CN215595577U - 一种采煤面找直系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种采煤面找直系统，通过设置在采煤机内部的惯导可以实施监控采煤机的行程路径，以获取行程路径曲线，该行程路径包含经纬度和海拔信息，根据该曲线的曲直度来判断采煤机的采煤面是否为直线，若不为直线，则及时调整采煤面，使其在同一直线上进行采煤作业，防止采煤面弯曲而导致的采煤效率低下和各个采煤路径相互干扰的情况。

Description

一种采煤面找直系统

技术领域

本实用新型涉及煤矿采集技术领域，尤其涉及一种采煤面找直系统。

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。

日前国内综采自动化工作面基本均未解决持续推进的问题，面临的主要难题之就是如何保证采煤面在持续推进过程中保持“直”的状态，若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

为了克服上述技术缺陷，本实用新型的目的在于提供一种可以智能控制采煤面的找直工作的采煤面找直系统。

本实用新型公开了一种采煤面找直系统，包括采煤机和控制器，所述采煤机上设有惯导，所述控制器与所述采煤机和所述惯导连接；所述惯导记录采煤机的三维位置数据并发送至所述控制器；所述控制器根据所述三维位置数据绘制采煤机的采煤工作轨迹曲线，并控制所述采煤机的采煤面朝向第一方向或第二方向或第三方向或第四方向移动第一预设距离且同时减小所述采煤机的前进方向的移动速度；所述第一方向、所述第二方向、所述第三方向、所述第四方向与所述采煤机的前进方向垂直，且所述第一方向与所述第二方向相对，所述第三方向与所述第四方向相对；所述控制器包括曲线绘制组件，所述控制器通过所述曲线绘制组件将三维位置数据绘制成采煤工作轨迹曲线；所述控制器包括计数组件，所述计数组件累计所述采煤机的采煤面朝向第一方向或第二方向或第三方向或第四方向移动的次数C。

优选的，所述当前采煤工作轨迹曲线为当前位置到第二预设距离的曲线，所述第二预设距离为10m-15m。

优选的，还包括液压支架，所述采煤机设于所述液压支架上，所述液压支架通过伸缩架动作带动所述采煤机移动；所述液压支架与所述控制器连接，所述控制器控制所述液压支架执行伸缩架动作，以使所述采煤机的采煤面朝向第一方向或第二方向或第三方向或第四方向移动第一预设距离。

优选的，所述液压支架上设有位移传感器，所述位移传感器与所述控制器连接，所述控制器通过所述位移传感器获取所述液压支架的移动距离。

优选的，所述液压支架包括导轨和设于导轨上的若干组支撑架，每组所述支撑架上设有单独的通讯设备、通过所述通讯设备与所述控制器连接；所述采煤机设于所述导轨上，所述采煤机在前进过程中与若干组不同的所述支撑架连接，所述控制器控制不同的所述支撑架执行伸缩架动作，以控制所述采煤机在采煤工作过程中采煤面朝向第一方向或第二方向或第三方向或第四方向移动。

优选的，每组所述支撑架上设有红外线接收器，所述采煤机上设有红外线发射器；所述采煤机在所述轨道上移动时、通过所述红外线发射器与不同组的所述支撑架的红外线接收器之间进行信号传递。

优选的，所述采煤机包括电空箱，所述惯导设于所述电空箱内。

优选的，所述控制器包括第一控制器和第二控制器，所述第一控制器设于地面，所述第二控制器设于采煤井内。

采用了上述技术方案后，与现有技术相比，具有以下有益效果：

1.本实用新型通过设置在采煤机内部的惯导可以实施监控采煤机的行程路径，以获取行程路径曲线，根据该曲线的曲直度来判断采煤机的采煤面是否为直线，若不为直线，则及时调整采煤面，使其在同一直线上进行采煤作业，防止采煤面弯曲而导致的采煤效率低下和各个采煤路径相互干扰的情况。

附图说明

图1为本实用新型提供的采煤面找直系统的结构示意图；

图2为本实用新型提供的采煤面找直方法的流程图。

其中，1-采煤机，2-液压支架，3-控制器，301-曲线绘制组件，302-计数组件，4-惯导，5-红外线发射器，6-红外线接收器，7-位移传感器。

具体实施方式

以下结合附图与具体实施例进一步阐述本实用新型的优点。

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。

在本公开使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本公开。在本公开和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

应当理解，尽管在本公开可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本公开范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“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。

在本实用新型的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

在后续的描述中，使用用于表示元件的诸如“组件”、“部件”或“单元”的后缀仅为了有利于本实用新型的说明，其本身并没有特定的意义。因此，“组件”与“部件”可以混合地使用。

参见附图1，本实用新型还提供了一种采煤面找直系统，包括采煤机1和控制器3，采煤机1上设有惯导4，控制器3与采煤机1和惯导4连接。

控制器3获取惯导4的导航数据，从而获取采煤机1在采煤工作过程中的三维位置数据；控制器3根据三维位置数据绘制采煤机1的采煤工作轨迹曲线，具体的，控制器3包括曲线绘制组件301，控制器3通过该曲线绘制组件301来将三维位置数据绘制成采煤工作轨迹曲线。

控制器3在采煤机1的采煤工作过程中以第一预设时间为间隔，持续判断采煤工作轨迹曲线的曲直度是否小于预设曲直阈值，若否，则控制采煤机1的采煤面朝向第一方向或第二方向或第三方向或第四方向移动预设距离且同时减小采煤机1的前进方向的移动速度；第一方向、第二方向、第三方向、第四方向与采煤机1的前进方向垂直，且第一方向与第二方向相对，第三方向与第四方向相对。

控制器3还包括计数组件302，计数组件302累计采煤机1的采煤面朝向第一方向或第二方向或第三方向或第四方向移动的次数C；当C大于预设次数，则发出采煤机1故障提示信息或请求地质勘探。

需要说明的是，本实用新型上述的控制器3获取采煤机1的三维位置数据是依托惯导4的功能实现的，而采煤工作轨迹曲线的绘制是依托曲线绘制组件301的功能来实现的，控制器3累计次数的功能则是通过控制器3内的计数组件302来实现的，本实用新型并未对该两项功能的实现方法进行改进，仅通过惯导4、曲线绘制组件301、计数组件302等组件的现有功能来实现相应的功能。

较佳的，还包括液压支架2，采煤机1设于液压支架2上，液压支架2通过伸缩架动作带动采煤机1移动。液压支架2与控制器3连接，控制器3控制液压支架2执行伸缩架动作，以使采煤机1的采煤面朝向第一方向或第二方向或第三方向或第四方向移动预设距离。伸缩架动作包括左右伸缩带动采煤机1左右移动，还包括上下伸缩带动采煤机1上下移动，从而控制采煤面的上、下、左、右的位置。具体的，采煤机1设于刮板机上，刮板机在液压支架上移动，从而带动采煤机1移动。

较佳的，采煤机1包括电空箱，惯导4设于电空箱内，三维位置数据获取的更加准确。

较佳的，液压支架2上设有位移传感器7，位移传感器7与控制器3连接，控制器3通过位移传感器7获取液压支架2的移动距离，从而知晓每次液压支架2的实际移动距离。位移传感器7通常采用红外线测距仪。

较佳的，液压支架2包括导轨和设于导轨上的若干组支撑架，每组支撑架与控制器3连接。控制器3可单独控制每组支撑架。

采煤机1设于导轨上，采煤机1在前进过程中与若干组不同的支撑架连接，由不同的支撑架控制采煤位置。控制器3控制不同的支撑架执行伸缩架动作，以控制采煤机1在采煤工作过程中采煤面朝向第一方向或第二方向或第三方向或第四方向移动，实现整条液压支架2线路上的流水线控制。

较佳的，每组支撑架上设有红外线接收器6，采煤机1上设有红外线发射器5；采煤机1在轨道上移动时、通过红外线发射器5与不同组的支撑架的红外线接收器6之间进行信号传递。

较佳的，当前采煤工作轨迹曲线为当前位置到第二预设距离的曲线，第二预设距离为10m-15m。

较佳的，控制器3包括第一控制器和第二控制器，第一控制器设于地面，第二控制器3设于采煤井内，第一控制器和第二控制器都可单独实现控制器的工作，但需要说明的是，为了安全考虑，第一控制器进行控制工作时，第二控制器自动锁定不可用；而第二控制器进行控制工作时，第一控制器自动锁定不可用，即，第一控制器和第二控制器只可单独进行控制，不可同时进行控制。

参见附图2，本实用新型的采煤面找直系统采用如下步骤进行工作：

S1、通过设于采煤机1上的惯导4系统获取采煤机1在采煤工作过程中的三维位置数据；

S2、根据三维位置数据绘制采煤机1的采煤工作轨迹曲线；

S3、在采煤机1的采煤工作过程中以第一预设时间为间隔，持续判断采煤工作轨迹曲线的曲直度是否小于预设曲直阈值，若否，则控制采煤机1的采煤面朝向第一方向或第二方向或第三方向或第四方向移动预设距离。

第一方向、第二方向、第三方向、第四方向与采煤机1的前进方向垂直，且第一方向与第二方向相对，第三方向与第四方向相对。可以理解为，第一方向和第二方向分别为采煤机1的左右方向，第三方向和第四方向分别为采煤机1的上下方向。即，控制采煤机1在左、右方向上保持直线，且控制采煤机1在上、下方向上保持直线。当然，第一方向和第二方向也可分别为采煤机1的上下方向，而第三方向和第四方向则分别为采煤机1的左右方向。

本实用新型通过惯导4系统可以实时获取采煤机1的三维位置数据，由该三维位置数据可在坐标系上绘制出采煤机1在采煤工作中的移动轨迹曲线，根据该曲线可以直观的判断采煤机1在采煤工作中的移动是否为直线，从而判断出采煤工作面是否为直线，相比于现有技术的通过传感器等来判断采煤工作面是否为直线，本实用新型通过实测数据绘制的曲线来判断，更加准确，可信度高，且使操作人员、监视人员对采煤机1的行程在视觉上更直观，警示性强。

采煤机1设于液压支架2上，液压支架2通过伸缩架动作带动采煤机1移动。伸缩架动作包括左右伸缩带动采煤机1左右移动，还包括上下伸缩带动采煤机1上下移动，从而控制采煤面的上、下、左、右的位置。

控制液压支架2执行伸缩架动作，则使得采煤机1的采煤面朝向第一方向或第二方向或第三方向或第四方向移动预设距离。

需要说明的是，该预设距离可为固定距离，也可根据算法测量曲线的相关参数后计算获取的自动距离。若为固定距离，则可能一次移动并不到位，需要等下一次曲直度判断后再进行位移，直至曲直度是否小于预设曲直阈值。若为自动距离，则可以一步到位，但需要借助算法，并且该算法需要定时进行校正，才可保证算法的准确度。

较佳的，当调整距离为移动距离时，一次调整后，停止获取当前采煤工作轨迹曲线的曲率，而是获取起始位置与当前位置的采煤工作轨迹曲线的曲率，判断采煤工作轨迹曲线的曲直度是否小于预设曲直阈值，若否，则继续控制采煤机1的采煤面朝向第一方向或第二方向或第三方向或第四方向移动第一预设距离，直至起始位置与当前位置的采煤工作轨迹曲线的曲直度小于预设曲直阈值。

另外，还可以设置为操作人员手动输入。

三维位置数据包括经纬度信息和海拔信息，根据该信息可直观的获取采煤机1的三维地理位置数据，不受地下采煤井深的影响。

由于采煤机1故障、液压支架2故障等故障可能会导致采煤机1的采煤面一直无法在同一直线上工作，又或是当地质异常、存在干扰物的情况下，也会导致采煤面一直无法在同一直线上工作。

故需要在采煤机1在采煤工作过程中以第一预设时间为间隔，持续判断采煤工作轨迹曲线的曲直度是否小于预设曲直阈值，若否，则控制采煤机1的采煤面朝向第一方向或第二方向或第三方向或第四方向移动预设距离的同时，累计控制采煤机1的采煤面朝向第一方向或第二方向或第三方向或第四方向移动的次数C，当C大于预设次数，则发出采煤机1故障提示信息或请求地质勘探。

即，当采煤机1的采煤面持续多次调整位置时，则发出提示、警示操作人员进行设备判断或是地质判断。

另外，还可以设置更加精确的判断，即在时间段内进行判断，给定一预设时间段，若该预设时间段内采煤机1的调整次数C大于预设次数，则发出采煤机1故障提示信息或请求地质勘探。但若采用该种判断方法，可能会导致较多的无效提示，即提示信息为正常情况，并不对应故障或地质异常情况。

在一种情况下，采煤面位置调整时采煤工作停止，等采煤面回到正常位置了才会继续采煤工作，而另一种情况下，采煤面位置调整时采煤工作同时进行，而若此时保持正常采煤速度，可能会导致调整精度的误差，故在控制采煤机1的采煤面朝向第一方向或第二方向或第三方向或第四方向移动的同时，减小采煤机1的前进方向的移动速度，在调整完成以后再回复正常的速度。

应当注意的是，本实用新型的实施例有较佳的实施性，且并非对本实用新型作任何形式的限制，任何熟悉该领域的技术人员可能利用上述揭示的技术内容变更或修饰为等同的有效实施例，但凡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修改或等同变化及修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims (8)

1.一种采煤面找直系统，其特征在于，包括采煤机和控制器，所述采煤机上设有惯导，所述控制器与所述采煤机和所述惯导连接；

所述惯导记录采煤机的三维位置数据并发送至所述控制器；

所述控制器根据所述三维位置数据绘制采煤机的采煤工作轨迹曲线，并控制所述采煤机的采煤面朝向第一方向或第二方向或第三方向或第四方向移动第一预设距离且同时减小所述采煤机的前进方向的移动速度；所述第一方向、所述第二方向、所述第三方向、所述第四方向与所述采煤机的前进方向垂直，且所述第一方向与所述第二方向相对，所述第三方向与所述第四方向相对；

所述控制器包括曲线绘制组件，所述控制器通过所述曲线绘制组件将三维位置数据绘制成采煤工作轨迹曲线；

所述控制器包括计数组件，所述计数组件累计所述采煤机的采煤面朝向第一方向或第二方向或第三方向或第四方向移动的次数C。

2.根据权利要求1所述的采煤面找直系统，其特征在于，所述当前采煤工作轨迹曲线为当前位置到第二预设距离的曲线，所述第二预设距离为10m-15m。

3.根据权利要求1所述的采煤面找直系统，其特征在于，还包括液压支架，所述采煤机设于所述液压支架上，所述液压支架通过伸缩架动作带动所述采煤机移动；

所述液压支架与所述控制器连接，所述控制器控制所述液压支架执行伸缩架动作，以使所述采煤机的采煤面朝向第一方向或第二方向或第三方向或第四方向移动第一预设距离。

4.根据权利要求3所述的采煤面找直系统，其特征在于，所述液压支架上设有位移传感器，所述位移传感器与所述控制器连接，所述控制器通过所述位移传感器获取所述液压支架的移动距离。

5.根据权利要求3所述的采煤面找直系统，其特征在于，所述液压支架包括导轨和设于导轨上的若干组支撑架，每组所述支撑架上设有单独的通讯设备、通过所述通讯设备与所述控制器连接；

所述采煤机设于所述导轨上，所述采煤机在前进过程中与若干组不同的所述支撑架连接，所述控制器控制不同的所述支撑架执行伸缩架动作，以控制所述采煤机在采煤工作过程中采煤面朝向第一方向或第二方向或第三方向或第四方向移动。

6.根据权利要求5所述的采煤面找直系统，其特征在于，每组所述支撑架上设有红外线接收器，所述采煤机上设有红外线发射器；所述采煤机在所述轨道上移动时、通过所述红外线发射器与不同组的所述支撑架的红外线接收器之间进行信号传递。

7.根据权利要求1所述的采煤面找直系统，其特征在于，所述采煤机包括电空箱，所述惯导设于所述电空箱内。

8.根据权利要求1所述的采煤面找直系统，其特征在于，所述控制器包括第一控制器和第二控制器，所述第一控制器设于地面，所述第二控制器设于采煤井内。

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