CN212508302U - 一种基于惯导在工作面找直系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于惯导在工作面找直系统，包括沿井下隧道铺设的支架部分、遛子及采煤机部分、集控中心部分，支架部分包括架体、支架控制器、电液换向阀、支架推遛油缸、行程传感器、位置传感器，遛子及采煤机部分包括刮板运输机、采煤机、惯导传感器和无线发送器，集控中心部分为单个电脑或由多台电脑组成，通过行程传感器、位置传感器、惯导传感器将采煤机和遛子的信息传输至集控中心，通过集控中心处理数据并反馈，然后通过支架推遛油缸和支架控制器对架体进行位移，使得位移后的多个架体保持在同一直线上，这样，遛子维持在直线状态，使得采煤机沿直线运动并对煤层进行直线方向的切割开采。

Description

一种基于惯导在工作面找直系统

技术领域

本实用新型涉及应用于煤矿综采工作面的的技术领域，具体而言，涉及能自动调整支架排列位置及遛子曲直状态，保证自动化割煤持续推进的一种基于惯导在工作面找直系统。

背景技术

随着科技的发展和煤矿用户对高智能产品的迫切需求，国外部分煤机装备厂商对综采工作面自动化控制技术进行了积极的研究和探索，在综采工作面设备自动找直一些关键技术上取得了系列成果，主要包括利用陀螺仪进行采煤机位置三维检测，综采工作面设备自动找直技术研究等。

目前国内综采自动化工作面基本均未解决持续推进的问题，面临的主要难题之一就是支架、遛子在持续推进过程中如何保持“直”的状态；不能保证意味着必须人工干预自动化过程，进行调架或推遛，影响自动化采煤效能，无法进一步减人增效。“三直两平”是采面设备持续推进的保障，也是一个老问题，一直是自动化采煤至今未解决好的主要问题。目前国内大多自动化厂家包括部分有实力的厂家均在研究以惯导为基础的溜子曲直度管理技术，但成熟运用的极少。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种基于惯导在工作面找直系统，其能够针对煤矿综采自动化工作面支架、遛子的“找直”问题，基于高精度惯导传感器提供数据，不局限于遛子的曲直度管理，在支架排列直、遛子推直、割煤煤壁直等“三直”方面提供整套的系统。

本实用新型的实施例是这样实现的：

一种基于惯导在工作面找直系统，其包括沿井下隧道铺设的支架部分、遛子及采煤机部分、集控中心部分，支架部分包括多个依次连接的架体和安装在架体的：支架控制器、电液换向阀、支架推遛油缸、行程传感器、位置传感器，支架部分通过向两端拉伸而依次拉动架体，使得各架体整齐排列在一条直线上，遛子及采煤机部分包括刮板运输机、采煤机、连接在采煤机上的惯导传感器和无线发送器，惯导传感器安装在采煤机上，采煤机架在刮板运输机的遛子轨道上，多个架体平行于遛子轨道的方向排列设置，支架推遛油缸连接至支架控制器并沿遛子轨道沿线分布，行程传感器装于支架推遛油缸内部且电连接至支架控制器，以检测架体与刮板运输机对应连接点的距离，位置传感器每隔若干个架体进行安装且位置传感器电连接至支架控制器，以精确检测采煤机在架体排列沿线上的位置，集控中心部分电连接至支架控制器，以接收各支架控制器采集的采煤机轨迹数据、推遛的行程数据、采煤机的精确位置数据，通过支架控制器调整支架的位置，使得各支架排列在一条直线，从而推动刮板运输机移动，确保刮板运输机的曲直度。

在本实用新型较佳的实施例中，上述惯导传感器包括高精度陀螺仪和加速度计，高精度陀螺仪和加速度计安装在采煤机，以记录采煤机运行的地理三维轨迹信息。

在本实用新型较佳的实施例中，上述高精度陀螺仪和加速度计分别电连接至无线发送器，通过无线发送器以无线的方式向外传输高精度陀螺仪和加速度计的数据。

在本实用新型较佳的实施例中，上述采煤机在刮板运输机上运行后，集控中心部分对各支架的地理位置信息进行统计，并将数据传递至支架控制器，通过各支架控制器对架体进行拉动，通过位移传感器和支架推遛油缸调节移动量，使得拉架后，多个架体整齐排列在一条直线上。

在本实用新型较佳的实施例中，上述采煤机的顶部朝向煤层，使得采煤机在刮板运输机上运行时，采煤机进行割煤，多个架体保持在一条直线上，使得采煤机沿直线运行，以确保煤层壁笔直。

在本实用新型较佳的实施例中，上述多个支架控制器串联，串联后支架控制器电连接至集控中心部分。

在本实用新型较佳的实施例中，上述位置传感器包括但不限于激光测距仪、射频定位器或接近开关。

在本实用新型较佳的实施例中，上述电液换向阀电连接至支架控制器，电液换向阀与支架推遛油缸连接，通过电液换向阀调节支架推遛油缸的推动架体的方向。

在本实用新型较佳的实施例中，上述集控中心部分为单个电脑或由多台电脑组成。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型通过采煤机在刮板输送机上运行，通过行程传感器、位置传感器、惯导传感器确定采煤机的轨迹数据，然后通过采煤机轨迹数据、行程传感器数据、位置传感器数据，来确定各个架体的位移量，再通过电液换向阀和支架推遛油缸对架体进行位移调节，使得各个架体依次拉架连起来排列整齐，进而确保了遛子轨道的曲直度；该系统能够实现自动找直的调整及控制，采煤机下次走刀割煤时也就保证了煤壁的“直”，实现了工作面“三直”的全面管理，确保了割煤的持续推进，减少人工干预，提高采煤的效率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定。

图1为本实用新型基于惯导在工作面找直系统的开采设备布置图；

图2为本实用新型基于惯导在工作面找直系统的工作结构图；

图3为本实用新型基于惯导在工作面找直系统的构架图；

图4为本实用新型基于惯导在工作面找直系统的流程图；

图标：1-采煤机；2-刮板运输机；3-推遛油缸；4-架体；A-检测遛子曲直度；B-拉架控制支架排列整齐；C-推遛调整遛子曲直度。

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，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和表示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

第一实施例

请参照图1，本实施例提供一种基于惯导在工作面找直系统，其包括沿井下隧道铺设的支架部分、遛子及采煤机部分、集控中心部分，支架部分包括架体4、支架控制器、电液换向阀、支架推遛油缸3、行程传感器、位置传感器，遛子及采煤机部分包括刮板运输机2、采煤机1、惯导传感器和无线发送器，集控中心部分为单个电脑或由多台电脑组成，遛子及采煤机部分通过无线通信的方式与集控中心进行通信，支架部分与集控中心电连通，使得集控中心对支架部分进行调节，本系统通过行程传感器、位置传感器、惯导传感器将采煤机1和遛子的信息传输至集控中心，通过集控中心处理数据并反馈，然后通过支架推遛油缸3和支架控制器对架体4进行位移，使得位移后的多个架体4保持在同一直线上，这样，遛子维持在直线状态，使得采煤机1沿直线运动并对煤层进行直线方向的切割开采。

请参照图2和图3，本实施例的工作原理为：惯导传感器装于采煤机1上，采煤机1运行于遛子轨道上，采煤机1割煤行走过程中惯导传感器实时输出煤机行走轨迹数据，无线发送器送出数据；支架的各架体4以平行于遛子轨道方向排列，每架安装一个支架控制器，控制器可实时接收无线发送器送出的煤机轨迹数据信息，同时可控制支架推遛油缸3 动作，中间电-机械运动转换由电液换向阀完成；各支架推遛油缸3分别连接于遛子轨道沿线，行程传感器装于支架推遛油缸3内部，检测支架与刮板运输机2对应连接点的距离，数据传输至支架控制器；位置传感器装于支架上，连接于支架控制器，每隔数架安装，用于精确检测煤机在支架排列沿线上的位置；集控中心部分与支架控制器连接，以接收各支架控制器采集的煤机轨迹数据、推遛行程数据、煤机精确位置数据，综合运算后，通过集控中心判断各支架面对煤壁方向的排列整齐度即前后距离，给出各支架的拉架位移值，传输至相应的支架控制器控制拉架量，使各架体4依次拉架后保证排列整齐，进而推动遛子前移后也可保证遛子曲直度。

支架部分包括多个依次连接的架体4和安装在架体4的：支架控制器、电液换向阀、支架推遛油缸3、行程传感器、位置传感器，多个架体4平行于遛子轨道的方向排列设置，相邻架体4之间具有间隔，架体4呈支架状，其一端通过螺钉或螺栓连接至刮板传输机的遛子轨道，支架控制器与支架固定，支架控制器为现有的煤矿用液压支架，通过支架控制器调节架体4的位置，支架控制器通过螺栓固定至架体4，架体4设置有多个并沿着遛子轨道排列，多个支架控制器串联，串联后支架控制器电连接至集控中心部分，相邻架体4 之间通过钢条连接，支架部分通过向两端拉伸而依次拉动架体4，使得各架体4整齐排列在一条直线上，由于遛子轨道连接在架体4上，这样保持了刮板运输机2的遛子轨道的整齐排列；电液换向阀为现有的液动换向阀，电液换向阀电连接至支架控制器并通过支架控制器对电液换向阀的推动方向进行调节，电液换向阀与支架推遛油缸3连接，使得电液换向阀的阀门处油流通道与支架推遛油缸3的油缸连通，通过电液换向阀调节支架推遛油缸 3的推动架体4的方向，电液换向阀用控制油路中的压力油推动阀芯，电液换向阀和液控换向阀主要用在流量超过电磁换向阀正常工作允许范围的液压系统中，对执行元件的动作进行控制，或对油液的流动方向进行控制；支架推遛油缸3连接至支架控制器并沿遛子轨道沿线分布，支架推遛油缸3为现有技术，支架推遛油缸3通过螺栓固定支架控制器并与支架控制器电连接，行程传感器为现有技术的传感器，其通过设置螺纹孔并通过使用螺钉固定安装于支架推遛油缸3内部，行程传感器电连接至支架控制器，以检测架体4与刮板运输机2的遛子轨道对应连接点的距离，每隔若干个架体4的架体4处安装位置传感器，位置传感器通过使用螺钉固定在架体4上，位置传感器电连接至支架控制器，以精确检测采煤机1在架体4排列沿线上的位置，位置传感器包括但不限于激光测距仪、射频定位器或接近开关，本实施例的位置传感器为激光测距仪；本实施例的支架控制器具有如下功能： (1)实时接收行程传感器以及位置传感器信息；(2)在集控中心部分给出控制支架动作命令后按给定信息控制支架推遛拉架；(3)无线方式接收采煤机1端无线发送器发出的数据。

遛子及采煤机部分包括刮板运输机2、采煤机1、连接在采煤机1上的惯导传感器和无线发送器，惯导传感器安装在采煤机1上，采煤机1架在刮板运输机2的遛子轨道上并与遛子轨道匹配，采煤机1为现有的煤层开采中的机器，采煤机1在遛子轨道上运行，而遛子轨道通过支架部分进行拉直，刮板运输机2，即遛子，其上带有遛子轨道，刮板运输机2为现有的用于煤矿中的设备，刮板运输机2用刮板链牵引，在槽内运送散料，在当前采煤工作面内，刮板输送机的作用不仅是运送煤和物料，而且还是采煤机1的运行轨道，因此它成为现代化采煤工艺中不可缺少的主要设备；惯导传感器包括高精度陀螺仪和加速度计，高精度陀螺仪和加速度计分别通过设置的螺纹孔使用螺钉固定安装在采煤机1上，以记录采煤机1运行的地理三维轨迹信息，同时，高精度陀螺仪和加速度计分别电连接至无线发送器，通过无线发送器以无线的方式向集控中心部分传输高精度陀螺仪和加速度计的数据；惯导传感器具有如下功能：(1)精确记录运动三维轨迹信息，可直接输出此数据到系统；(2)具备结合采煤机1的位移数据进行综合矫正解算的功能，解算得到运行轨迹数据。

本实施例的集控中心部分由多台电脑组成，多台电脑分别收集支架控制器、行程传感器、位置传感器、惯导传感器的数据，并通过发送数据至支架控制器进行调节，集控中心部分电连接至支架控制器，以接收各支架控制器采集的采煤机1轨迹数据、推遛的行程数据、采煤机1的精确位置数据，通过支架控制器调整支架的位置，使得各支架排列在一条直线，从而推动刮板运输机2移动，确保刮板运输机2的曲直度。采煤机1在刮板运输机 2上运行后，集控中心部分对各支架的地理位置信息进行统计，并将数据传递至支架控制器，通过各支架控制器对架体4进行拉动，通过位移传感器和支架推遛油缸3调节移动量，使得拉架后，多个架体4整齐排列在一条直线上，采煤机1的顶部朝向煤层，使得采煤机 1在刮板运输机2上运行时，采煤机1进行割煤，多个架体4保持在一条直线上，使得采煤机1沿直线运行，以确保煤层壁笔直。集控中心具有如下功能：(1)对各支架控制器上传的数据集中处理，综合解算；(2)以可视化界面形式实时展示采煤机1运行轨迹曲线，此轨迹曲线在支架排列方向与各支架由确定的对应关系；(3)自动判断架体4排列与遛子的曲直状态；(4)输出拉架和推遛控制指令，保证系统的找直调整到位；(5)根据位置传感器信息，矫正惯导在采煤机1行走方向的位移曲线数据，是遛子曲直度检测更精确可靠。

本发明基于惯导在工作面找直系统，其具体使用流程为：采煤机1在遛子上运行割煤，走向后方遛子排列曲线数据由惯导传感器输出，得到遛子地理绝对位置曲线；遛子由分节组成，架体4连接与各节上，行程传感器数据系统实时采集，集控中心部分运算得到采煤机1走向后方各支架面对煤壁方向的地理绝对位置信息；此时就通过检测得到了遛子和支架的地理位置状态。请参照图4，找直流程由检测遛子曲直度A到拉架控制支架排列整齐 B再到推遛调整遛子曲直度C的过程，采煤机1走过后支架部分后需依次拉架，集控中心部分根据前述各支架的地理位置信息，给出各架体4的拉架位移数据，架体4按顺序拉架，通过自身位移传感器和精确推遛保证拉架移动量，拉架后支架排列整齐。采煤机1继续行走，走向后方各支架拉架后执行成组推遛动作，推遛成组全推出，或成曲线状态推出，由各支架行程传感器监测推遛值，控制器保证，使遛子推移到系统所要求的曲直度。

综上所述，本实用新型实例通过采煤机在刮板输送机上运行，通过行程传感器、位置传感器、惯导传感器确定采煤机的轨迹数据，然后通过采煤机轨迹数据、行程传感器数据、位置传感器数据，来确定各个架体的位移量，再通过电液换向阀和支架推遛油缸对架体进行位移调节，使得各个架体依次拉架连起来排列整齐，进而确保了遛子轨道的曲直度；该系统能够实现自动找直的调整及控制，采煤机下次走刀割煤时也就保证了煤壁的“直”，实现了工作面“三直”的全面管理，确保了割煤的持续推进，减少人工干预，提高采煤的效率。

本说明书描述了本实用新型的实施例的示例，并不意味着这些实施例说明并描述了本实用新型的所有可能形式。本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本实用新型的原理，应被理解为本实用新型的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本实用新型公开的这些技术启示做出各种不脱离本实用新型实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本实用新型的保护范围内。

Claims (9)

1.一种基于惯导在工作面找直系统，其特征在于，包括沿井下隧道铺设的支架部分、遛子及采煤机部分、集控中心部分，所述支架部分包括多个依次连接的架体和安装在架体的：支架控制器、电液换向阀、支架推遛油缸、行程传感器、位置传感器，支架部分通过向两端拉伸而依次拉动架体，使得各架体整齐排列在一条直线上，所述遛子及采煤机部分包括刮板运输机、采煤机、连接在采煤机上的惯导传感器和无线发送器，所述惯导传感器安装在采煤机上，所述采煤机架在刮板运输机的遛子轨道上，多个所述架体平行于遛子轨道的方向排列设置，所述支架推遛油缸连接至支架控制器并沿遛子轨道沿线分布，所述行程传感器装于支架推遛油缸内部且电连接至支架控制器，以检测架体与刮板运输机对应连接点的距离，所述位置传感器每隔若干个架体进行安装且位置传感器电连接至支架控制器，以精确检测采煤机在架体排列沿线上的位置，集控中心部分电连接至支架控制器，以接收各支架控制器采集的采煤机轨迹数据、推遛的行程数据、采煤机的精确位置数据，通过支架控制器调整支架的位置，使得各支架排列在一条直线，从而推动刮板运输机移动，确保刮板运输机的曲直度。

2.根据权利要求1所述的一种基于惯导在工作面找直系统，其特征在于，所述惯导传感器包括高精度陀螺仪和加速度计，所述高精度陀螺仪和加速度计安装在采煤机，以记录采煤机运行的地理三维轨迹信息。

3.根据权利要求2所述的一种基于惯导在工作面找直系统，其特征在于，所述高精度陀螺仪和加速度计分别电连接至无线发送器，通过无线发送器以无线的方式向外传输高精度陀螺仪和加速度计的数据。

4.根据权利要求3所述的一种基于惯导在工作面找直系统，其特征在于，所述采煤机在刮板运输机上运行后，所述集控中心部分对各支架的地理位置信息进行统计，并将数据传递至支架控制器，通过各支架控制器对架体进行拉动，通过位移传感器和支架推遛油缸调节移动量，使得拉架后，多个架体整齐排列在一条直线上。

5.根据权利要求4所述的一种基于惯导在工作面找直系统，其特征在于，所述采煤机的顶部朝向煤层，使得采煤机在刮板运输机上运行时，采煤机进行割煤，多个所述架体保持在一条直线上，使得采煤机沿直线运行，以确保煤层壁笔直。

6.根据权利要求1所述的一种基于惯导在工作面找直系统，其特征在于，多个所述支架控制器串联，串联后支架控制器电连接至集控中心部分。

7.根据权利要求1所述的一种基于惯导在工作面找直系统，其特征在于，所述位置传感器包括但不限于激光测距仪、射频定位器或接近开关。

8.根据权利要求1所述的一种基于惯导在工作面找直系统，其特征在于，所述电液换向阀电连接至支架控制器，所述电液换向阀与支架推遛油缸连接，通过电液换向阀调节支架推遛油缸的推动架体的方向。

9.根据权利要求1所述的一种基于惯导在工作面找直系统，其特征在于，所述集控中心部分为单个电脑或由多台电脑组成。

Images