[發明專利]一種基于多維度定位及深度學習的自動化采煤系統及方法

在審

• 申請號: 201810441497.9
• 申請日: 2018-05-10
• 公開（公告）號: CN108518221A
• 公開（公告）日: 2018-09-11
• 發明（設計）人: 范志忠;付書俊;徐剛;楊曉成;尹希文;趙杰
• 申請（專利權）人: 天地科技股份有限公司
• 主分類號: E21C35/24
• 分類號: E21C35/24;E21D23/12;E21F17/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一種基于多維度定位及深度學習的自動化采煤系統，包括系統主機(1)與若干個監測分站(2)組成；監測分站分別布置在每個支架頂梁(3)下方和支架底座(4)上方；每個監測分站(2)包括雙軸傾角傳感器(5)和激光定位系統(6)；系統主機(1)與監測分站(2)之間或監測分站(2)相互之間通過無線或有線方式實現數據傳輸。本發明能夠實現工作面自動化采煤。

技術領域

本發明涉及一種基于多維度定位及深度學習的自動化采煤系統及方法。

背景技術

綜合機械化開采可提高生產效率和回采率，保證安全生產，提高設備利 用率和煤炭產量以及降低設備故障率，甚至可進一步取消采煤機司機和支架 工等工種，所有其它操作和控制都在順槽控制臺上完成。在此基礎上，自動 化工作面也逐漸涌現。但目前國內所謂的“自動化工作面”，多是以電液控制 系統為核心的自動化，即工作面采用電液控制系統對支架進行跟機拉架、推 溜、收護幫板，但采煤機仍采用人工操作割煤，但通過電液控制系統操作支 架也存在精度不夠高，工作面不夠直，仍需要工人頻繁調架等弊端。

發明內容

為了解決綜合機械化工作面的自動化問題，本發明提供了一種基于多維 度定位及深度學習的自動化采煤系統及方法。

本發明采用的技術方案為：

一種基于多維度定位及深度學習的自動化采煤系統，包括系統主機與若 干個監測分站組成；監測分站分別布置在每個支架頂梁下方和支架底座上方； 每個監測分站包括雙軸傾角傳感器和激光定位系統；系統主機與監測分站之 間或監測分站相互之間通過無線或有線方式實現數據傳輸；所述雙軸傾角傳 感器位于監測分站內，用以獲得工作面煤層傾斜方向的角度分布特征和監測 煤層的俯仰斜角度變化特征以及工作面推進方向支架頂梁和支架底座的傾 角，據此計算獲得每個支架的低頭、仰頭位態；所述激光定位系統位于監測 分站內，包括兩個或兩個以上的激光發射單元和一個激光接收單元，同一個 監測分站的激光發射單元之間間隔一定距離。

一種基于多維度定位及深度學習的自動化采煤方法，采用上述基于多維 度定位及深度學習的自動化采煤系統進行控制，包括如下步驟：

(a)確立激光定位系統的定位準則；

(b)以工作面下端頭第一個支架底座上方的監測分站位置坐標為原點， 確定第一個支架頂梁下方監測分站位置坐標，然后以第一個支架頂梁下方監 測分站為基點，確定第二個支架底座上方監測分站位置坐標，直至確定出工 作面所有液壓支架各監測分站處位置的相對坐標；

(c)通過系統主機將各液壓支架頂梁和底座監測分站位置坐標及雙軸傾 角數據進行處理，得到以第一個支架底座上方監測分站位置為坐標原點，包 括整個工作面液壓支架頂梁、底座位置的相對坐標及支架底座和頂梁在傾斜 方向上的傾角和推進方向上的俯仰斜角度，同時在系統主機屏幕上展現工作 面液壓支架的上竄或下滑以及超前或滯后情況；

(d)根據液壓支架監測分站安裝位置頂梁的厚度a，底座的厚度b，頂 梁和底座沿工作面推進方向的傾角θ1和θ2，計算得到相應液壓支架處對應 的煤層厚度或采高為h＝a+b+(z1-z2)tan(θ1-θ2)，其中，兩個監測分站沿 采Z軸即采高方向的坐標分別為z1，z2；

(e)基于第一個液壓支架底座監測分站安裝位置為基點，通過雙軸傾角 傳感器和激光定位系統測量獲得工作面所有液壓支架的頂梁、底座的位置坐 標及沿走向和傾向的角度，包括每個支架的支護高度和前方煤層厚度，進一 步計算獲得每個支架前方煤體頂底板詳細參數的多維坐標系統(x，y，z，φ， θ)，其中x，y，z為以第一個支架底座為基點的工作面煤層頂板或底板的空 間三軸坐標，φ和θ分別為煤層頂板或底板的傾向和走向角度；