[發明專利]一種針對刮板輸送機上竄下滑問題的預警方法

有效

• 申請號: 202011321366.0
• 申請日: 2020-11-23
• 公開（公告）號: CN112395661B
• 公開（公告）日: 2023-03-24
• 發明（設計）人: 王學文;李素華;謝嘉成;任芳;李娟莉;崔濤;焦秀波
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: G06F30/12
• 分類號: G06F30/12;G06F30/17;G06T19/20;E21C41/18
• 代理公司: 太原晉科知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 14110
• 代理人: 王軍

1.一種針對刮板輸送機上竄下滑問題的預警方法，其特征在于，包括：

在Unity3D創建的虛擬環境下，選擇配套綜采工作面的煤機裝備型號，并進行參數化設置，再建立基于物理引擎的虛擬綜采工作面煤機裝備與虛擬煤層間的虛擬接觸模型；其中，所述配套綜采工作面的煤機裝備包括采煤機、液壓支架及刮板輸送機；虛擬綜采工作面煤機裝備包括虛擬采煤機、虛擬液壓支架及虛擬刮板輸送機；

采集煤機裝備的實時運行參數、煤層與煤機裝備間的摩擦系數變化，使虛擬刮板輸送機受到的作用力規律與井下刮板輸送機相一致，建立虛擬環境與井下環境的數字孿生關系；

通過將虛擬綜采工作面煤機裝備相對煤層底板、相對預設參考物的位姿數據實時輸出，對虛擬刮板輸送機的機頭相對于虛擬運輸巷位置基準的變化進行監測，根據預設評判等級確定刮板輸送機上竄下滑的程度，并產生警報信號進行預警；

虛擬煤層是在虛擬環境下，根據實時探測得到的煤層數據，利用Mesh組件中的MeshFilter和MeshRender組件進行實時的煤層網格構建與渲染建立的煤層模型；虛擬綜采工作面煤機裝備與虛擬煤層間的虛擬接觸模型是在虛擬煤層底板上安裝Mesh Collider物理組件，依次在虛擬刮板輸送機各中部槽、液壓支架上安裝Box Collider和CapsuleCollider物理組件，實現虛擬采煤機與虛擬刮板輸送機之間接觸模型的建立和虛擬綜采工作面煤機裝備自適應鋪設在虛擬煤層上的接觸型模型。

2.根據權利要求1所述的針對刮板輸送機上竄下滑問題的預警方法，其特征在于，上竄下滑的評判等級為：

當刮板輸送機處于非蛇行狀態時，機頭位置變化量大小，分為三個等級，虛擬環境下，機頭位置變化量在第一閾值范圍時，綜采工作面上竄下滑的程度較低，屬于輕度上竄下滑；機頭位置變化量在第二閾值范圍時，此時已經影響正常的煤礦開采，需要停機進行相關的調斜處理，屬于中度上竄下滑；機頭位置變化量在第三閾值范圍時，屬于重度上竄下滑。

3.根據權利要求1所述的針對刮板輸送機上竄下滑問題的預警方法，其特征在于，在選擇配套綜采工作面的煤機裝備型號，并進行參數化設置的步驟中，對綜采工作面煤機裝備的質量、液壓支架運行時與刮板輸送機彎曲時的阻力、初始摩擦系數，通過虛實轉換比例在Unity3D環境下進行設置；

其中，虛實轉換比例是在虛擬環境下與實際環境中配套綜采工作面的煤機裝備長度、質量的比例尺，在Unity3D中的比例尺為100:1。

4.根據權利要求1所述的針對刮板輸送機上竄下滑問題的預警方法，其特征在于，煤機裝備的相關實時運行參數是指采煤機的牽引速度、滾筒轉速、牽引功率、牽引電流、機身俯仰角，刮板輸送機的鏈速，中部槽的彎曲角；

所述煤層與煤機裝備間的摩擦系數變化是指由于工作面常有淋水以及降塵灑水步驟，使煤層與煤機裝備間的摩擦系數進一步降低。

5.根據權利要求1所述的針對刮板輸送機上竄下滑問題的預警方法，其特征在于，虛擬刮板輸送機受到的作用力規律是指刮板輸送機在工作面開采過程中受到的采煤機行走輪的牽引力、采煤機的重力、導向滑靴和平滑靴的壓力和摩擦力、液壓支架的推溜和拉架力的作用、煤堆重力的作用，并將各類力的表現形式通過C#腳本的形式作用給各自的作用對象。

6.根據權利要求1所述的針對刮板輸送機上竄下滑問題的預警方法，其特征在于，虛擬環境與井下環境的數字孿生關系是根據煤礦井下的綜采工作面煤機裝備與煤層的相關數據在虛擬環境下建立一一映射的虛擬綜采工作面煤機裝備與虛擬煤層。