[實用新型]一種綜放工作面放頂煤自動化識別與控制系統

有效

• 申請號: 201420806124.4
• 申請日: 2014-12-19
• 公開（公告）號: CN204327098U
• 公開（公告）日: 2015-05-13
• 發明（設計）人: 薛光輝;柳二猛;焦亞博;趙新贏;胡保華;丁偉健;李一鳴;楊健健;吳淼
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學(北京)
• 主分類號: E21C41/16
• 分類號: E21C41/16
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及一種綜放工作面放頂煤自動化識別與控制系統,是一種用于識別綜放工作面放煤時煤層和巖石層界面的裝置，屬于模式識別與自動控制技術領域。

背景技術

煤炭是我國一次能源的主體，綜合機械化放頂煤開采方法是實現厚煤層(一般煤層厚度>3.5m)開采的高產、高效的有效方法之一，并在國內外得到普遍推廣，其實質是在厚煤層中，沿煤層（或分段）底部布置一個采高2-3米的長壁工作面，用常規方法進行回采，利用礦山壓力的作用或輔以人工松動方法，使液壓支架上方的頂煤破碎成散體后由支架后方（或上方）放出，并經由刮板輸送機運出工作面。該方法雖提高了綜放工作面的產量,但頂煤放落程度即煤巖的識別，卻依然全部要依靠現場放煤工人的目測和耳聽來判斷，進而人工控制液壓支架放煤口的關閉時機。然而綜放工作面的工作環境惡劣，粉塵量大，能見度低，工作空間狹窄，僅僅依靠人工監測很難準確地判斷頂煤的放落程度,難以達到理想的控制效果。因此不可避免地導致放頂過程中的“欠放”和“過放”狀況,甚至惡性事故的發生。因此人們希望通過某些方法實現放頂過程中煤和巖石的自動識別以及放煤口的自動控制。從而提高煤炭回采率，改善煤質，實現頂煤放落的高效生產，實現綜放工作面的少人或無人化，創造巨大的社會效益和經濟效益。

目前，煤巖識別系統與裝置種類繁多，但識別效果與裝置適應性都不理想。例如，CN101839133A公開了一種煤巖識別裝置，其應用于綜采工作面，監測采煤機受力，通過普氏系數轉換得到煤巖情況，但結構復雜，反應速度慢，測量結果準確性得不到保證；CN102509087A公開了一種煤巖識別裝置，通過采集圖像信號和矩陣轉換進行煤巖識別，對于井下光纖有一定要求，因此應用性較差；?CN101922290A公開了一種高壓水射煤巖識別方法與系統，通過反射流對噴嘴形成的不同作用力進行煤巖界面識別，但會造成排水困難，增加工人勞動量；CN203248160U公開了一種煤巖識別裝置，利用振動和聲波進行識別，但裝置需與后尾梁接觸易受振損壞、需頻繁更換電池、且裝置隨內部溫度升高易出現故障。

實用新型內容

本實用新型的目的是針對現有煤巖識別系統中存在的不足，提供一種準確度高、安全可靠、效果好的綜放工作面放頂煤自動化識別與控制系統。

為實現上述目的，本實用新型的技術方案是：

1、一種綜放工作面放頂煤自動化識別與控制系統，用于實現放頂煤的自動化和智能化開采，包括外殼、無線傳感器、數據接收調理轉換模塊、主處理器、分類器、控制器、溫控模塊、報警與保護模塊，所述外殼為防爆型外殼；所述無線傳感器包括無線振動、聲壓、圖像傳感器；所述信號接收調理轉換模塊用于接收、調理、轉換無線傳感器采集的信號；所述主處理器用于對信號進行分析和特征提取；所述分類器用于對特征進行分類識別；所述控制器用于控制液壓支架電液控制系統進行放煤口的打開或關閉；所述溫控模塊控制所述外殼內部的溫度；所述報警與保護模塊用于故障時進行報警提示并控制液壓支架電液控制系統關閉放煤口；

2、所述的外殼設有外部接口、安裝孔、天線安裝處，外部接口用于接通電源，與控制中心、液壓支架電液控制系統進行連接，天線安裝處用于安裝數據接收調理轉換模塊的天線，所述的外殼可通過安裝孔螺紋連接在液壓支架控制模塊或通過安裝孔螺紋連接磁性表座底座進而磁性連接在液壓支架上，在需要移走裝置時只需轉動磁性表座手柄即可消去磁性；

3、所述的無線傳感器配有天線、獨立電源、磁力吸座，具有信號發射功能同時無需現場供電，無線振動傳感器、無線聲壓傳感器通過磁力吸座或螺紋安裝在液壓支架后尾梁鋼板，分別采集頂煤放落過程中煤或頂板巖石垮落時沖擊液壓支架后尾梁時產生的振動信號、聲壓信號，無線圖像傳感器固定在放煤口側上方采集液壓支架頂煤放落過程中放煤口處的煤和巖石的圖像信號；

4、所述報警與保護模塊輸入端與數據接收調理轉換模塊、主處理器、分類器、控制器、溫控模塊進行獨立連接，輸出端分別與液壓支架電液控制系統、控制中心進行連接，報警提示為聲音與閃爍的光；

5、所述溫控模塊由溫度繼電器和半導體制冷組件構成，使外殼內部處于設備最佳工作溫度；

6、所述的數據接收調理轉換模塊、主處理器、分類器、控制器、溫控模塊、報警與保護模塊內部均配有電源變壓器，可以連接現場電源而無需配置電池。

本實用新型的技術方案具有如下優點：

（1）本實用新型選取的信號種類多，包括振動信號、聲壓信號、圖像信號，這樣既可以提高識別準確度又可避免因某一傳感器故障而耽誤生產；