一种工作面支架主动安全系统技术方案

本发明专利技术公开了一种工作面支架主动安全系统，包括位于工作面内的采煤机和若干个支架，采煤机位于煤层的待开采煤壁一侧；每个支架包括支架本体、支架顶板、支架护帮板以及支架电液控系统，支架本体的顶端朝向煤层的一侧水平连接支架顶板，支架护帮板与支架顶板靠近煤层的一端竖直连接；支架电液控系统与支架本体连接，并控制支架朝向煤层的待开采煤壁一侧移动；支架本体朝向煤层的一侧安装有与支架电液控系统信号连接的第一毫米波雷达，检测第一毫米波雷达检测范围内的人员相对于该支架的位置特征值。本发明专利技术通过在支架内安装毫米波雷达，实现支架周围人员相对于支架的速度、距离和角度的高精度检测，有效提高了在工作面内人员的安全性。

An Active Safety System for Face Support

【技术实现步骤摘要】
一种工作面支架主动安全系统
本专利技术涉及煤炭开采
，特别是涉及一种工作面支架主动安全系统。
技术介绍
工作面是指煤炭开采领域中采煤机、支架和刮板机的工作场所。采煤机、支架和刮板机这三种机器在工作面的协同工作实现了煤炭的机械化开采。自动化工作面即将自动化控制技术应用于采煤机、支架和刮板机的控制，最终实现煤炭的工作面自动化开采。自动化工作面是煤炭开采领域一致认可的工作面未来技术演进方向。在自动化工作面中，支架的自动化控制需要重点关注的技术点主要包括支架的自动推溜移架和支架在自动推溜移架过程中所面临的安全方面的问题，主要包括如下：（1）工作面里人员的活动区间一般是在支架内，支架在自动推溜移架过程中应该确保工作面人员与涉及推溜移架的相关支架保持安全距离，以免产生安全事故；（2）采煤机的截割滚筒在割煤过程中，支架应该能够实时检测采煤机截割滚筒与当前相关支架顶板的距离，当该距离值低于阀值时，调整采煤机对应的截割滚筒的采高，以确保采煤机截割滚筒与相关支架的顶护板保持安全距离。工作面相关支架在自动推溜移架过程中需要确认人员与涉及自动推溜移架的支架保持安全距离，现有的技术方案是通过FRID射频定位来检测工作面人员与相关支架的位置关系，最终确认工作面人员与涉及推溜移架的支架的位置关系，这种检测方法主要的缺陷是：（1）每个人员都必须佩戴FRID射频标签，才能实现位置定位，如果有人没有佩戴FRID射频标签，则此人是在工作面里和支架的位置关系是无法被检测的；（2）FRID射频定位检测人员与相关支架的位置关系检测精度误差达到了米级，没法实现厘米级别的高精度位置检测；（3）工作面无线射频定位无法实现人与工作面相关支架的移动速度，方向的检测，而这两个特征值对于人与工作面相关支架的位置关系的动态检测至关重要；（4）FRID射频信号容易受工作面恶劣工作环境影响，工作面的煤炭粉层、金属物体屏蔽等会造成射频信号盲区，最终导致人员与相关支架位置关系检测失败。
技术实现思路
本专利技术主要解决的技术问题是提供一种工作面支架主动安全系统，能够解决现有技术中存在的上述问题。为解决上述技术问题，本专利技术采用的一个技术方案是：提供一种工作面支架主动安全系统，包括位于工作面内的采煤机和若干个支架，所述采煤机位于煤层的待开采煤壁一侧，其截割滚筒贴附所述煤层的待开采壁布置；每个所述支架包括支架本体、支架顶板、支架护帮板以及支架电液控系统，其中，所述支架本体的顶端朝向所述煤层的一侧水平连接所述支架顶板，所述支架护帮板与所述支架顶板靠近所述煤层的一端竖直连接；所述支架电液控系统与所述支架本体连接，并控制所述支架朝向所述煤层的待开采煤壁一侧移动；所述支架本体朝向所述煤层的一侧安装有第一毫米波雷达，所述第一毫米波雷达与所述支架电液控系统信号连接，检测所述第一毫米波雷达检测范围内的人员相对于所述支架的位置特征值。在本专利技术一个较佳实施例中，所述主动安全系统还包括第二毫米波雷达，所述第二毫米波雷达安装在所述支架顶板的底面上，与所述采煤机信号连接，检测所述截割滚筒相对于所述支架顶板的位置特征值。在本专利技术一个较佳实施例中，所述人员位置特征值包括人员相对于所述支架的距离、速度和角度。在本专利技术一个较佳实施例中，所述位置特征值位为所述截割滚筒与所述支架顶板的距离、速度和角度。在本专利技术一个较佳实施例中，还包括位于所述工作面内的刮板机，所述采煤机骑设在所述刮板机上，并相对所述刮板机移动。在本专利技术一个较佳实施例中，每个所述采煤机的截割滚筒的数量为2个，并以所述采煤机为中心左右分布。本专利技术的有益效果是：本专利技术一种工作面支架主动安全系统，构思新颖，设计合理，其运用毫米波雷达检测技术，通过在支架内安装第一毫米波雷达，实现支架周围人员相对于支架的速度、距离和方向的特征值检测，并将该检测值处理结果发送给支架电液控系统，支架电液控系统以此结果为依据控制相关支架自动推溜移架，有效提高了在工作面内自动推溜移架过程中人员的安全性。附图说明图1是本专利技术一种工作面支架主动安全系统一较佳实施例的立体结构示意图；图2是所示工作面支架内部朝向待开采煤壁一侧的结构示意图；图3是所示工作面支架主动安全系统的整体布局示意图；图4是所示第一毫米波雷达的工作流程图；图5是所示第二毫米波雷达的工作流程图；附图中各部件的标记如下：1.支架，2.刮板机，3.采煤机，4.煤层，5.第一毫米波雷达，6.第二毫米波雷达，7.集控中心，11.支架本体，12.支架顶板，13.支架帮护板,14.支架电液控系统，31.截割滚筒。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的较佳实施例进行详细阐述，以使本专利技术的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本专利技术的保护范围做出更为清楚明确的界定。请参阅图1-5，本专利技术实施例包括：实施例1本专利技术揭示了一种工作面支架主动安全系统，包括位于工作面内的采煤机3、若干个支架1和刮板机2。其中，所述采煤机3位于煤层4的待开采煤壁一侧，所述采煤机3包括两个截割滚筒31，2个所述截割滚筒31以所述采煤机3为中心左右分布，并贴附所述煤层的待开采壁布置。所述采煤机3骑设在所述刮板机2上，并相对所述刮板机移动。具体地，所述采煤机一方面相对所述刮板机作沿所述刮板机长度方向的来回移动，另一方面，当支架1向所述煤层4一侧移动并推动所述刮板机向前移动时，所述采煤机3也跟着所述刮板机2一起向煤层4一侧移动。每个所述支架1包括支架本体11、支架顶板12、支架护帮板13和支架电液控系统14，其中，所述支架本体11的顶端朝向所述煤层4的一侧水平连接所述支架顶板12，所述支架护帮板13与所述支架顶板12靠近所述煤层4的一端竖直连接；所述支架电液控系统14与所述支架本体11连接，并控制所述支架1朝向所述煤层4的待开采煤壁一侧移动，即所述支架电液控系统14控制支架完成自动推溜移架。所述支架本体11朝向所述煤层4的一侧安装有第一毫米波雷达5，所述第一毫米波雷达5与所述支架电液控系统14信号连接，检测所述第一毫米波雷达5检测范围内的人员相对于所述支架1的位置特征值。具体地，所述第一毫米波雷达5检测范围内的人员相对于该支架1的距离、速度和角度的位置特征值。优选地，所述主动安全系统还包括第二毫米波雷达6，所述第二毫米波雷达6安装在所述支架顶板12的底面上，并与所述采煤机3信号连接，检测所述截割滚筒31相对于所述支架顶板12的位置特征值。所述特征值为所述截割滚筒31相对于所述支架顶板12的距离、速度和角度的位置特征值。本专利技术的工作原理为：当在工作面上的相关支架接收到支架电液控系统发出的自动推溜移架的指令后，相关支架在执行自动推溜移架的过程中，会通过安装在本支架上的第一毫米波雷达5，实时检测并判断在其检测范围内是否有人员，并检测人员相对于该支架的速度、距离、角度的位置特征值，并将检测值处理结果传输给支架电液控系统，支架电液控系统最终确定是否继续执行相关的推溜移架的工作。具体的工作流程为：第一毫米波雷达启动并连续发射固定频率的电磁波，然后接收反射回来的电磁波，利用多普勒效应，第一毫米波雷达采集相对其移动的物体的速度特征值，若该特征值超过阀值，即可确定移动的物体为人，然后利用多普勒效应实时监测人相对于第一毫米波雷达的距离、速度、角度的特征值，通过上述的人员相对本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种工作面支架主动安全系统，其特征在于，包括位于工作面内的采煤机和若干个支架，所述采煤机位于煤层的待开采煤壁一侧，其截割滚筒贴附所述煤层的待开采壁布置；每个所述支架包括支架本体、支架顶板、支架护帮板以及支架电液控系统，其中，所述支架本体的顶端朝向所述煤层的一侧水平连接所述支架顶板，所述支架护帮板与所述支架顶板靠近所述煤层的一端竖直连接；所述支架电液控系统与所述支架本体连接，并控制所述支架朝向所述煤层的待开采煤壁一侧移动；所述支架本体朝向所述煤层的一侧安装有第一毫米波雷达，所述第一毫米波雷达与所述支架电液控系统信号连接，检测所述第一毫米波雷达检测范围内的人员相对于所述支架的位置特征值。

【技术特征摘要】
1.一种工作面支架主动安全系统，其特征在于，包括位于工作面内的采煤机和若干个支架，所述采煤机位于煤层的待开采煤壁一侧，其截割滚筒贴附所述煤层的待开采壁布置；每个所述支架包括支架本体、支架顶板、支架护帮板以及支架电液控系统，其中，所述支架本体的顶端朝向所述煤层的一侧水平连接所述支架顶板，所述支架护帮板与所述支架顶板靠近所述煤层的一端竖直连接；所述支架电液控系统与所述支架本体连接，并控制所述支架朝向所述煤层的待开采煤壁一侧移动；所述支架本体朝向所述煤层的一侧安装有第一毫米波雷达，所述第一毫米波雷达与所述支架电液控系统信号连接，检测所述第一毫米波雷达检测范围内的人员相对于所述支架的位置特征值。2.根据权利要求1所述的工作面支架主动安全系统，其特征在于，所述主动安...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜志文，邱锦波，金振国，王聪，石伟，
申请(专利权)人：中煤科工集团上海研究院有限公司常熟分院，
类型：发明
国别省市：江苏,32