CN215833798U - 采煤机跟踪控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种采煤机跟踪控制系统，包括：地下控制站；无人机，用于跟踪采煤机，并与地下控制站进行无线通信，以将采煤机的状态信息转发给地下控制站，以及将地下控制站控制采煤机的控制指令转发给采煤机；地面控制中心，用于与地下控制站进行通信，以获取采煤机的状态信息，并向地下控制站下发控制采煤机的控制指令；其中，采煤机和无人机之间为无线通信，地下控制站和无人机之间为无线通信。本申请中的采煤机跟踪控制系统，通过地下控制站、无人机与采煤机之间的无线通信，实现了煤矿采掘作业中地下设备间的无线通信，不需要铺设长距离的网线，节约了通信成本，保证了通信效果，避免了采用光缆通信距离过长会造成信号衰减的问题。

Description

采煤机跟踪控制系统

技术领域

本实用新型涉及采煤机领域，具体而言，涉及一种采煤机跟踪控制系统。

背景技术

采煤机是煤矿采掘作业中不可或缺的设备。由于地下环境复杂，很难与地面进行通讯，目前采煤机大多以工作人员现场操作为主。根据国家对采煤作业智能化、无人化的要求，建立起井下与井上的无人通讯必不可少。当前井下设备与井上控制站之间的通讯主要采用铺设有线光缆的方式，线缆随设备运行，连接至矿下中转站，由中转站通过网线将信号传输至地面。然而采用铺设光纤线缆进行信号传输的方式，存在如下缺陷：第一，由于采煤面现场设备较多，环境复杂，光缆易受到挤压导致变形，从而造成通讯中断，且故障不易排查；第二，光缆距离过长易造成信号衰减，影响通讯效果；第三，线缆的采购、铺设、收放和维护价格较高，不利于控制成本。

因此，如何提出一种可以实现井下设备间的无线通信，无需铺设光缆的方案成为目前亟待解决的问题。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型提出了一种采煤机跟踪控制系统。

有鉴于此，本实用新型提出了一种采煤机跟踪控制系统，包括：地下控制站；无人机，用于跟踪采煤机，并与地下控制站进行无线通信，以将采煤机的状态信息转发给地下控制站，以及将地下控制站控制采煤机的控制指令转发给采煤机；地面控制中心，用于与地下控制站进行通信，以获取采煤机的状态信息，并向地下控制站下发控制采煤机的控制指令；其中，采煤机和无人机之间为无线通信，地下控制站和无人机之间为无线通信。

根据本实用新型提供的采煤机跟踪控制系统，包括地下控制站、无人机和地面控制中心。具体而言，采煤机和无人机之间、无人机与地下控制站之间是通过无线通信来传输信息的，在采煤机跟踪控制系统工作过程中，无人机对采煤机进行跟踪，并接收采煤机发来的采煤机的状态信息，进而无人机将接收的采煤机的状态信息转发给地下控制站，地下控制站又将接收到的采煤机状态信息发送给地面控制中心，地面控制中心根据采煤机的状态信息来下达用于控制采煤机的控制指令，进而地下控制站接收地面控制中心发来的控制指令并将其无线转发给无人机，无人机又将接收到的控制指令转发给采煤机，以此实现了地面控制中心对采煤机的监测和控制。该种方案，地下控制站、无人机与采煤机之间的无线通信，实现了煤矿采掘作业中地下设备间的无线通信，以及实现了将采煤机的运行状态实时转发并上传到地面控制中心，不再需要像现有技术中一样，依靠铺设大量的线缆来进行通信，因此，就不会发生设备运行时通讯线缆被挤压、拉扯导致信号中断的问题，本申请中的采煤机跟踪控制系统，在不需要铺设长距离的网线节约了通信成本的同时，还保证了通信效果，避免了采用光缆通信距离过长会造成信号衰减的问题。

另外，本实用新型提供的上述技术方案中的采煤机跟踪控制系统还可以具有如下附加技术特征：

在上述技术方案中，地面控制中心与地下控制站通过有线网络进行通信。

在该技术方案中，通过有线网络建立起地面控制中心与地下控制站之间的通信，更加便捷，由于地面与地下的通信没有各类设备的干扰，因此不存在通信线缆受挤压和拉扯的问题，相对更加稳定，因此采用有线网络连接不会影响通信效果，也使得地下控制站与地面控制中心之间的通信更加稳定。

其中，有线网络为以太网，以太网是一种计算机局域网技术。IEEE(Institute ofElectrical and Electronics Engineers电气与电子工程师协会)组织的IEEE 802.3标准制定了以太网的技术标准，它规定了包括物理层的连线、电子信号和介质访问层的内容。

在上述技术方案中，无人机上设置有第一定位装置，采煤机上设置有第二定位装置，无人机上还设置有跟踪控制装置，跟踪控制装置能够与采煤机无线通信，以获取采煤机的位置，跟踪控制装置能够根据采煤机的位置和第一定位装置定位出的位置控制无人机的工作，以对采煤机进行定位跟踪。

在该技术方案中，无人机通过设置第一定位装置来获取自身位置，采煤机通过第二定位装置来获取自身位置并将采煤机的位置信息无线传输给无人机，无人机的跟踪控制装置根据采煤机的位置信息和通过第一定位装置获取的自身位置信息，来控制无人机移动，以对采煤机进行定位跟踪。通过采煤机和无人机之间的无线通信，将采煤机的位置信息无线传输给无人机，无人机根据自身位置和采煤机位置进行移动、跟踪采煤机，实现了无人机对采煤机实时的定位跟踪，保证了无人机定位跟踪采煤机的可靠性，进而提高了采煤机跟踪控制系统的可靠性。

进一步地，无人机能够同步跟踪采煤机。

在上述技术方案中，无人机上还安装有避障装置。

在该技术方案中，通过在无人机上安装避障装置，使得无人机在飞行过程中可以自动躲避障碍物，避免了碰撞的发生，进而避免了无人机因碰撞发生损坏，以及造成经济损失，提高了整个采煤机跟踪控制系统的稳定性。

在上述任一技术方案中，避障装置包括红外光栅定位装置、超声波定位装置、激光定位装置、雷达定位装置中的至少一种。

在该技术方案中，采用红外光栅定位装置、超声波定位装置、激光定位装置、雷达定位装置中的至少一种作为避障装置。红外光栅定位通过发射器发出红外光束，当有物体遮挡相邻的两束红外光达到预设时长时判定有障碍物。超声波定位是利用发射器发出超声波，接收器接收超声波，通过二者的时间差计算距离。激光定位是通过发出激光束与接收到激光束的时间差来计算距离。雷达定位是通过发出电磁波与接收到返回的电磁波的时间差来计算距离。通过上述定位装置可以使得无人机在飞行过程中自动躲避障碍物，避免了碰撞的发生，进而避免了无人机因碰撞发生损坏，以及造成经济损失，提高了整个采煤机跟踪控制系统的稳定性。

在上述任一技术方案中，无人机上还设置有图像采集装置，图像采集装置用于采集采煤机的工况图像及采煤机周围的环境图像。

在该技术方案中，无人机上设置有图像采集装置，图像采集装置用来采集采煤机以及采煤机周围环境的图像。本方案通过图像采集装置对采煤机和采煤机周围环境图像进行采集，可以使工作人员对采煤机实时的工作状态有更加具象的了解，方便工作人员可以根据采煤机的图像或者周围环境的图像对地下此时的状态进行了解、判断。

在上述任一技术方案中，对应每一采煤机设置有一台或多台无人机；对应每一采煤机设置有多台无人机时，多台无人机相互间隔地设置在采煤机和地下控制站之间，且多台无人机之间相互串联通信。

在该技术方案中，每台采煤机对应的无人机为一台或多台。当地下控制站距离采煤机较近时，可只设置一台无人机。但距离较远时，可在采煤机和地下控制站之间设置多台无人机来转发信号，以此保证转发信号的通信效果，避免因距离较远而导致接收的信号失真。

具体的，多台无人机相互间隔地设置在采煤机和地下控制站之间，且多台无人机之间相互串联通信，相邻两台无人机之间的距离为200米～300米，使得相邻无人机之间能够处在最佳的通信距离内。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1示出了本实用新型的实施例提供的采煤机跟踪控制系统的结构示意图图；

图2示出了本实用新型的实施例提供的采煤机跟踪控制系统的无人机的方框图。

其中，图1和图2中附图标记与部件名称之间的对应关系为：

1采煤机，102第一无线信号收发装置，2地下控制站，202第二无线信号收发装置，3无人机，302第三无线信号收发装置，304第一定位装置，306避障装置，308图像采集装置，4地面控制中心，5通信网线，6地下巷道。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本实用新型的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是，本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本实用新型的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

下面参照图1和图2描述本实用新型一些实施例中的采煤机跟踪控制系统。

本实用新型的实施例，提供了一种采煤机跟踪控制系统，如图1所示，该系统包括地下控制站2、无人机3和地面控制中心4。其中，地下控制站2用于向无人机3转发地面控制中心4的控制指令，以及向地面控制中心4转发无人机3转发来的采煤机1状态信息。无人机3用于跟踪采煤机1，并与地下控制站2进行无线通信，以将采煤机1的状态信息转发给地下控制站2，以及将地下控制站2控制采煤机1的控制指令转发给采煤机1。地面控制中心4用于与地下控制站2进行通信，以获取采煤机1的状态信息，并向地下控制站2下发控制采煤机1的控制指令；其中，采煤机1上设置有第一无线信号收发装置102，无人机3上设置有第三无线信号收发装置302，地下控制站2上设置有第二无线信号收发装置202，以此实现了采煤机1和无人机3之间的无线通信，地下控制站2和无人机3之间的无线通信。

根据本实施例提供的采煤机跟踪控制系统，包括地下控制站2、无人机3和地面控制中心4。具体而言，采煤机1和无人机3之间、无人机3与地下控制站2之间是通过无线信号收发装置来实现无线通信的，在采煤机跟踪控制系统工作过程中，无人机3对采煤机1进行跟踪，并接收采煤机1发来的采煤机1的状态信息，进而无人机3将接收的采煤机1的状态信息转发给地下控制站2，地下控制站2又将接收到的采煤机1状态信息通过通信网线5发送给地面控制中心4，地面控制中心4根据采煤机1的状态信息来下达用于控制采煤机1的控制指令，进而地下控制站2通过通信网线5接收地面控制中心4发来的控制指令并将其无线转发给无人机3，无人机3又将接收到的控制指令转发给采煤机1，以此实现了地面控制中心4对采煤机1进行监测和控制。该种方案，地下控制站2、无人机3与采煤机1之间的无线通信，实现了煤矿采掘作业中地下设备间的无线通信，以及实现了将采煤机1的运行状态实时转发并上传到地面控制中心4，不再需要像现有技术中一样，依靠铺设大量的线缆来进行通信，因此，就不会发生设备运行时通讯线缆被挤压、拉扯导致信号中断的问题，本申请中的采煤机跟踪控制系统，在不需要铺设长距离的网线节约了通信成本的同时，还保证了通信效果，避免了采用光缆通信距离过长会造成信号衰减的问题。

其中，本方案中的采煤机1、无人机3和地下控制站2都设置在地下巷道6中。图1中的虚线框即表示的是地下巷道6。

在上述实施例中，地面控制中心4与地下控制站2通过有线网络进行通信。

在该实施例中，通过有线网络建立地面控制中心4与地下控制站2之间的通信，更加便捷，由于地面与地下的通信没有各类设备的干扰，因此不存在通信线缆受挤压和拉扯的问题，相对更加稳定，因此采用有线网络连接不会影响通信效果，也使得地下控制站2与地面控制中心4之间的通信更加稳定。

其中，有线网络为以太网，以太网是一种计算机局域网技术。IEEE(Institute ofElectrical and Electronics Engineers电气与电子工程师协会)组织的IEEE 802.3标准制定了以太网的技术标准，它规定了包括物理层的连线、电子信号和介质访问层的内容。

在上述任一实施例中，无人机3上设置有第一定位装置304，采煤机1上设置有第二定位装置。采煤机跟踪控制系统还包括跟踪控制装置，跟踪控制装置能够与采煤机1无线通信，以获取采煤机1的位置，跟踪控制装置能够根据采煤机1的位置和第一定位装置304定位出的位置控制无人机3的工作，以对采煤机1进行定位跟踪。

在该实施例中，无人机3通过设置第一定位装置304来获取自身位置，采煤机1通过第二定位装置来获取自身位置并将采煤机1的位置信息无线传输给无人机3，跟踪控制装置根据采煤机1的位置信息和通过第一定位装置304获取的无人机3位置信息，来控制无人机3移动，以对采煤机1进行定位跟踪。通过采煤机1和无人机3之间的无线通信，将采煤机1的位置信息无线传输给无人机3，无人机3根据自身位置和采煤机1位置进行移动、跟踪采煤机1，实现了无人机3对采煤机1实时的定位跟踪，保证了无人机3定位跟踪采煤机1的可靠性，进而提高了采煤机跟踪控制系统的可靠性。

其中，跟踪控制装置设置在无人机3、地下控制站2或者地面控制中心4上。

进一步地，无人机3能够同步跟踪采煤机1。

在上述任一实施例中，无人机3上还安装有避障装置306。

在该实施例中，通过在无人机3上安装避障装置306，使得无人机3在飞行过程中可以自动躲避障碍物，由于无人机在地下巷道内很可能撞击到巷道壁、顶棚或者支架等障碍物，通过在无人机上安装避障装置，无人机就可以自行躲避障碍物，避免了碰撞的发生，进而避免了无人机3因碰撞发生损坏，而影响无人机对采煤机的正常监测，避免了无人机因撞击造成损坏而造成经济损失，本申请的无人机通过避障装置提高了整个采煤机跟踪控制系统的稳定性。

在上述任一实施例中，避障装置306包括红外光栅定位装置、超声波定位装置、激光定位装置、雷达定位装置中的至少一种。

在该实施例中，采用红外光栅定位装置、超声波定位装置、激光定位装置、雷达定位装置中的至少一种作为避障装置306。红外光栅定位通过发射器发出红外光束，当有物体遮挡相邻的两束红外光达到预设时长时判定有障碍物。超声波定位是利用发射器发出超声波，接收器接收超声波，通过二者的时间差计算距离。激光定位是通过发出激光束与接收到激光束的时间差来计算距离。雷达定位是通过发出电磁波与接收到返回的电磁波的时间差来计算距离。通过上述定位装置可以使得无人机3在飞行过程中自动躲避障碍物，避免了碰撞的发生，进而避免了无人机3因碰撞发生损坏，以及造成经济损失，提高了整个采煤机跟踪控制系统的稳定性。

在上述任一实施例中，无人机3上还设置有图像采集装置308，图像采集装置308用于采集采煤机1的工况图像及采煤机1周围的环境图像。

在该实施例中，无人机3上设置有图像采集装置308，图像采集装置308用来采集采煤机1以及采煤机1周围环境的图像。本方案通过图像采集装置308对采煤机1和采煤机1周围环境图像进行采集，可以使工作人员对采煤机1实时的工作状态有更加具象的了解，方便工作人员可以根据采煤机1的图像或者周围环境的图像对地下此时的状态进行了解、判断。

其中，图像采集装置所采集的环境图像可以为图片也可以为视频。

在上述任一实施例中，对应每一采煤机1设置有一台或多台无人机3；对应每一采煤机1设置有多台无人机3时，多台无人机3相互间隔地设置在采煤机1和地下控制站2之间，且多台无人机3之间相互串联通信。

在该实施例中，每台采煤机1对应的无人机3为一台或多台。在采煤机距离地下控制站距离很远时，需要在地下巷道内设置多台无人机来保证信号的转发效果，可以避免因距离较远而导致转发的信号失真。当地下控制站2距离采煤机1较近时，可只设置一台无人机3。但距离较远时，可在采煤机1和地下控制站2之间设置多台无人机3来转发信号，以此保证转发信号的通信效果，避免因距离较远而导致接收的信号失真。

具体的，多台无人机3相互间隔地设置在采煤机1和地下控制站2之间，且多台无人机3之间相互串联通信，相邻两台无人机3之间的距离为200米～300米，使得相邻无人机3之间能够处在最佳的通信距离内。

在本说明书中，术语“多个”则指两个或两个以上，除非另有明确的限定。术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；“相连”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在本实用新型中的具体含义。

在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种采煤机跟踪控制系统，其特征在于，包括：

地下控制站(2)；

无人机(3)，用于跟踪采煤机(1)，并与所述地下控制站(2)进行无线通信，以将所述采煤机(1)的状态信息转发给所述地下控制站(2)，以及将所述地下控制站(2)控制所述采煤机(1)的控制指令转发给所述采煤机(1)；

地面控制中心(4)，用于与所述地下控制站(2)进行通信，以获取所述采煤机(1)的状态信息，并向所述地下控制站(2)下发控制所述采煤机(1)的控制指令；

其中，所述采煤机(1)和所述无人机(3)之间为无线通信，所述地下控制站(2)和所述无人机(3)之间为无线通信。

2.根据权利要求1所述的采煤机跟踪控制系统，其特征在于，

所述地面控制中心(4)与所述地下控制站(2)通过有线网络进行通信。

3.根据权利要求1所述的采煤机跟踪控制系统，其特征在于，

所述无人机(3)上设置有第一定位装置(304)，所述无人机(3)上还设置有跟踪控制装置，所述跟踪控制装置能够与所述采煤机(1)无线通信，以获取所述采煤机(1)的位置，所述跟踪控制装置能够根据所述采煤机(1)的位置和所述第一定位装置(304)定位出的位置控制所述无人机(3)的工作，以对所述采煤机(1)进行定位跟踪。

4.根据权利要求1所述的采煤机跟踪控制系统，其特征在于，

所述采煤机(1)上设置有第二定位装置，用于获取所述采煤机(1)的位置。

5.根据权利要求3所述的采煤机跟踪控制系统，其特征在于，

所述无人机(3)上还安装有避障装置(306)。

6.根据权利要求5所述的采煤机跟踪控制系统，其特征在于，

所述避障装置(306)包括红外光栅定位装置、超声波定位装置、激光定位装置、雷达定位装置中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的采煤机跟踪控制系统，其特征在于，

所述无人机(3)上还设置有图像采集装置(308)，所述图像采集装置(308)用于采集采煤机(1)的工况图像及所述采煤机(1)周围的环境图像。

8.根据权利要求1所述的采煤机跟踪控制系统，其特征在于，

对应每一所述采煤机(1)设置有一台或多台所述无人机(3)。

9.根据权利要求8所述的采煤机跟踪控制系统，其特征在于，

对应每一所述采煤机(1)设置有多台所述无人机(3)时，多台所述无人机(3)相互间隔地设置在所述采煤机(1)和所述地下控制站(2)之间，且多台所述无人机(3)之间相互串联通信。

10.根据权利要求9所述的采煤机跟踪控制系统，其特征在于，

相邻两台无人机(3)之间的距离为200米～300米。

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