用来发射和接收无线脉冲信号；STM21L151(MCU)用来执行控制命令和计算数据。通讯接口电路用于与液压支架控制器进行通讯和数据传输，该液压支架控制器为用于液压支架控制专用设备，用于对液压支架进行监测和控制。

本实用新型采用UWB自组网技术，每个UWB无线装置除了可以测距和定位外，还可以自动进行无线网络建立和相互间数据传输。本实用新型在进行定位时，采用AoA和TDoA相结合的优化算法，使测量精度更高，更准确。在这两种基本定位算法基础上，提出了一些具体的优化算法，能够使测量更准确。

如图4所示，本系统以采煤机上的三个UWB无线装置(A点、B点、C点)安装距离为严格等距，中间的B点可同时向A点和C点发送同步脉冲，使三个UWB无线装置在时间上严格同步，将采煤机上的三个UWB无线装置作为无线基准点，可以定位每个液压支架的坐标，并计算得出其与采煤机平行线的距离。当液压支架推移时，推移的位移由原始距离减去现有距离得出。同时，以已经平直的多个液压支架为参照点，将正在推移或检测到不平直的液压支架自动找直，使其和其他液压支架处于同一直线上。

需要强调的是，本实用新型所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本实用新型包括并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本实用新型的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本实用新型保护的范围。

Claims (3)

1.一种液压支架无线位移检测和自动找直系统，其特征在于：包括UWB无线装置和液压支架控制器，每个液压支架控制器均连接一UWB无线装置且每个UWB无线装置安装在每个液压支架上相同位置上，液压支架上的UWB无线装置通过液压支架控制器进行供电；三个UWB无线装置等距安装在采煤机上，三个UWB无线装置的虚拟连线和采煤机机身处于平行状态，采煤机上的三个UWB无线装置由采煤机上的本安电源进行供电，上述UWB无线装置均有独立编号并通过自组网方式连接在一起。

2.根据权利要求1所述的液压支架无线位移检测和自动找直系统，其特征在于：所述UWB无线装置由STM天线、UWB脉冲收发电路、MCU模块、电源电路、时钟电路、flash电路和通讯接口电路构成，所述MCU模块与电源电路、UWB脉冲收发电路、时钟电路、flash电路和通讯接口电路相连接，所述UWB脉冲收发电路与STM天线相连接用来发射和接收无线脉冲信号。

3.根据权利要求2所述的液压支架无线位移检测和自动找直系统，其特征在于：所述MCU模块采用STM21L151模块。