[發明專利]一種基于UWB采煤機絕對位置精確校準方法及裝置

在審

• 申請號: 201410749250.5
• 申請日: 2014-12-09
• 公開（公告）號: CN104612682A
• 公開（公告）日: 2015-05-13
• 發明（設計）人: 劉萬里;劉一鳴
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: E21C35/08
• 分類號: E21C35/08
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 楊曉玲

技術領域

本發明涉及一種采煤機絕對位置精確校準的方法及裝置，特別是一種基于UWB對采煤機絕對位置進行精確校準的方法及裝置。

背景技術

煤炭資源是我國的主要能源，對煤炭資源的合理開采和利用是當前采礦業健康發展的前提。在煤炭資源的開采過程中，采煤機是井下作業重要的設備之一。當前，在綜采工作面進行正常的采煤作業時，采煤機、刮板輸送機和液壓支架的聯動在很多情況下依舊采用人工方式進行操作，但若要實現整個過程的自動化，必須實現采煤機、刮板運輸機和液壓支架的三機聯動自動化。同時，由于我國煤田地質條件復雜，井下開采環境惡劣，生產條件艱苦等問題突出，這對于采煤機操作和運行提出了更高層次的要求。而無論是三機聯動自動化還是采煤機開采過程，對采煤機絕對位置的精確校準是完成采煤作業的重要基礎。由于是井下作業，一些我們常用的校準方式往往無法滿足當前精確校準的需求，隨著現代化科技的發展，超寬帶無線定位系統(UWB)研究的逐步加深，使得對采煤機絕對位置的精確校準成為可能。

超寬帶(UWB)技術，又稱沖擊無線電(Impulse?Radio)技術，是目前比較先進的無線通訊技術。它實現了短距離內超寬帶、高速的數據傳輸，同時UWB技術的調制方式以及采用的多址技術等特點使它相比于其他無線通信技術具有更寬的帶寬、高速的數據傳輸、低的功耗、安全性能高等特點，因此引起了人們的重視。UWB技術逐漸成為無線通信領域研究開發的一個熱點，并被視為下一代無線通信的關鍵技術。對于紅外、藍牙、無線、bigbee等方法，由于紅外必須在可視范圍內測量，藍牙技術相對而言并沒有完全成熟，并且通訊速率低，無線和bigbee主要作為短距離內的通訊且可靠性低，不穩定，因此往往造成精度達不到需求。UWB技術相對于這些方式，具有精度高的優點。

在采煤機的傳統校準方式中，往往不能夠實現精確校準，存在固有誤差。這是由于礦井下環境惡劣，測量的精度往往會受到井下各種條件的限制，不能實現精確校準的要求。當前，煤礦井下一般采用的采煤機定位方式主要有齒輪計數法、紅外對射法、超聲波反射法、無線傳感網絡采煤機定位法及純慣性導航法。其中，采煤機齒輪計數定位法是通過對行走部齒輪轉動的圈數進行計數，并依據液壓支架來定位出采煤機的位置。這種方法比較簡單，成本低，但由于采煤機在作業過程中是沿著工作面橫向及縱向運動，而齒輪計數法只能確定采煤機行走路程，因此造成定位不精確，產生很大誤差。紅外對射定位法則是在采煤機機身安裝紅外發射裝置，在液壓支架固定有紅外接收裝置，在采煤機作業過程中，通過接收裝置對接收信號強弱的分析，從而判斷采煤機具體位置。采用這個方法的缺點是不能連續的檢測采煤機的位置，同時紅外信號的發射和接收必須處于同一水平面，否則很難有效的接收信號，因此在實際的井下環境中，由于干擾因素眾多，往往也不能精確定位。純慣性定位法是利用加速度計和陀螺儀得出采煤機的軸加速度及軸角速度，然后通過算法來確定采煤機的位置。這種方法缺點是由于陀螺儀和加速度計存在漂移，采煤機在工作過程中有很強烈的震動，因此精度很難保證，也無法實現對采煤機的絕對定位。

發明內容

發明目的：為了克服現有技術中存在的不足，本發明提供一種基于UWB對采煤機絕對位置進行精確校準的方法及裝置，實現對采煤機的精確定位。

技術方案：為實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種基于UWB采煤機絕對位置精確校準裝置，包括采煤機機身1、采煤機定位裝置2、定位裝置防爆外殼3、上位機5、若干個超寬帶無線通訊UWB傳感器6和POE交換機10；在采煤機機身1上固定連接定位裝置防爆外殼3；所述定位裝置防爆外殼3內連接采煤機定位裝置2；所述采煤機定位裝置2中包括UWB定位標簽4；所述超寬帶無線通訊UWB傳感器6等間距固定在采煤機運行的端頭處的液壓支架上；所有超寬帶無線通訊UWB傳感器6均通過POE交換機10與上位機5連接。

進一步的，超寬帶無線通訊UWB傳感器6與POE交換機10采用屏蔽線連接。

一種基于UWB采煤機絕對位置精確校準方法，包括如下步驟：

1)、根據礦井下巷道分布及采煤環境，在采煤機運行的端頭處的液壓支架上布置若干個超寬帶無線通訊UWB傳感器6；在采煤機定位裝置2中放置UWB定位標簽4；沿開采區域劃定各個超寬帶無線通訊UWB傳感器6的信號收發區域；通過激光測距儀測量各個超寬帶無線通訊UWB傳感器6的絕對坐標；