基于液压支架惯导系统的煤矿综采工作面自动调直方法技术方案

本发明专利技术提供了一种基于液压支架惯导系统的煤矿综采工作面自动调直方法，包括支架控制器、惯性导航装置、行程传感器和顺槽主控计算机，用以执行：使用前对工作面的液压支架进行对齐，并构建出一条二维平面基准线；对惯性导航装置进行标定，使每个惯性导航装置的坐标系统一方向，并建立初始坐标系；在工作面正常的采煤过程中，液压支架上的惯性导航装置将各自所在的液压支架相对于基准线的前进距离进行上报；每次执行移架动作时，液压支架的控制器根据本液压支架的位置信息、相邻移过架的液压支架的前进距离以及基准线进行移架动作，使液压支架与相邻已经移过架的液压支架对齐。压支架与相邻已经移过架的液压支架对齐。压支架与相邻已经移过架的液压支架对齐。

【技术实现步骤摘要】
基于液压支架惯导系统的煤矿综采工作面自动调直方法


[0001]本专利技术属于综采工作面自动化调直
，具体的说，涉及了一种基于液压支架惯导系统的煤矿综采工作面自动调直方法。

技术介绍

[0002]目前，煤矿的综采工作面逐渐实现自动化，采煤机记忆割煤，液压支架根据配置好的跟机工艺，跟随采煤机的位置进行自动动作。由于煤矿井下的环境本就比较复杂，在自动化控制设备的情况下，很难对液压支架的状态进行感知，液压支架会出现不同程度的错架（两台支架前后不齐），当液压支架出现错架时，会导致成组的液压支架执行推溜动作时，刮板机不直。如果不及时调整，上述的偏差会逐步累积，容易引起刮板机、采煤机的损坏或工作面推进的方向发生改变，给正常的开采工作造成阻碍。
[0003]在综采工作面自动化调直
，通用的做法是在采煤机机身上安装惯导系统，采煤机割完完整的一刀，根据惯导系统的数据绘制出刮板机的直线度曲线，根据曲线上的点对应的液压支架位置，对每台液压支架的移架量进行计算，然后在下一刀移架时按计算后的移架量进行移架。即在每次移架时有意识的补偿工作面已经出现的直线度偏差。基于采煤机惯导的调直方法的缺陷在于，每次液压支架通过移架动作补偿工作面的直线度误差所依照的数据是在上一刀割煤时采煤机机身上的惯导采集的数据。这样的技术路线存在两个缺陷：1、在采煤机上安装惯导系统，惯导采集的数据需要指导下一刀采煤过程中液压支架的移架距离，而非本刀采煤过程中的移架距离，调整过程存在滞后。在采集数据到根据数据进行调整这期间出现的偏差无法进行补偿，因此该技术路线的调直效果有限；2、液压支架在移架过程中无法保证刮板机完全不动，大部分的情况是，液压支架向前移架，带动刮板机会有不同程度的后退。支架定距离移架的移架距离是靠推移千斤顶里的位移传感器变化去判断的，因刮板机后退而产生的误差无法判断，也就无法修正。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是针对现有技术的不足，提供一种基于液压支架惯导系统的煤矿综采工作面自动调直方法。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：本专利技术第一方面提供了一种基于液压支架惯导系统的煤矿综采工作面自动调直方法，包括以下步骤：配置系统设备：每台液压支架上安装一台支架控制器，于每台液压支架底座上安装一台惯性导航装置，每台液压支架的位移千斤顶内设置行程传感器；惯性导航装置与行程传感器相连接，同时与支架控制器相连，以依据行程传感器数据进行组合导航计算当前液压支架所处位置及偏向角度，并将行程传感器数据以及自身所处位置数据、偏向角度数据通过串口通讯实时上报给支架控制器；
每台支架控制器再将接收到的信息通过CAN总线上报给顺槽主控计算机；由顺槽主控计算机下发调直参数至每台支架控制器，并进行集中调直流程：使用前对工作面的液压支架进行对齐，并构建出一条二维平面基准线；对惯性导航装置进行标定，使每个惯性导航装置的坐标系统一方向，并建立初始坐标系；在工作面正常的采煤过程中，液压支架上的惯性导航装置将各自所在的液压支架相对于基准线的前进距离进行上报；每次执行移架动作时，液压支架的控制器根据本液压支架的位置信息、相邻移过架的液压支架的前进距离以及基准线进行移架动作，使液压支架与相邻已经移过架的液压支架对齐。
[0006]本专利技术第二方面提供了一种基于液压支架惯导系统的煤矿综采工作面自动调直系统，包括支架控制器、惯性导航装置、行程传感器和顺槽主控计算机；惯性导航装置与行程传感器相连接，并同时与支架控制器相连，支架控制器与顺槽主控计算机通信连接，用以执行所述的于液压支架惯导系统的煤矿综采工作面自动调直方法。
[0007]本专利技术相对现有技术具有突出的实质性特点和显著进步，具体的说，本专利技术具备以下有益效果：1、每次执行移架动作时，液压支架控制器能够获取到当前的液压支架的位置信息，通过当前的位置信息进行移架调整，中间不存在其他过程引起的误差，惯导数据与动作控制之间的实时性高，因此不存在采集数据到根据数据进行调整这期间出现的偏差无法进行补偿的问题；2、液压支架上的惯性导航装置能够测出液压支架向前移动的实际距离，执行移架动作所依据的位移数据不再是推移千斤顶的位移传感器而是惯性导航装置采集的位置数据，因此不存在因刮板机后退而产生的误差无法判断和修正的问题。
附图说明
[0008]图1是本专利技术实施例中惯性导航装置与行程传感器的安装方式示意图。
[0009]图2为本专利技术实施例中的液压支架形态曲线示意图。
具体实施方式
[0010]下面通过具体实施方式，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。
[0011]实施例1如图1和图2所示，本实施例提供了一种基于液压支架惯导系统的煤矿综采工作面自动调直方法，包括以下步骤：配置系统设备：每台液压支架上安装一台支架控制器，于每台液压支架底座1上安装一台惯性导航装置，每台液压支架的位移千斤顶2内设置行程传感器；惯性导航装置与行程传感器相连接，同时与支架控制器相连，以依据行程传感器数据进行组合导航计算当前液压支架所处位置及偏向角度，并将行程传感器数据以及自身所处位置数据、偏向角度数据通过串口通讯实时上报给支架控制器；
每台支架控制器再将接收到的信息通过CAN总线上报给顺槽主控计算机；由顺槽主控计算机下发调直参数至每台支架控制器，并进行集中调直流程。
[0012]具体的集中调直流程：第一步，使用前对工作面的液压支架进行对齐，并构建出一条二维平面基准线；对惯性导航装置进行标定，使每个惯性导航装置的坐标系统一方向，并建立初始坐标系；对工作面的液压支架进行对齐，并构建二维平面基准线的方法：以与煤壁平行的线为基准线，控制液压支架的推杆结构，调整每台液压支架的前后位置与基准线对齐，使整个工作面的液压支架处于基准线上；建立初始坐标系的方法：初始化整个工作面液压支架上安装的惯性导航装置，使每个惯性导航装置的位置都复位到零点；以第一台液压支架位置为坐标原点，以液压支架前后方向为x方向，以液压支架左右偏移方向为y方向，以液压支架高度方向为z方向，建立初始坐标系。
[0013]第二步，进入正常采煤工作流程，每台惯导系统实时向支架控制器上报当前位置，每台支架控制器向集中控制系统上位机上报位置信息；顺槽主控计算机设置最小调直误差为D，设d
max
为工作面最靠前支架的位置，d
min
为工作面最滞后支架的位置；当工作面液压支架最大位置偏差d=d
max
‑
d
min
＞D时，开始启动执行调直流程。
[0014]第三步，进入调直流程后，设置液压支架单次移架的最大距离D
max
，单次移架的最小距离D
min
，计算移架目标值d
g
=d
min
+D
max
，若d
g
＜d+D
min
，d为液压支架的当前位置，则该台液压支架的移架目标值为d
g
=d+d
min
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于液压支架惯导系统的煤矿综采工作面自动调直方法，其特征在于，包括以下步骤：配置系统设备：每台液压支架上安装一台支架控制器，于每台液压支架底座上安装一台惯性导航装置，每台液压支架的位移千斤顶内设置行程传感器；惯性导航装置与行程传感器相连接，同时与支架控制器相连，以依据行程传感器数据进行组合导航计算当前液压支架所处位置及偏向角度，并将行程传感器数据以及自身所处位置数据、偏向角度数据通过串口通讯实时上报给支架控制器；每台支架控制器再将接收到的信息通过CAN总线上报给顺槽主控计算机；由顺槽主控计算机下发调直参数至每台支架控制器，并进行集中调直流程：使用前对工作面的液压支架进行对齐，并构建出一条二维平面基准线；对惯性导航装置进行标定，使每个惯性导航装置的坐标系统一方向，并建立初始坐标系；在工作面正常的采煤过程中，液压支架上的惯性导航装置将各自所在的液压支架相对于基准线的前进距离进行上报；每次执行移架动作时，液压支架的控制器根据本液压支架的位置信息、相邻移过架的液压支架的前进距离以及基准线进行移架动作，使液压支架与相邻已经移过架的液压支架对齐。2.根据权利要求1所述的基于液压支架惯导系统的煤矿综采工作面自动调直方法，其特征在于，对工作面的液压支架进行对齐，并构建二维平面基准线的方法：以与煤壁平行的线为基准线，控制液压支架的推杆结构，调整每台液压支架的前后位置与基准线对齐，使整个工作面的液压支架处于基准线上。3.根据权利要求2所述的基于液压支架惯导系统的煤矿综采工作面自动调直方法，其特征在于，建立初始坐标系的方法：初始化整个工作面液压支架上安装的惯性导航装置，使每个惯性导航装置的位置都复位到零点；以第一台液压支架位置为坐标原点，以液压支架前后方向为x方向，以液压支架左右偏移方向为y方向，以液压支架高度方向为z方向，建立初始坐标系。4.根据权利要求3所述的基于液压支架惯导系统的煤矿综采工作面自动调直方法，其特征在于，执行移架动作，使液压支架与相邻已经移过架的液压支架对齐的方法：进入正常采煤工作流程，每台惯导系统实时向支架控制器上报当前位置，每台支架控制器向集中控制系统上位机上报位置信息；顺槽主控计算机设置最小调直误差为D，设d
max
为工作面最靠前支架的位置，d
min

【专利技术属性】
技术研发人员：张幸福，连东辉，李红卫，吴浩，马祥，王海恩，赵鑫，张浩淼，梁涛，马勇超，
申请(专利权)人：郑州煤机智控技术创新中心有限公司，
类型：发明
国别省市：