本发明专利技术提供了一种基于UWB的液压支架推移油缸行程测量装置及方法，属于液压支架推移油缸行程测量技术领域；解决了现有液压支架推移油缸安装的行程传感器调试不方便、密封性要求高、检修不方便的问题；包括UWB测距基站、第一测距标签、第二测距标签、支架控制器和上位机，UWB测距基站安装在液压支架顶梁上，第一测距标签安装在液压支架推移油缸上，第二测距标签安装在液压支架底座上；UWB测距基站和第二测距标签分别通过电缆与支架控制器相连，支架控制器与上位机无线通信；第一测距标签上还集成有加速度计，第一测距标签在液压支架不工作时进入睡眠状态，通过第一测距标签的加速度数据判断是否唤醒第一测距标签进行测距；本发明专利技术应用于液压支架。用于液压支架。用于液压支架。
【技术实现步骤摘要】
一种基于UWB的液压支架推移油缸行程测量装置及方法
[0001]本专利技术提供了一种基于UWB的液压支架推移油缸行程测量装置及方法，属于液压支架推移油缸行程测量
技术介绍
[0002]随着煤矿智能化工作面的发展，越来越多的控制设备和感知设备被安装到液压支架上，推移油缸行程传感器是其中一种关键的传感器，其是否能可靠稳定运行对实现综采工作面智能化、无人化起到关键作用。而现实是工作面液压支架推移油缸安装的磁环式行程传感器会大量损坏，由于工作面工况恶劣，行程传感器损坏后维修更换异常困难，因此解决行程传感器可靠稳定工作、易维护、可更换是智能化综采工作面必须解决的课题。
[0003]液压支架推移油缸是关键部件，对液压支架推移油缸进行定量度量的行程传感器是实现智能化工作面的必备传感器。在智能化工作面中，每个支架都要安装一个行程传感器，行程传感器的用量很大。现有的行程传感器在使用过程中会有三个弊端，一是安装调试不方便，当将行程传感器安装到油缸中测试功能异常后，需要耗费大量时间和人力拆装；二是由于安装在油缸中，对传感器密封要求很高；三是检修很不方便甚至无法维修，由于行程传感器装在油缸内部，需要拆除油缸后才能进行检修。
技术实现思路
[0004]本专利技术为了解决现有液压支架推移油缸安装的行程传感器调试不方便、密封性要求高、检修不方便的问题，提出了一种基于UWB的液压支架推移油缸行程测量装置及方法。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：一种基于UWB的液压支架推移油缸行程测量装置，包括UWB测距基站、第一测距标签、第二测距标签、支架控制器和上位机，所述UWB测距基站安装在液压支架顶梁上，所述第一测距标签安装在液压支架推移油缸上，能够随推移油缸一起移动，所述第二测距标签安装在液压支架底座上；
[0006]所述UWB测距基站和第二测距标签分别通过电缆与支架控制器相连，所述支架控制器与上位机无线通信；
[0007]所述第一测距标签上还集成有加速度计，第一测距标签在液压支架不工作时进入睡眠状态，支架长时间没有工作，第一测距标签的加速度计不工作，第一测距标签内部设置有定时器会定时唤醒标签；
[0008]所述支架控制器内置有根据UWB测距基站、第一测距标签、第二测距标签反馈的数据进行推移油缸行程计算的计算机程序，其中推移油缸实时行程长度计算公式为：
[0009][0010]上式中：L
X
表示推移油缸实时行程长度，a表示UWB测距基站与第一测距标签之间的距离，h表示UWB测距基站与液压支架底座之间的垂直高度，e表示UWB测距基站垂直于液压支架底座的交点与推移油缸起点之间的距离。
[0011]所述UWB测距基站与底座之间的垂直高度h的计算公式为：
[0012]上式中：b表示UWB测距基站与第二测距标签之间的距离，f表示UWB测距基站垂直于液压支架底座的交点与第二测距标签之间的距离。
[0013]所述支架控制器采用矿用本安型支架控制器，所述支架控制器分别通过矿用四芯电缆与UWB测距基站和第二测距标签相连，给UWB测距基站和第二测距标签供电的同时实现通信。
[0014]所述第一测距标签采用电池供电。
[0015]一种基于UWB的液压支架推移油缸行程测量方法，采用基于UWB的液压支架推移油缸行程测量装置，
[0016]当工作面不开采时，液压支架处于静止状态，支架控制器周期性读取UWB测距基站和第二测距标签的工作状态，检测设备是否正常，第一测距标签在不工作时进入睡眠状态，在工作时自动定时唤醒，通过UWB测距基站向支架控制器报告设备状态；
[0017]当工作面开采时，液压支架推移油缸行程测量步骤如下：
[0018]S1：第一测距标签测距：
[0019]S1.1：判断第一测距标签是否唤醒；
[0020]S1.2：当第一测距标签已经唤醒，则第一测距标签测量与UWB测距基站之间的距离并将测量数据上传至支架控制器；
[0021]S1.3：之后再判断第一测距标签的加速度计是否正常工作，当第一测距标签的加速度计正常工作时，则延时一段时间后重新进入步骤S1.2：
[0022]S1.4：当步骤S1.3中判断第一测距标签的加速度计不工作时，则延时一段时间后第一测距标签进入睡眠；
[0023]S1.5：当步骤S1.1中判断的第一测距标签没有及时唤醒，则判断第一测距标签是超时唤醒，此时使第一测距标签测量与UWB测距基站之间的距离并将测量数据上传至支架控制器，然后进入睡眠；
[0024]S2：第二测距标签测距：判断第二测距标签是否收到支架控制器读取数据的命令，当第二测距标签收到支架控制器读取数据的命令时，第二测距标签应答并将测距数据发送至支架控制器，
[0025]S3：液压支架推移油缸行程计算，支架控制器对第一测距标签和第二测距标签上传的测距数据进行有效性判断，当支架控制器判断第一测距标签和第二测距标签测量的数据均有效时，根据测量数据计算推移油缸的行程。
[0026]所述支架控制器将UWB测距基站、第一测距标签、第二测距标签上传的数据实时上传至上位机，上位机对反馈的数据进行分析，从而对UWB测距基站、第一测距标签、第二测距标签是否正常进行判断，并将判断结果进行显示。
[0027]所述液压支架推移油缸行程的计算公式如下：
[0028][0029]上式中：L
X
表示推移油缸实时行程长度，a表示UWB测距基站与第一测距标签之间的距离，h表示UWB测距基站与液压支架底座之间的垂直高度，e表示UWB测距基站垂直于液
压支架底座的交点与推移油缸起点之间的距离。
[0030]所述UWB测距基站与液压支架底座之间的垂直高度h的计算公式为：
[0031][0032]上式中：b表示UWB测距基站与第二测距标签之间的距离，f表示UWB测距基站垂直于液压支架底座的交点与第二测距标签之间的距离。
[0033]本专利技术相对于现有技术具备的有益效果为：本专利技术提供的基于UWB的液压支架推移油缸行程测量装置及方法通过采用UWB测距基站和UWB测距标签，不仅能够测量推移油缸行程，且UWB测距基站和UWB测距标签均安装在液压支架上，检修时不需要再对推移油缸进行拆除，省时省力，且通过UWB定位的技术，通过上位机对各个UWB测距基站和UWB测距标签是否正常工作进行分析，能够实时的对其进行监测，一旦发现某个基站或标签不上传数据或上传的数据不正确则判定为其损坏，能够及时获知损坏器件所在的液压支架号，对损坏器件进行更换，本专利技术简化了安装，提供了装置实时监控功能，降低了维护成本，提高了稳定性。
附图说明
[0034]下面结合附图对本专利技术做进一步说明：
[0035]图1为本专利技术装置的结构示意图；
[0036]图2为本专利技术方法的整体流程图；
[0037]图3为本专利技术第一测距标签的测距流程图；
[0038]图4为本专利技术第二测距标签的本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于UWB的液压支架推移油缸行程测量装置，其特征在于：包括UWB测距基站、第一测距标签、第二测距标签、支架控制器和上位机，所述UWB测距基站安装在液压支架顶梁上，所述第一测距标签安装在液压支架推移油缸上，能够随推移油缸一起移动，所述第二测距标签安装在液压支架底座上；所述UWB测距基站和第二测距标签分别通过电缆与支架控制器相连，所述支架控制器与上位机无线通信；所述第一测距标签上还集成有加速度计，第一测距标签在液压支架不工作时进入睡眠状态，支架长时间没有工作，第一测距标签的加速度计不工作，第一测距标签内部设置有定时器会定时唤醒标签；所述支架控制器内置有根据UWB测距基站、第一测距标签、第二测距标签反馈的数据进行推移油缸行程计算的计算机程序，其中推移油缸实时行程长度计算公式为：上式中：L
X
表示推移油缸实时行程长度，a表示UWB测距基站与第一测距标签之间的距离，h表示UWB测距基站与液压支架底座之间的垂直高度，e表示UWB测距基站垂直于液压支架底座的交点与推移油缸起点之间的距离。2.根据权利要求1所述的一种基于UWB的液压支架推移油缸行程测量装置，其特征在于：所述UWB测距基站与底座之间的垂直高度h的计算公式为：上式中：b表示UWB测距基站与第二测距标签之间的距离，f表示UWB测距基站垂直于液压支架底座的交点与第二测距标签之间的距离。3.根据权利要求1所述的一种基于UWB的液压支架推移油缸行程测量装置，其特征在于：所述支架控制器采用矿用本安型支架控制器，所述支架控制器分别通过矿用四芯电缆与UWB测距基站和第二测距标签相连，给UWB测距基站和第二测距标签供电的同时实现通信。4.根据权利要求1所述的一种基于UWB的液压支架推移油缸行程测量装置，其特征在于：所述第一测距标签采用电池供电。5.一种基于UWB的液压支架推移油缸行程测量方法，采用如权利要求1
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4任一项所述的基于UWB的液压支架推移油缸行程测量装置，其特征在于：当工作面不开采时，液压支架处于静止状态，支架控制器周期性读取UWB测距基站和第二测距标签的工作状态，检测设备是否正常，第一测距标签在不工作时进入睡眠状态，在工作时自动定时唤醒，通过UWB测距基站向支架控制器报告设备状态；当...
【专利技术属性】
技术研发人员：辛峰，张飞龙，靳大为，
申请(专利权)人：太原向明智控科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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