[發明專利]一種虛實融合的液壓支架間相對位姿試驗平臺及試驗方法

有效

• 申請號: 202110311009.4
• 申請日: 2021-03-24
• 公開（公告）號: CN112945160B
• 公開（公告）日: 2022-10-04
• 發明（設計）人: 李娟莉;沈宏達;謝嘉成;李素華;崔濤;王彬彬;王振威;董夢瑤;郝梓翔
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: G01B21/00
• 分類號: G01B21/00
• 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

本發明提供了一種虛實融合的液壓支架間相對位姿試驗平臺及試驗方法，采用虛實融合方法模擬真實煤層環境下相鄰液壓支架工作流程及支護場景，包括支架物理測試系統、虛實數據交互系統、多支架虛擬測試場景。多支架虛擬測試場景模擬真實井下相鄰支架動作流程、實時相對位姿狀態及煤層傾斜情況，通過相鄰虛擬液壓支架及實際受試液壓支架的交替動作顯示液壓支架間的實時位姿畫面、相對位姿數據及實際受試液壓支架的實時壓力數據。能夠顧及相鄰液壓支架間相對位姿狀態研究時，煤層頂底板傾角條件及頂板壓力變化，解決了液壓支架群位姿監測判斷算法及位姿調整方法進行試驗時存在試驗效率低、液壓支架全位姿實時觀測困難、耗費人力物力龐大的問題。

技術領域

本發明涉及液壓支架位姿模擬技術領域，具體為一種虛實融合的液壓支架間相對位姿試驗平臺及試驗方法。

背景技術

隨著物聯網、云計算、大數據、人工智能等新一代信息技術的發展普及，煤炭開采技術正朝著自動化、智能化、無人化方向建設轉變。“智慧礦山”、“透明礦山”理念的提出，對虛擬現實技術在煤炭開采領域的應用融合提出了更高要求及更深遠的展望。當前，隨著相關研究的深入，虛擬現實技術在綜采裝備位姿監測診斷，綜采工藝場景仿真等領域進一步展示出強大的優勢，為助力綜采數字化發展提供了良好的技術支撐。

液壓支架作為綜采工作面重要支護設備，對于構造穩定的煤炭開采環境，保證井下開采設備的正常工作及操作人員的生命安全至關重要。由于實際井下煤層頂底板的復雜性，相鄰液壓支架間不同的位姿狀態可能導致產生擠架、咬架等事故發生，影響支架正常進行降柱、升柱、移架等動作，進而影響支架對頂板的穩定可靠支護。對液壓支架間相對位姿狀態的監測、判斷，對于保證其生產過程中各單機動作的正確性及提高綜采工作面安全高效及智能化水平具有重要意義。

現有技術中，申請號為201810737881.3，名稱為“一種液壓支架試驗裝置”，該發明所述試驗裝置主要包括基座、立柱框架及立柱框架上設置的加載平臺，加載平臺與基座之間形成用于放置液壓支架的測試空間，可用于對液壓支架的頂部進行加載試驗，對液壓支架的底座和頂部梁進行加載施力，模擬液壓支架的實際受力情況，以驗證液壓支架的整體性能及穩定性。

公開論文“單機及成組液壓支架姿態監測方法和系統研究”，將單機及成組液壓支架作為研究對象，對單機液壓支架的姿態進行解析，對成組液壓支架的監測數據進行融合分析，為考慮液壓支架在移架過程中可能出現的咬架、傾倒等狀況，保證液壓支架移架的順利進行，對相鄰液壓支架的支撐高度差、極限航偏角度等關鍵姿態數據進行解析計算，提高了對液壓支架單機及群組姿態監測的全面性和可靠性。

公開論文“綜采工作面液壓支架自主調斜調偏技術研究”對各種煤層地質條件下由于不能及時調架造成的液壓支架傾斜、錯位、擠咬、倒架等事故進行了理論分析和判斷，建立了調斜調偏理論模型，針對現有液壓支架調斜調偏技術和裝置存在的缺陷和問題提出適合綜采液壓支架本身的自主調斜調偏技術方法并設計了新的調斜調偏機構，進一步完善和擴展了液壓支架在各種條件下的位姿調架技術。

但是上述方法的缺陷在于：1）現有的液壓支架加載測試技術主要是針單臺液壓支架的工作性能進行加載測試，對真實井下生產過程中，液壓支架順序動作時的頂板壓力的變化缺少系統的測試流程及方法，此外，對于利用液壓支架頂板壓力變化判斷相鄰液壓支架間異常相對位姿狀態也缺少相關的研究測試2）針對相鄰液壓支架間相對位姿狀態的研究主要是基于相鄰液壓支架處于不同偏航角、支護高度等一些簡單情況，未考慮相鄰液壓支架處于復雜煤層傾角條件下相對位姿狀態的影響；3）對于相鄰液壓支架間相對位姿的研究及調整技術，缺少安全、高效、數字化的試驗驗證平臺，部分調節裝置及方法由于試驗成本及安全性等原因無法進行實地測試，即使進行實地測試，由于綜采裝備結構復雜且體積較大，研究人員獲取測試過程中裝備的各部位實時位姿狀態及相對數據仍有一定難度。

發明內容