WO2022063175A1 - 开采机器人的通信系统 - Google Patents

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WO2022063175A1
WO2022063175A1 PCT/CN2021/119906 CN2021119906W WO2022063175A1 WO 2022063175 A1 WO2022063175 A1 WO 2022063175A1 CN 2021119906 W CN2021119906 W CN 2021119906W WO 2022063175 A1 WO2022063175 A1 WO 2022063175A1
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mining
wireless communication
information
control information
robot
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高思伟
任伟
刘帅
崔耀
张松阳
黄骞
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北京天玛智控科技股份有限公司
北京煤科天玛自动化科技有限公司
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    • G—PHYSICS
    • G07—CHECKING-DEVICES
    • G07C—TIME OR ATTENDANCE REGISTERS; REGISTERING OR INDICATING THE WORKING OF MACHINES; GENERATING RANDOM NUMBERS; VOTING OR LOTTERY APPARATUS; ARRANGEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS FOR CHECKING NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • G07C1/00—Registering, indicating or recording the time of events or elapsed time, e.g. time-recorders for work people
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    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08C—TRANSMISSION SYSTEMS FOR MEASURED VALUES, CONTROL OR SIMILAR SIGNALS
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    • G08C17/02—Arrangements for transmitting signals characterised by the use of a wireless electrical link using a radio link
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    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
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    • Y02P90/02—Total factory control, e.g. smart factories, flexible manufacturing systems [FMS] or integrated manufacturing systems [IMS]

Definitions

  • the present application relates to the field of communication technology, and in particular, to a communication system for a mining robot.
  • the video of the mining robot is generally transmitted through the WiFi network, but since the fully mechanized mining face is a long and narrow area with ups and downs, it is necessary to deploy multiple wireless access points on the fully mechanized mining face. Therefore, the mining robot needs to frequently switch between the two wireless access points during the operation. In this case, the communication bandwidth will inevitably drop, resulting in video freezes, control information blockage and delay.
  • the present application aims to solve one of the technical problems in the related art at least to a certain extent.
  • the first object of the present application is to provide a communication system for mining robots, which is used to solve the technical problems of low reliability, poor effectiveness and poor timeliness in the control communication process in the prior art.
  • the third object of the present application is to provide a communication system suitable for intelligent mining.
  • an embodiment of the first aspect of the present application provides a communication system for a mining robot, including: a robot body, a controller and a communication component, wherein the controller is connected to the communication component, and the communication component Including N wireless communication modules, the N is a positive integer greater than or equal to 2; i wireless communication modules are used to transmit to the mining control center the inspection video information collected by the mining robot during the traveling process and the mining robot The first type of state information, where i is a positive integer greater than or equal to 1; Ni wireless communication modules are used to send the second type of state information to the mining control center, and receive the information sent by the mining control center for control information of the mining robot, and feed back response information corresponding to the control information to the mining control center; the controller is configured to receive the control information from the Ni wireless communication modules, and control the The robot body executes the action matching the control information.
  • the communication protocols between any two wireless communication modules in the N wireless communication modules are different; or the N wireless communication modules include wireless communication modules that use the same communication protocol but different communication channels. communication module.
  • it further includes: a data processing component, the input end of the data processing component is connected to the Ni wireless communication modules, and the output end is connected to the controller; the data processing component is used for Receive the control information from the Ni wireless communication modules, perform reconstruction processing on the control information, and send the reconstructed control information to the controller.
  • the data processing component is further configured to extract the time stamp and the validity period of the control information, and identify the expiration date from the received control information according to the time stamp and the validity period control information, and filter and process the expired control information.
  • it further includes: a switch and an image acquisition device, the switch is connected to the at least one wireless communication module and the image acquisition device.
  • At least one wireless communication module among the N wireless communication modules adopts a WiFi communication protocol, and the remaining wireless communication modules adopt a wireless communication protocol different from the WiFi communication protocol.
  • the system can receive and send information in parallel through multiple channels, realize redundant communication, avoid the risk of jamming or even loss of control during the operation of the mining robot due to information transmission delay, and ensure the control and communication process of the mining robot.
  • the effectiveness and reliability of the mining robot have improved the operating efficiency of the mining robot.
  • it further includes: a data processing module, the data processing module is respectively connected with the switch and the mining control center; the data processing module is used for obtaining data from the N wireless communication modules Receive information, perform reconstruction processing on the received information, and send the reconstructed information to the mining control center.
  • the fully mechanized mining face can be based on Ethernet, Enables communication with mining robots. Further, by setting up a data processing terminal, the received confirmation information or status information can be filtered, deduplicated, spliced and other reconstruction processing, which improves the timeliness and reliability of the information, and further ensures the fully mechanized mining work. face control the effectiveness and reliability of the communication process.
  • the communication system suitable for intelligent mining includes a communication system of a mining robot and a communication system of a fully mechanized mining face, which can realize the inspection of the fully mechanized mining face by the mining robot and the operation of the mining robot by the operator.
  • the remote control of the fully mechanized mining face and the communication between the mining robot avoids the risk of jamming or even loss of control during the operation of the mining robot due to information transmission delay, and ensures the effectiveness and reliability of the intelligent mining control communication process. , improving the efficiency of intelligent mining.
  • FIG. 1 is a schematic structural diagram of a communication system of a mining robot according to an embodiment disclosed in the present application
  • FIG. 2 is a schematic structural diagram of a communication system of a mining robot according to another embodiment disclosed in the present application.
  • FIG. 3 is a schematic structural diagram of a communication system of a mining robot according to another embodiment disclosed in the present application.
  • FIG. 5 is a schematic structural diagram of a communication network according to an embodiment disclosed in the present application.
  • FIG. 7 is a schematic diagram of the arrangement of a wireless access device in a fully mechanized mining face according to an embodiment disclosed in the present application;
  • FIG. 8 is a schematic structural diagram of a communication system of a fully mechanized mining face according to another embodiment disclosed in the present application.
  • FIG. 9 is a schematic structural diagram of a communication system suitable for intelligent mining according to an embodiment disclosed in the present application.
  • 100-communication system of mining robot 200-communication system of fully mechanized mining face; 300-communication system suitable for intelligent mining; 10-robot main body; 20-controller; 30-communication component; 40-mining control center; 50-data processing component; 60-switch; 70-image acquisition device; 80-positioning component; 90-data processing terminal.
  • At least two wireless communication modules can be used to transmit to the mining control center 40 the inspection video information and mining information collected by the mining robot during the traveling process.
  • the first type of state information of the robot is used to realize redundant transmission of the inspection video information and the first type of state information, and to improve the reliability of information transmission.
  • the communication system suitable for intelligent mining proposed in this application including the communication system of the mining robot and the communication system of the fully mechanized mining face, can realize the inspection of the fully mechanized mining face by the mining robot and the remote control of the mining robot by the operator.
  • Control, as well as the communication between the fully mechanized mining face and the mining robot avoid the risk of jamming or even loss of control during the mining robot operation due to information transmission delay, ensure the effectiveness and reliability of the intelligent mining control communication process, improve intelligent mining efficiency.
  • a first feature "on” or “under” a second feature may be in direct contact with the first and second features, or the first and second features indirectly through an intermediary touch.
  • the first feature being “above”, “over” and “above” the second feature may mean that the first feature is directly above or obliquely above the second feature, or simply means that the first feature is level higher than the second feature.
  • the first feature being “below”, “below” and “below” the second feature may mean that the first feature is directly below or obliquely below the second feature, or simply means that the first feature has a lower level than the second feature.

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Abstract

本申请公开了一种开采机器人的通信系统，所述系统包括：机器人主体、控制器和通信组件，其中，控制器与通信组件连接，通信组件包括N个无线通信模块；i个无线通信模块，用于向开采控制中心传输巡检频信息和第一类状态信息；N-i个无线通信模块，用于向开采控制中心发送第二类状态信息，以及接收开采控制中心发送的控制信息，并向开采控制中心反馈与控制信息对应的应答信息；控制器，用于从N-i个无线通信模块处接收控制信息，并控制机器人主体执行控制信息匹配的动作。该系统通过多通道并行进行信息的接收与发送，避免了因信息传输延迟导致开采机器人作业过程中的卡顿和堵塞，确保控制通信过程中的可靠性，提升开采机器人的作业效率。

Description

开采机器人的通信系统
相关申请的交叉引用
本申请要求北京天地玛珂电液控制系统有限公司，北京煤科天玛自动化科技有限公司于2020年09月28日提交的、发明名称为“开采机器人的通信系统”的、中国专利申请号“202011040256.7”的优先权。
技术领域
本申请涉及通信技术领域，特别是涉及一种开采机器人的通信系统。
背景技术
智能化采煤是目前煤矿开采最重要的技术发展区域，我国煤炭资源开采主要以井工煤矿为主，综合机械化开采占比较大，在综采工作面实现智能化、自动化，无论是基于远程可视化的智能化开采，还是透明工作面方式的智能开采，看得清、看得见均至关重要，作为近年来发展起来的新技术，开采机器人日益受到各大矿业集团、研究机构、装备企业的重视。
目前，开采机器人的视频一般通过WiFi网络传输，但是由于综采工作面是一个上下起伏的狭长区域，需在综采工作面部署多个无线接入器。因此，开采机器人在作业过程中需频繁地在两个无线接入器之间切换，此种情况下势必会导致通信带宽跌落，从而导致视频卡顿，控制信息堵塞及延迟。
发明内容
本申请旨在至少一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
为此，本申请的第一个目的在于提供一种开采机器人的通信系统，用于解决现有技术中存在的控制通信过程中的可靠性低、有效性差以及时效性差的技术问题。
本申请的第二个目的在于提供一种综采工作面的通信系统。
本申请的第三个目的在于提供一种适用于智能化开采的通信系统。
为达到上述目的，本申请第一方面实施例提供了一种开采机器人的通信系统，包括：机器人主体、控制器和通信组件，其中，所述控制器与所述通信组件连接，所述通信组件包括N个无线通信模块，所述N为大于或者等于2的正整数；i个无线通信模块，用于向开采控制中心传输所述开采机器人在行进过程中采集的巡视视频信息和所述开采机器人的第一类状态信息，其中，i为大于或者等于1的正整数；N-i个无线通信模块，用于向所述开采控制中心发送第二类状态信息，以及接收所述开采控制中心发送的针对开采机器人的控制信息， 并向所述开采控制中心反馈与所述控制信息对应的应答信息；所述控制器，用于从所述N-i个无线通信模块处接收所述控制信息，并控制所述机器人主体执行所述控制信息匹配的动作。
根据本申请的一个实施例，所述N个无线通信模块中任意两个无线通信模块之间的通信协议不同；或者所述N个无线通信模块中包括采用相同的通信协议但通信信道不同的无线通信模块。
根据本申请的一个实施例，还包括：数据处理组件，所述数据处理组件的输入端与所述N-i个无线通信模块连接，输出端与所述控制器连接；所述数据处理组件，用于从所述N-i个无线通信模块处接收所述控制信息，并对所述控制信息进行重构处理，将重构处理后的所述控制信息发送给所述控制器。
根据本申请的一个实施例，所述数据处理组件，进一步用于提取所述控制信息的时间戳和有效期，根据所述时间戳和所述有效期，从接收到的所述控制信息中识别出过期控制信息，并对所述过期控制信息过滤处理。
根据本申请的一个实施例，所述数据处理组件，进一步用于提取所述控制信息的序号和/或时间戳，根据所述序号和/或所述时间戳，从接收到的所述控制信息中识别出重复控制信息，并对所述重复控制信息进行去重处理。
根据本申请的一个实施例，所述数据处理组件，进一步用于根据所述序号，从接收到的所述控制信息中识别出序号连续的控制信息，并对所述序号连续的相邻控制信进行拼接处理。
根据本申请的一个实施例，还包括：交换机和图像采集装置，所述交换机与所述至少一个无线通信模块和所述图像采集装置连接。
根据本申请的一个实施例，所述N个无线通信模块中至少一个无线通信模块采用WiFi通信协议，剩余的无线通信模块采用与所述WiFi通信协议不同的无线通信协议。
本申请第一方面实施例提供的开采机器人的通信系统，包括机器人主体、控制器和通信组件。可选地，可以通过通信组件中的i个无线通信模块，向开采控制中心传输巡检视频信息和开采机器人的第一类状态信息，并通过N-i个无线通信模块，向开采控制中心发送第二类状态信息，以及接收开采控制中心发送的针对开采机器人的控制信息，并向开采控制中心反馈与控制信息对应的应答信息，并控制机器人主体执行控制信息匹配的动作，以实现开采机器人对综采工作面的巡视和操作人员对开采机器人的远程控制。由此，该系统能够通过多通道并行进行信息的接收与发送，实现冗余通信，避免了因信息传输延迟导致开采机器人作业过程中的卡顿、甚至失控风险，确保了开采机器人控制通信过程中的有效性和可靠性，提升了开采机器人的作业效率。
为了实现上述目的，本申请第二方面实施例提供了一种综采工作面的通信系统，所述综采工作面的通信系统，包括：布设在综采工作面上的N个无线接入器；开采控制中心和交换机，所述交换机分别与所述开采控制中心和所述N个无线接入器连接；所述开采控制中心，用于通过所述N个无线接入器中的i个无线通信模块接收开采机器人在行进过程中采集的巡检视频信息和所述开采机器人的第一类状态信息，以及通过N-i个无线通信模块接收所述开采机器人的第二类状态信息，并向所述开采机器人发送控制信息，接收所述开采机器人反馈的与所述控制信息对应的应答信息；其中，i大于为或者等于1的正整数，所述N为大于或者等于2的正整数。
根据本申请的一个实施例，还包括：数据处理模块，所述数据处理模块分别与所述交换机和所述开采控制中心连接；所述数据处理模块，用于从所述N个无线通信模块处接收信息，并对接收到的信息进行重构处理，将重构处理后的所述信息发送给所述开采控制中心。
本申请第二方面实施例提供的综采工作面的通信系统，通过于综采工作面上设置N个无线接入器、开采控制中心和交换机，使得综采工作面能够以以太网作为依托，实现与开采机器人的通信。进一步地，通过设置数据处理终端，可以对接收到的确认信息或者状态信息进行过滤处理、去重处理以及拼接处理等重构处理，提高了信息的时效性和可靠性，进一步确保了综采工作面控制通信过程中的有效性和可靠性。
为了实现上述目的，本申请第三方面实施例提供了一种适用于智能化开采的通信系统，所述适用于智能化开采的通信系统，包括：如本申请第一方面实施例提供的开采机器人的通信系统，以及如本申请第二方面实施例提供的综采工作面的通信系统。
本申请第三方面实施例提供的适用于智能化开采的通信系统，包括开采机器人的通信系统和综采工作面的通信系统，能够实现开采机器人对综采工作面的巡视、操作人员对开采机器人的远程控制，以及综采工作面与开采机器人的通信，避免了因信息传输延迟导致开采机器人作业过程中的卡顿、甚至失控风险，确保了智能化开采控制通信过程中的有效性和可靠性，提升了智能化开采效率。
附图说明
图1是本申请公开的一个实施例的开采机器人的通信系统的结构示意图；
图2是本申请公开的另一个实施例的开采机器人的通信系统的结构示意图；
图3是本申请公开的又一个实施例的开采机器人的通信系统的结构示意图；
图4是本申请公开的再一个实施例的开采机器人的通信系统的结构示意图；
图5是本申请公开的一个实施例的通信网络的结构示意图；
图6是本申请公开的一个实施例的综采工作面的通信系统的结构示意图；
图7是本申请公开的一个实施例的综采工作面的无线接入器的布置示意图；
图8是本申请公开的又一个实施例的综采工作面的通信系统的结构示意图；
图9是本申请公开的一个实施例的适用于智能化开采的通信系统的结构示意图。
图中：
100-开采机器人的通信系统；200-综采工作面的通信系统；300-适用于智能化开采的通信系统；10-机器人主体；20-控制器；30-通信组件；40-开采控制中心；50-数据处理组件；60-交换机；70-图像采集装置；80-定位组件；90-数据处理终端。
具体实施方式
下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。
下面参考附图描述本申请实施例的开采机器人的通信系统。
图1是本申请公开的一个实施例的开采机器人的通信系统的结构示意图。
如图1所示，本实施例中的开采机器人的通信系统100，包括：机器人主体10、控制器20和通信组件30。
机器人主体10，可以于综合机械化开采(以下简称综采)工作面进行作业，用于巡视综采工作面的开采情况，以实现在综采工作面的可视化、智能化以及自动化开采。
控制器20，与通信组件30连接，用于从通信组件30处接收控制信息，并控制机器人主体10执行控制信息匹配的动作。
其中，控制信息可以根据实际情况进行设定。例如，为了实现开采机器人于综采工作面的基础作业，可以设置控制信息为前进、后退、加速、减速、停止等信息；又例如，为了确保开采过程中的安全性，避免综采工作面产生明火而引起爆炸事故，可以设置控制信息为瓦斯超限停机停电等信息。
通信组件30，用于与开采控制中心40进行无线通信，以向开采控制中心40传输开采机器人在行进过程中采集的巡视视频信息和开采机器人的第一类状态信息，向开采控制中心40发送第二类状态信息。
其中，第一类状态信息可以为任意时效性要求较低的状态信息，例如，为了确保开采机器人能够连续、不间断地采集综采工作面的工作情况，可以设定第一类状态信息包括电池电量信息；又例如，为了实现开采机器人的定期维护，可以设定第一类状态信息包括运行时长信息。综上可知，电池电量以及运行时长等信息，均为不会发生突变的、不必须实时检测的、可以按照预设时间间隔进行检测的状态信息，即为第一类状态信息。
其中，第二类状态信息可以为任意时效性要求较高的状态信息，例如，为了避免开采机器人因瓦斯含量过高导致综采工作面出现爆炸事故，可以设定第二类状态信息包括瓦斯含量信息；又例如，为了确保开采机器人能在在紧急情况下停止作业或者行进，避免开采机器人出现损坏，需要实时对开采机器人的急停闭锁状态进行监测，能够在紧急状态下对开采机器人进行紧急制动，因此可以设定第二类状态信息包括开采机器人的急停闭锁信息。综上可知，瓦斯含量、急停闭锁等关键信息，以及其他可能会对开采过程形成较大的安全隐患、须实时检测的状态信息，即为第二类状态信息。
通信组件30，还用于接收开采控制中心40发送的针对开采机器人的控制信息，并向开采控制中心40反馈与控制信息对应的应答信息。
本申请实施例中，在通信组件30接收到开采控制中心40发送的针对开采机器人的控制信息后，可以向开采控制中心40反馈与控制信息对应的应答信息，以表示开采控制中心40下发的控制信息已被通信组件30确认接收无误。
其中，与控制信息对应的应答信息可以根据实际情况进行设定。例如可以设定与控制信息对应的应答信息为确认字符/确认帧(Acknowledge Character，简称ACK)。
本申请实施例中，通信组件30包括N个无线通信模块，N为大于或者等于2的正整数。
需要说明的是，通信组件30包括至少2个无线通信模块，本申请中，对于通信组件30包括的无线通信模块的具体类别不作限定，可以根据实际情况进行设定。
作为一种可能的实现方式，N个无线通信模块中任意两个无线通信模块之间的通信协议不同。例如，可以设定通信组件30中可以包括采用无线宽带(简称WiFi)通信协议、采用紫蜂(Zig-Bee)通信协议、采用超宽带(Ultra Wide Band，简称UWB)通信协议和采用LoRa(Long Range，简称LoRa)通信协议等无线通信协议的4个无线通信模块。上述通信协议仅为示例，不能作为限定本申请的条件。
作为另一种可能的实现方式，N个无线通信模块中包括采用相同的通信协议但通信信道不同的无线通信模块。举例而言，Zig-Bee通信协议在2.4G频段有16个无线通信信道，编号从11开始，N个无线通信模块中可以包括16个无线通信模块都采用了Zig-Bee通信协议，但是该16个无线通信模块分别采用了Zig-Bee通信协议下的16个无线通信信道。N个无线通信模块中可以12个无线通信模块都采用了Zig-Bee通信协议，但是该12个无线通信模块分别采用了Zig-Bee通信协议下的16个无线通信信道。也就说是，同一类通信协议下的全部无线通信信道可以全部被占用，也可以部分被占用。即N个无线通信模块的通信协议可以相同，也可以不同，但是N个无线通信模块所占用的频段是相异的。需要说明的是，为了确保通信组件30向开采控制中心40传输信息，以及通信组件30接收开采控制中心40传输信息过程中的可靠性，实现开采机器人对综采工作面的巡视和操作人员对开采机器人的远 程控制，本申请中，可以通过不同无线通信模块，分别进行信息的接收与发送。
可选地，可以通过i个无线通信模块，向开采控制中心40传输开采机器人在行进过程中采集的巡视视频信息和开采机器人的第一类状态信息，其中，i为大于或者等于1的正整数。
需要说明的是，向开采控制中心40传输信息的无线通信模块个数小于通信组件30内无线通信模块个数的总和，且向开采控制中心40传输信息的无线通信模块种类，可以根据实际情况进行设定，例如1个无线通信模块、2个无线通信模块等。
进一步地，可以通过N-i个无线通信模块，向开采控制中心发送第二类状态信息，以及接收开采控制中心40发送的针对开采机器人的控制信息，并向开采控制中心反馈与控制信息对应的应答信息。
举例而言，通信组件30包括采用WiFi通信协议的无线通信模块、采用Zig-Bee通信协议的无线通信模块、采用UWB通信协议的无线通信模块和采用LoRa通信协议的无线通信模块，共4个无线通信模块。可选地，可以通过WiFi无线通信通道，向开采控制中心40传输开采机器人在行进过程中采集的巡视视频信息和开采机器人的第一类状态信息；通过Zig-Bee无线通信通道、UWB无线通信通道和LoRa无线通信通道，向开采控制中心发送第二类状态信息，以及接收开采控制中心40发送的针对开采机器人的控制信息，并向开采控制中心反馈与控制信息对应的应答信息。
需要说明的是，为了进一步提升开采机器人控制通信过程中的有效性和可靠性，可以通过至少2个无线通信模块，分别向开采控制中心40传输开采机器人在行进过程中采集的巡视视频信息和开采机器人的第一类状态信息，以实现巡视视频信息和第一类状态信息的冗余传输，提高信息传输的可靠性。
举例而言，通信组件30包括采用WiFi通信协议的无线通信模块、采用Zig-Bee通信协议的无线通信模块、采用UWB通信协议的无线通信模块和采用LoRa通信协议的无线通信模块，共4个无线通信模块。可选地，可以通过WiFi无线通信通道，向开采控制中心40传输开采机器人在行进过程中采集的巡视视频信息，并通过Zig-Bee无线通信通道，向开采控制中心40传输开采机器人的第一类状态信息；通过UWB无线通信通道和LoRa无线通信通道，向开采控制中心发送第二类状态信息，以及接收开采控制中心40发送的针对开采机器人的控制信息，并向开采控制中心反馈与控制信息对应的应答信息。
需要说明的是，WiFi通信协议具有13个无线通信信道，Zig-Bee通信协议有16个无线通信信道，LoRa有8个无线通信信道，而UWB也至少有4个无线通信信道。本申请中，可以利用WiFi通信协议下的一个无线通信信道和Zig-Bee通信协议下的一个无线通信信道，传输巡视视频信息和第一类状态信息；并利用LoRa通信协议下的一个无线通信信道和UWB 通信协议下的一个无线通信信道，传输第二类状态信息，接收控制信息，并反馈对应的应答信息。
由此，本申请提出的开采机器人的通信系统，包括机器人主体、控制器和通信组件。可选地，可以通过通信组件中的i个无线通信模块，向开采控制中心传输巡视视频信息和开采机器人的第一类状态信息，并通过N-i个无线通信模块，向开采控制中心发送第二类状态信息，以及接收开采控制中心发送的针对开采机器人的控制信息，并向开采控制中心反馈与控制信息对应的应答信息，并控制机器人主体执行控制信息匹配的动作，以实现开采机器人对综采工作面的巡视和操作人员对开采机器人的远程控制。由此，该系统能够通过多通道并行、多信道冗余设置进行信息的接收与发送，加大频率和空间域的密度，实现时间域的高效利用，避免了因信息传输延迟导致开采机器人作业过程中的卡顿、甚至失控风险，确保了开采机器人控制通信过程中的有效性和可靠性，提升了开采机器人的作业效率。
需要说明的是，通信组件包括N个无线通信模块，其中至少一个无线通信模块采用WiFi等大带宽通信协议，剩余的无线通信模块采用与WiFi通信协议不同的无线通信协议。其中，采用WiFi通信协议的无线通信模块，用于向开采控制中心40传输巡视视频信息和第一类状态信息。
进一步地，为了进一步提升开采机器人控制通信过程中的有效性和可靠性，还可以设置剩余的无线通信模块采用不同的无线通信协议。
需要说明的是，在试图设置剩余的无线通信模块所采用的无线通信协议时，可以计算采用不同无线通信协议的无线通信模块的链路预算(Link Budget)，并根据获取到的链路预算，确定剩余的无线通信模块所采用的无线通信协议。
其中，链路预算，指的是通过对发送端、通信链路、传播环境和接收端中所有增益和衰减进行核算，对无线通信系统的覆盖能力进行评估的方法。可选地，可以获取采用不同无线通信协议的无线通信模块的发射功率和接收灵敏度，并将发射功率与接收灵敏度相减，计算得到链路预算。
举例而言，采用无线通信协议A的无线通信模块A的发射功率和接收灵敏度分别为1w和-100dbm，可知，采用无线通信协议A的无线通信模块A的链路预算为130dbm。
进一步地，可以根据链路预算，选取满足通信要求的无线通信协议。
作为一种可能的实现方式，可以将获取到的链路预算与预设链路预算阈值进行比较，并采用链路预算大于或者等于链路预算阈值的无线通信协议作为无线通信模块所采用的通信协议。
其中，链路预算阈值可以根据实际情况进行设定，例如，可以设定链路预算阈值为通信距离可以覆盖井下中等厚度的综采工作面的135dbm。
作为另一种可能的实现方式，可以将获取到的所有链路预算进行升序排列，并选取排序处于预设排序范围内的无线通信协议作为无线通信模块所采用的通信协议。
其中，预设排序范围可以根据实际情况进行设定，例如，可以设定预设排序范围为前5位。
需要说明的是，本申请中，不同类别的无线通信模块之间的工作频段不同，使得不同类别的无线通信模块的作用范围不产生重叠区域，确保了不同类别的无线通信模块控制通信过程中的可靠性。
由此，本申请提出的开采机器人的通信系统，通信组件中的N个无线通信模块中至少一个无线通信模块采用WiFi通信协议，剩余的无线通信模块采用与WiFi通信协议不同的无线通信协议。由此，该系统能够通过采用WiFi通信协议的无线通信模块，向开采控制中心传输巡视视频信息和第一类状态信息，并采用与WiFi通信协议不同的无线通信协议的无线通信模块，向开采控制中心发送第二类状态信息，以及接收开采控制中心发送的针对开采机器人的控制信息，并向开采控制中心反馈与所述控制信息对应的应答信息，实现冗余通信，避免了因信息传输延迟导致开采机器人作业过程中的卡顿、堵塞、甚至失控风险，确保了开采机器人控制通信过程中的有效性和可靠性，提升了开采机器人的作业效率。进一步地，本申请中选用不同种类的通信模块进行信息传输，以根据不同种类通信模块的工作频率差距更大的特点，达到扩大开采机器人的通信系统覆盖频率范围，提高抗干扰能力的目的。
需要说明的是，由于综采工作面是一个金属半包裹的狭长区域，长度可达300米，在一些薄煤层宽度仅有2-3米，高度仅不足一米，且综采工作面并不平整，呈上下起伏，因此，综采工作面通常部署有多个无线接入器，以实现能够覆盖整个综采工作面的信息传递。然而由于多个无线接入器可同步发送控制信息，此种情况下，会导致控制器20接收到多个无线接入器发送的控制信息。
由此，在一些实施例中，如图2所示，该开采机器人的通信系统100中，还包括：数据处理组件50。
数据处理组件50，用于从N-i个无线通信模块处接收控制信息，并对控制信息进行重构处理，将重构处理后的控制信息发送给控制器20。其中，数据处理组件50的输入端与N-i个无线通信模块连接，输出端与控制器20连接。
可选地，数据处理组件50可以通过工业现场总线(Fieldbus)等形式与N-i个无线通信模块进行通信。其中，本申请中对于工业现场总线的具体选型不作限定，可以根据实际情况进行设定，例如，可以设定工业现场总线为基金会(Foudation Fieldbus，简称FF)现场总线、局部操作网(Local Operating Network Works，简称LonWorks)现场总线和过程(Process Fieldbus，简称Profibus)现场总线等工业总线。
需要说明的是，开采控制中心40向N-i个无线通信模块发送的针对开采机器人的控制信息中，携带有对控制信息进行认证的信息，例如，时间戳(Timestamp)、有效期、序号等。相应地，N-i个无线通信模块接收到控制信息后，将控制信息发送至数据处理组件50，数据处理组件50从控制信息中提取时间戳、有效期和序号，并根据时间戳、有效期和序号对控制信息进重构处理。
可选地，数据处理组件50可以提取控制信息的时间戳和有效期，根据时间戳和有效期，从接收到的控制信息中识别出过期控制信息，并对过期控制信息过滤处理。
举例而言，Zig-Bee无线通信模块、UWB无线通信模块和LoRa无线通信模块，为接收控制信息的N-i个无线通信模块，且数据处理组件50提取到的控制信息的时间戳为Sign(m，t)和有效期T。其中，m为通过哈希(Hash)运算得到的数据，t为控制信息的发送时间。根据Sign(m，t)和T，从接收到的控制信息中识别出过期控制信息为从UWB无线通信模块处接收的，此时，可以过滤掉该过期控制信息，并保留从Zig-Bee无线通信模块和LoRa无线通信模块处接收的控制信息。
进一步地，数据处理组件50可以提取控制信息的序号和/或时间戳，根据序号和/或时间戳，从接收到的控制信息中识别出重复控制信息，并对重复控制信息进行去重处理。
例如，Zig-Bee无线通信模块、UWB无线通信模块和LoRa无线通信模块，为接收控制信息的N-i个无线通信模块，且数据处理组件50提取到的控制信息的序号分别为A、A和B，此时，识别Zig-Bee无线通信模块和UWB无线通信模块发送的控制信息为重复的，则可以保留Zig-Bee无线通信模块和UWB无线通信模块中任一通道发送的控制信息，并去除掉剩下一个通道发送的重复控制信息。
又例如，Zig-Bee无线通信模块、UWB无线通信模块和LoRa无线通信模块，为接收控制信息的N-i个无线通信模块，且数据处理组件50提取到的控制信息的时间戳分别为Sign(m1，t1)、Sign(m1，t1)和Sign(m2，t2)，此时，识别Zig-Bee无线通信模块和UWB无线通信模块发送的控制信息为重复的，则可以保留Zig-Bee无线通信模块和UWB无线通信模块中任一通道发送的控制信息，并去除掉剩下一个通道发送的重复控制信息。
再例如，Zig-Bee无线通信模块、UWB无线通信模块和LoRa无线通信模块，为接收控制信息的N-i个无线通信模块，且数据处理组件50提取到的控制信息的序号分别为A、A和B，此时，可以保留UWB无线通信模块发送的控制信息，并去掉Zig-Bee无线通信模块发送的重复控制信息。进一步地，数据处理组件50提取到的从UWB无线通信模块和LoRa无线通信模块发送的控制信息的时间戳分别为Sign(m1，t1)和Sign(m1，t1)，此时，可以保留UWB无线通信模块中发送的控制信息，并去除掉LoRa无线通信模块发送的重复控制信息。
需要说明的是，在试图根据序号和时间戳，从接收到的控制信息中识别重复控制信息，并进行去重处理时，本申请对识别顺序不作限定，可以先根据序号进行识别，在根据时间戳进行识别；也可以先根据时间戳进行识别，在根据序号进行识别。
进一步地，数据处理组件50可以根据序号，从接收到的控制信息中识别出序号连续的控制信息，并对序号连续的相邻控制信进行拼接处理。
举例而言，Zig-Bee无线通信模块、UWB无线通信模块和LoRa无线通信模块，为接收控制信息的N-i个无线通信模块，且数据处理组件50提取到的控制信息的序号为A、C、D。此时，可以对从UWB无线通信模块和LoRa无线通信模块处接收的序号连续的相邻控制信进行拼接处理。
需要说明的是，在开采机器人作业的过程中，处于综采工作面的不同位置时，均可能同时受到多路信号，此种情况下，数据处理组件可以通过重构处理，然后将重构处理后的控制信息发送给控制器，确保机器人主体能够执行正确的、可靠的动作。
由此，本申请提出的开采机器人的通信系统，通过增设数据处理组件，对从N-i个无线通信模块处接收控制信息，并对控制信息进行过滤处理、去重处理以及拼接处理等重构处理，然后将重构处理后的控制信息发送给控制器，避免了机器人主体执行与过期、重复控制信息匹配的动作，提高了控制信息的时效性和可靠性，进一步确保了开采机器人控制通信过程中的有效性和可靠性，提升了开采机器人的作业效率。
在一些实施例中，如图3所示，该开采机器人的通信系统100中，还包括：图像采集装置70。其中，i个无线通信模块和图像采集装置70分别与交换机60连接。
交换机60，可以将图像采集装置70采集到的综采工作面的巡视视频信息，通过i类无线通信模块发送至开采控制中心40。相应地，开采控制中心40中设置有通信组件，通过通信组件能够接收交换机60发送的巡视视频信息，进而显示巡视视频信息，以供开采控制中心40的操作人员进行查看。
需要说明的是，由于开采机器人的通信系统100中，设置有至少一个图像采集装置70，交换机60可以同时连接多个图像采集装置70，使得多个图像采集装置70能够进行无冲突地巡视视频信息传输。
由此，本申请提出的开采机器人的通信系统，通过设置交换机和图像采集装置，将图像采集装置采集到的综采工作面的巡视视频信息发送至开采控制中心，确保了巡视视频信息传输过程中的时效性，以使开采控制中心的操作人员能够实时地对综采工作面的情况进行监控，同时，还可以通过查询存储的监控记录，对开采机器人的作业过程进行进一步优化，进一步提升了开采机器人的作业效率。
需要说明的是，由于综采工作面是一个上下起伏的狭长区域，为了能够进一步确保控制 通信过程中的可靠性和有效性，通信组件30中的每个无线通信模块，包括M个无线通信单元，且M个无线通信单元在开采机器人上的安装位置不同。其中，M为大于或者等于1的正整数。
需要说明的是，本申请对无线通信单元在开采机器人上的具体数量和安装位置不作限定，可以根据实际情况进行设定。例如，可以于开采机器人的前方、后方、左侧和右侧各设置一个无线通信单元，由四个无线通信单元1个无线通信模块。又例如，可以于开采机器人的前方、后方各设置一个无线通信单元，并于左侧和右侧各设置两个无线通信单元，由六个无线通信单元1个无线通信模块。
需要说明的是，本申请中，允许属于同一个的无线通信模块中不同方向的M个无线通信单元的工作频段相同。
由此，本申请提出的开采机器人的通信系统，通过于通信组件中的每个无线通信模块中设置M个无线通信单元，且M个无线通信单元在开采机器人上的安装位置不同，能够进一步确保控制通信过程中的可靠性和有效性，同时进一步提升了开采机器人的作业效率。
需要说明的是，由于综采工作面内布设有多个不同类型的无线接入器，为了确保开采机器人在作业过程中能够切换至匹配的无线接入器，如图4所示，本申请提出的开采机器人的通信系统100，还包括：定位组件80。
定位组件80，与控制器20连接，用于对开采机器人进行定位，获取开采机器人的位置信息发送给控制器20。进一步地，控制器20可以根据定位信息，确定每个无线通信模块待接入目标无线接入器，并控制每个无线通信模块切换至对应的目标无线接入器。
可选地，目标无线接入器可以为通信信息覆盖范围内的、距开采机器人距离最近的无线接入器。
举例而言，开采机器人附近有三个无线接入器A、B、C，通过定位组件80对开采机器人进行定位，获取开采机器人的位置信息发送给控制器20。进一步地，控制器20可以根据定位信息，选取通信信息覆盖范围内的、距开采机器人距离最近的无线接入器C作为目标无线接入器，并控制控制每个无线通信模块切换至无线接入器C。
需要说明的是，本申请对于定位组件80的具体定位方式不作限定，可以根据实际情况进行设定。可选地，可以通过设置于定位组件80中的测距装置，对开采机器人的行驶里程进行采集，并根据行驶里程确定开采机器人当前位于综采工作面上的具体位置信息；可选地，可以通过设置于定位组件80中的定位装置，直接获取开采机器人当前的具体位置信息。
由此，本申请提出的开采机器人的通信系统，通过增设定位组件对开采机器人进行定位，获取开采机器人的位置信息发送给控制器。进一步地，控制器可以根据定位信息，确定每个无线通信模块待接入目标无线接入器，并控制每个无线通信模块切换至对应的目标无线接入 器，确保开采机器人在作业过程中能够切换至匹配的无线接入器，能够进一步确保了通信过程中的可靠性和有效性，同时进一步提升了开采机器人的作业效率。
需要说明的是，在实际应用中，通过本申请提出的开采机器人的通信系统，能够搭建如图5所示的通信网络。其中，1个开采机器人的通信系统与至少1个综采工作面相对应，至少1个开采机器人的通信系统与所在综采工作面所在区域内的基站形成局域网，至少1个基站通过通信网络与开采控制中心形成链路，并最终连接到至少1个终端。其中，通信网络也可以为移动网络等运营商所构建的网络。
其中，终端可以为移动设备，也可以为计算机。终端可以监控综采工作面的情况，便于开采控制中心的操作人员，以及身处异地的相关人员均能够及时了解到开采机器人的作业进度。
其中，开采机器人的通信系统可以通过通信组件，将综采工作面的情况反馈给终端。
图6是本申请公开的一个实施例的综采工作面的通信系统的结构示意图。
如图6所示，本实施例中的综采工作面的通信系统200，包括：N个无线接入器、开采控制中心40和交换机60。
其中，开采控制中心40，用于通过N个无线接入器中的i个无线通信模块接收开采机器人在行进过程中采集的巡视视频信息和开采机器人的第一类状态信息，以及通过N-i个无线通信模块接收开采机器人的第二类状态信息，并向开采机器人发送控制信息，接收开采机器人反馈的与控制信息对应的应答信息；其中，i大于为或者等于1的正整数，N为大于或者等于2的正整数。
可选地，综采工作面上间隔设置有N个无线接入器，与WiFi接入器和/或剩余的接入器连接，以延长通信距离。其中，由于WiFi接入器的通信覆盖范围小于剩余的接入器的覆盖范围，因此，WiFi接入器布设密度高于剩余的接入器连接。接入器的具体设置方式可以根据实际情况进行设定，作为一种可能的实现方式，如图7所示，综采工作面上设置有5个综合接入器，分别连接与WiFi接入器和/或剩余的接入器连接。
进一步地，综采工作面上设置的最后一个综合接入器与一个交换机60连接，进而通过交换机60基于以太网接入开采控制中心40。其中，开采控制中心40中设置有显示终端和控制组件，然后通过控制组件向显示终端发送显示指令，以控制显示终端将综采工作面的情况进行显示，使得综采工作面能够以以太网作为依托，实现与开采机器人的通信。
在一些实施例中，如图8所示，本申请提出的综采工作面的通信系统200，还包括：数据处理模块90。
数据处理模块90，分别与交换机60和开采控制中心40连接，用于从N个无线通信模块处接收信息，并对接收到的信息进行重构处理，将重构处理后的信息发送给开采控制中心 40。
可选地，数据处理模块90可以从N个无线通信模块处接收信息，并从接收到的信息中提取时间戳、有效期和序号，根据时间戳、有效期和序号，分别从接收到的信息中识别出过期信息，对过期控制信息过滤处理；从接收到的信息中识别出重复信息，并对重复信息进行去重处理；以及从接收到的信息中识别出序号连续的信息，并对序号连续的相邻信进行拼接处理。其中接收到的信息包括第一类状态信息、第二类状态信息和确认信息。
由此，本申请提出的综采工作面的通信系统，通过于综采工作面上设置N个无线接入器、开采控制中心和交换机，使得综采工作面能够以以太网作为依托，实现与开采机器人的通信。进一步地，通过设置数据处理终端，可以对接收到的信息进行过滤处理、去重处理以及拼接处理等重构处理，提高了信息的时效性和可靠性，进一步确保了综采工作面控制通信过程中的有效性和可靠性。图9是本申请公开的一个实施例的适用于智能化开采的通信系统300的结构示意图。
如图9所示，本实施例中的适用于智能化开采的通信系统300，包括：开采机器人的通信系统100，以及综采工作面的通信系统200。
由此，本申请提出的适用于智能化开采的通信系统，包括开采机器人的通信系统和综采工作面的通信系统，能够实现开采机器人对综采工作面的巡视、操作人员对开采机器人的远程控制，以及综采工作面与开采机器人的通信，避免了因信息传输延迟导致开采机器人作业过程中的卡顿、甚至失控风险，确保了智能化开采控制通信过程中的有效性和可靠性，提升了智能化开采效率。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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申请和简化描述，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申请的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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 个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。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申请中的具体含义。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请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必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

  1. 一种开采机器人的通信系统，其特征在于，包括：
    机器人主体、控制器和通信组件，其中，所述控制器与所述通信组件连接，所述通信组件包括N个无线通信模块，所述N为大于或者等于2的正整数；
    i个无线通信模块，用于向开采控制中心传输所述开采机器人在行进过程中采集的巡检频信息和所述开采机器人的第一类状态信息，其中，i为大于或者等于1的正整数；
    N-i个无线通信模块，用于向所述开采控制中心发送第二类状态信息，以及接收所述开采控制中心发送的针对开采机器人的控制信息，并向所述开采控制中心反馈与所述控制信息对应的应答信息；
    所述控制器，用于从所述N-i个无线通信模块处接收所述控制信息，并控制所述机器人主体执行所述控制信息匹配的动作。
  2. 根据权利要求1所述的开采机器人的通信系统，其特征在于，所述N个无线通信模块中任意两个无线通信模块之间的通信协议不同；或者所述N个无线通信模块中包括采用相同的通信协议但通信信道不同的无线通信模块。
  3. 根据权利要求1或2所述的开采机器人的通信系统，其特征在于，还包括：
    数据处理组件，所述数据处理组件的输入端与所述N-i个无线通信模块连接，输出端与所述控制器连接；
    所述数据处理组件，用于从所述N-i个无线通信模块处接收所述控制信息，并对所述控制信息进行重构处理，将重构处理后的所述控制信息发送给所述控制器。
  4. 根据权利要求3所述的开采机器人的通信系统，其特征在于，所述数据处理组件，进一步用于提取所述控制信息的时间戳和有效期，根据所述时间戳和所述有效期，从接收到的所述控制信息中识别出过期控制信息，并对所述过期控制信息过滤处理。
  5. 根据权利要求3所述的开采机器人的通信系统，其特征在于，所述数据处理组件，进一步用于提取所述控制信息的序号和/或时间戳，根据所述序号和/或所述时间戳，从接收到的所述控制信息中识别出重复控制信息，并对所述重复控制信息进行去重处理。
  6. 根据权利要求5所述的开采机器人的通信系统，其特征在于，所述数据处理组件，进一步用于根据所述序号，从接收到的所述控制信息中识别出序号连续的控制信息，并对所述序号连续的相邻控制信进行拼接处理。
  7. 根据权利要求1或2所述的开采机器人的通信系统，其特征在于，所述i个无线通信模块中至少一个无线通信模块采用WiFi通信协议，剩余的无线通信模块采用与所述WiFi通信协议不同的无线通信协议。
  8. 一种综采工作面的通信系统，其特征在于，包括：
    布设在综采工作面上的N个无线接入器；
    开采控制中心和交换机，所述交换机分别与所述开采控制中心和所述N个无线接入器连接；
    所述开采控制中心，用于通过所述N个无线接入器中的i个无线通信模块接收开采机器人在行进过程中采集的巡视视频信息和所述开采机器人的第一类状态信息，以及通过N-i个无线通信模块接收所述开采机器人的第二类状态信息，并向所述开采机器人发送控制信息，接收所述开采机器人反馈的与所述控制信息对应的应答信息；
    其中，i大于为或者等于1的正整数，所述N为大于或者等于2的正整数。
  9. 根据权利要求8所述的综采工作面的通信系统，其特征在于，还包括：
    数据处理模块，所述数据处理模块分别与所述交换机和所述开采控制中心连接；
    所述数据处理模块，用于从所述N个无线通信模块处接收信息，并对接收到的信息进行重构处理，将重构处理后的所述信息发送给所述开采控制中心。
  10. 一种适用于智能化开采的通信系统，其特征在于，包括：
    如权利要求1-7任一项所述的开采机器人的通信系统，以及如权利要求8-9任一项所述的综采工作面的通信系统。
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