CN211403216U - 掘进机状态监控装置及系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种掘进机状态监控装置及系统，状态采集模块采集待监控区域的状态数据后，通信模块用于将状态数据发送至控制模块；控制模块接收所述状态数据，输出所述掘进机的工作状态。本实用新型通过对待监控区域的状态数据的监控，得到了掘进机的工作状态，从而相关工作人员可以通过掘进机的工作状态对掘进机的下一步工作进行控制，提高了掘进机的工作效率，并减少了安全事故的发生。

Description

掘进机状态监控装置及系统

技术领域

本实用新型涉及工业设备技术领域，尤其是涉及一种掘进机状态监控装置及系统。

背景技术

相关技术中，在掘进机在煤矿巷道中工作的过程中，会产生大量粉尘，相关工作人员无法通过远程视频监控的方式观察掘进机的作业情况，从而及时发现掘进机的异常情况，导致掘进机的工作效率较低，甚至发生安全事故。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种掘进机状态监控装置及系统，以提高掘进机的工作效率，减少安全事故的发生。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种掘进机状态监控装置，该装置包括依次连接的状态采集模块、通信模块及控制模块；状态采集模块设置于掘进机的机身上；状态采集模块用于采集待监控区域的状态数据；通信模块用于将状态数据发送至控制模块；控制模块用于接收状态数据，输出掘进机的工作状态。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，上述状态采集模块包括热成像摄像仪；状态数据包括热成像数据；热成像摄像仪用于采集掘进机产生的掘进断面的热成像数据。

结合第一方面的第一种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，上述热成像摄像仪包括两个；两个热成像摄像仪沿掘进机的截割臂中间线对称安装。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，上述通信模块包括WI-FI基站；控制模块包括通信单元；通信单元用于接收WI-FI基站发送的状态数据。

结合第一方面的第一种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，上述工作状态包括正常状态或异常状态；控制模块用于当热成像数据指示掘进断面的温度超出预设的温度阈值时，输出掘进机的异常状态；控制模块还用于热成像数据指示掘进断面出现异常形状时，输出掘进机的异常状态；控制模块还用于当热成像数据指示掘进断面的温度未超出预设的温度阈值，且热成像数据未指示掘进断面出现异常形状时，输出掘进机的正常状态。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，上述装置还包括显示模块，显示模块与控制模块连接；显示模块用于显示状态数据及掘进机的工作状态。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，上述装置还包括报警模块，报警模块与控制模块连接；控制模块还用于当掘进机处于异常状态时，向报警模块发送触发信号；报警模块用于接收触发信号，输出报警信号。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，上述装置还包括可编程逻辑控制器；可编程逻辑控制器设置于掘进机中；可编程逻辑控制器与通信模块连接；可编程逻辑控制器用于通过通信模块将掘进机的工作数据发送至控制模块；控制模块用于接收工作数据，输出掘进机的运行状态。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第八种可能的实施方式，其中，上述装置还包括电源模块；电源模块用于为通信模块供电。

第二方面，本实用新型实施例还提供一种掘进机状态监控系统，该系统包括掘进机及上述掘进机状态监控装置。

本实用新型实施例带来了以下有益效果：

本实用新型实施例提供了一种掘进机状态监控装置及系统，状态采集模块采集待监控区域的状态数据后，通信模块用于将状态数据发送至控制模块；控制模块接收状态数据，输出掘进机的工作状态。该方式通过对待监控区域的状态数据的监控，得到了掘进机的工作状态，从而相关工作人员可以通过掘进机的工作状态对掘进机的下一步工作进行控制，提高了掘进机的工作效率，并减少了安全事故的发生。

本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种掘进机状态监控装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的另一种掘进机状态监控装置的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的另一种掘进机状态监控装置的结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的一种掘进机状态监控系统的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域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，都属于本实用新型保护的范围。

目前，煤炭在我国一次能源消费结构中的占比高达70％，90％以上的煤炭资源需要使用井工的方式进行开采，井工矿的巷道开拓工作采用的主要设备是掘进机，掘进机的智能化改造工作煤矿智能化的前提。

在掘进机在工作中会产生大量的粉尘，造成操作司机无法准确判断掘进机的截割效果，操作工作也全凭自身经验，工作难度较大。同时，长时间在粉尘环境中工作，操作司机的身心健康也受到了极大的危害。为此，各掘进机厂家开发了许多掘进机的远程操作系统，但由于无法对工作中的掘进机进行监控，无法获取炮头的截割情况或了解截割断面的成型情况及顶板及片帮的支护情况。因此掘进机远程操作系统的使用效果较差，无法真正的投入到设备运行中去。

基于此，本实用新型实施例提供的一种掘进机状态监控装置及系统，可以应用于在各种作业环境中掘进机的状态监控。

为便于对本实施例进行理解，首先对本实用新型实施例所公开的一种掘进机状态监控装置进行详细介绍。

本实用新型实施例提供了一种掘进机状态监控装置，其结构示意图如图1所示，该装置包括依次连接的状态采集模块10、通信模块20及控制模块30；其中，状态采集模块设置于掘进机的机身上；状态采集模块用于采集待监控区域的状态数据；通信模块用于将状态数据发送至控制模块；控制模块用于接收状态数据，输出掘进机的工作状态。

上述状态采集模块可以为热成像摄像仪等不会受到粉尘影响，并能对掘进机的状态数据进行采集的设备。上述待监控区域一般为掘进机进行作业的部位，如炮头、截割臂等，也可以为掘进机通过作业产生的掘进断面所在的区域；在对状态采集模快进行安装时，需要使状态采集模块能够检测到待监控区域的状态数据，如状态数据为热成像数据时，需要将待监控区域设置在热成像摄像仪的扫描区域内。

上述通信模块通常用于远程通信，可以采用WI-FI(无线网)通信设备、局域网通信设备等；同时，还需要控制模块具备与通信模块匹配的通信单元；如通信模块为WI-FI通信设备时，控制模块的通信单元需要具备WI-FI通信功能。上述控制模块可以为个人计算机、工业计算机或单片机等设备，控制模块在接收到状态数据后，可以通过状态数据得到掘进机的工作状态，如将状态数据与预设设置的阈值数据进行比较，确定并输出掘进机的工作状态。

本实用新型实施例提供了一种掘进机状态监控装置，状态采集模块采集待监控区域的状态数据后，通信模块用于将状态数据发送至控制模块；控制模块接收状态数据，输出掘进机的工作状态。该方式通过对待监控区域的状态数据的监控，得到了掘进机的工作状态，从而相关工作人员可以通过掘进机的工作状态对掘进机的下一步工作进行控制，提高了掘进机的工作效率，并减少了安全事故的发生。

本实用新型实施例还提供了另一种掘进机状态监控装置，该装置在上述实施例所述的装置的基础上实现；该装置的状态采集模块为热成像摄像仪；其通信模块为WI-FI基站；其控制模块包括通信单元；通信单元与WI-FI基站通信连接，用于接收WI-FI基站发送的状态数据。如图2所示，热成像仪11和WI-FI基站21及控制模块30的通信单元31依次连接。

当状态采集模块为热成像摄像仪时，状态采集模块采集的状态数据包括热成像数据；热成像摄像仪主要采集掘进机产生的掘进断面的热成像数据，也可以同时采集掘进机的炮头的热成像数据等，与热成像摄像仪的安装位置有关。

在具体实现过程中，可以在掘进机的机身上设置两个热成像摄像仪；两个热成像摄像仪沿掘进机的截割臂中间线对称安装，从而可以清楚完整地监控到掘进断面的状态。

掘进机的工作状态可以为正常状态或异常状态；掘进机炮头或截割臂温度过高，掘进断面温度分布异常或截割断面出现异常形变等情况都会使掘进机产生报警，此时掘进机处于异常状态。当热成像数据指示掘进断面的温度超出预设的温度阈值时，或通过热成像数据可以确定掘进断面出现异常形状时，控制模块会输出掘进机的异常状态；当热成像数据指示掘进断面的温度未超出预设的温度阈值时，控制模块输出掘进机的正常状态。

为了使相关工作人员对掘进机的工作状态有进一步地了解，上述装置通常还包括显示模块，显示模块与控制模块连接；显示模块用于显示热成像摄像仪采集的热成像数据及掘进机的工作状态。相关工作人员可以通过一些热成像数据分析软件对热成像数据进行分析，设定下一步的工作计划。

为了在掘进机处于异常状态时，及时通知相关工作人员，上述装置还可以包括报警模块，报警模块与控制模块连接。控制模块在掘进机处于异常状态时，向报警模块发送触发信号；报警模块用于接收触发信号，输出报警信号；该报警模块可以为声光报警器，可以输出声音报警信号和光学报警信号。

上述装置还可以包括可编程逻辑控制器；可编程逻辑控制器设置于掘进机中；可编程逻辑控制器与通信模块连接；可编程逻辑控制器用于通过通信模块将掘进机的工作数据发送至控制模块；上述工作数据可以包括掘进机的在巷道中的位置，掘进机的各个部件的工作参数，如速度、旋转角度等。控制模块接收工作数据后，可以输出掘进机的运行状态；相关工作人员可以根据掘进机的运行状态，确定掘进机是否按照预设的状态进行工作。

在具体实现过程中，上述装置还可以包括电源模块；电源模块用于为通信模块供电。

本实用新型实施例提供了一种掘进机状态监控装置，该方式通过热成像摄像仪对待监控区域的热成像数据的监控，得到了掘进机的工作状态，在掘进机处于异常状态时，可以发出报警信号，从而相关工作人员可以通过掘进机的工作状态对掘进机的下一步工作进行控制，提高了掘进机的工作效率，同时减少了安全事故的发生。

本实用新型实施例还提供了另一种掘进机状态监控装置，该装置主要用于解决下述技术问题：

(1)利用热成像摄像仪的透雾透尘优势，实现在高粉尘环境中监控掘进机运行状态。

(2)通过对截割断面、顶板、两帮的图像和温度的实时监测，对温度分布异常区域、现场图像突变区域等异常点进行提示报警。

(3)利用热成像原理，可以对掘进机截割部的炮头、截割臂等部位进行温度监控，减少因超温工作造成设备损坏。

上述装置的结构示意图如图3所示，由两台热成像摄像仪、掘进机PLC(Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器)、WI-FI基站及远程控制器(相当于上述实施例中的控制模块)组成；WIFI基站和远程控制器通过矿井环网连接，远程控制器中运行有视频监控软件和掘进机远程操作软件。

具体而言，在掘进机的截割部两侧分别安装1台热成像摄像仪，安装位置要求能够使炮头在整个掘进机工程中均能清晰的呈现，具体可以采用两台矿用本质安全型热成像摄像仪。热成像摄像仪通过专用的摄像仪支架固定在掘进机壳体上，摄像仪支架和掘进机通过螺丝固定，确保摄像仪在掘进机工作中能够稳定运行。热成像摄像头的安装位置沿截割臂中间线对称安装，要求能够清晰的观察炮头在整个掘进断面的工作状态。在安装热成像摄像仪后，可以先利用软件在热成像摄像仪中对掘进机的每个关键部位进行标定，再实时采集各关键部位的温度数据。

在掘进机机身安装WI-FI基站，在掘进机巷道一侧也安装WI-FI基站，其中，WI-FI基站含有百兆以太网口4个，can接口2个，485接口2个。通过WI-FI基站将视频数据远传，掘进机和矿井工业网络通过WI-FI实现网络互通，不仅实现了视频数据的远传，也能方便的实现掘进机控制数据、监测数据的远传，同时也减少了掘进机操作人员对通信线缆的操作和维护工作量。

WI-FI基站供电取自掘进机内部127V电源，通过WI-FI基站的1个CAN接口和掘进机PLC对接实现掘进机数据的远传。在掘进机巷道安装WI-FI基站1台，与矿井工业以太环网连接。通过这两台WI-FI基站的连接实现掘进机PLC、热成像摄像仪等数据的远传。

掘进机远程控制软件通过和掘进机的互联实现对掘进机的远程控制，操作人员通过热成像监控软件实现对现场工况情况的了解。

掘进机PLC与热成像摄像头通过CAN网络连接。热成像摄像仪将截割臂温度、炮头温度等划定的区域内的温度值传给掘进机PLC系统，便于掘进机自身控制系统对自身运行状态的监控和保护，并减少因炮头超温、截割臂超温等问题造成设备故障的发生几率。

上述装置采用基于较为成熟的热成像技术，且成本较低的热成像摄像仪，能够实现掘进机工作过程的全程展示，为掘进机的远程控制提供了最基本的保障；该装置的附加值高，利用热成像摄像仪的成像清晰、能够标定温度的特点，可以为掘进机的健康监测提供依据。

对应于上述实施例，本实用新型实施例还提供一种掘进机状态监控系统，其结构示意图如图4所示，该系统包括掘进机40及上述掘进机状态监控装置41。

本实用新型实施例提供的掘进机状态监控系统，与上述实施例提供的掘进机状态监控装置具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。

本实用新型实施例所提供的掘进机状态监控装置以及系统的计算机程序产品，包括存储了程序代码的计算机可读存储介质，所述程序代码包括的指令可用于执行前面方法实施例中所述的方法，具体实现可参见方法实施例，在此不再赘述。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统和装置的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

另外，在本实用新型实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

所述功能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，本实用新型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(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本实用新型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、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

最后应说明的是：以上实施例，仅为本实用新型的具体实施方式，用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制，本实用新型的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种掘进机状态监控装置，其特征在于，所述装置包括依次连接的状态采集模块、通信模块及控制模块；所述状态采集模块设置于掘进机的机身上；

所述状态采集模块用于采集待监控区域的状态数据；

所述通信模块用于将所述状态数据发送至所述控制模块；

所述控制模块用于接收所述状态数据，输出所述掘进机的工作状态。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述状态采集模块包括热成像摄像仪；所述状态数据包括热成像数据；所述热成像摄像仪用于采集所述掘进机产生的掘进断面的热成像数据。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述热成像摄像仪包括两个；两个所述热成像摄像仪沿所述掘进机的截割臂中间线对称安装。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述通信模块包括WI-FI基站；所述控制模块包括通信单元；所述通信单元用于接收所述WI-FI基站发送的所述状态数据。

5.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述工作状态包括正常状态或异常状态；

所述控制模块用于当所述热成像数据指示所述掘进断面的温度超出预设的温度阈值时，输出所述掘进机的异常状态；

所述控制模块还用于热成像数据指示所述掘进断面出现异常形状时，输出所述掘进机的异常状态；

所述控制模块还用于当所述热成像数据指示所述掘进断面的温度未超出预设的温度阈值，且热成像数据未指示所述掘进断面出现异常形状时，输出所述掘进机的正常状态。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括显示模块，所述显示模块与所述控制模块连接；所述显示模块用于显示所述状态数据及所述掘进机的工作状态。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括报警模块，所述报警模块与所述控制模块连接；

所述控制模块还用于当所述掘进机处于异常状态时，向所述报警模块发送触发信号；

所述报警模块用于接收所述触发信号，输出报警信号。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括可编程逻辑控制器；所述可编程逻辑控制器设置于所述掘进机中；所述可编程逻辑控制器与所述通信模块连接；所述可编程逻辑控制器用于通过所述通信模块将所述掘进机的工作数据发送至所述控制模块；

所述控制模块用于接收所述工作数据，输出所述掘进机的运行状态。

9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括电源模块；所述电源模块用于为所述通信模块供电。

10.一种掘进机状态监控系统，其特征在于，所述系统包括掘进机及权利要求1-9任一项所述的掘进机状态监控装置。

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