[發明專利]煤礦井下開采工作面三維模型還原方法

有效

• 申請號: 202110346187.0
• 申請日: 2021-03-31
• 公開（公告）號: CN113033006B
• 公開（公告）日: 2023-08-08
• 發明（設計）人: 李國威;李權;馬勇超;席亞飛;朱朋飛;李紅衛
• 申請（專利權）人: 鄭州恒達智控科技股份有限公司
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;E21F17/00;E21F17/18
• 代理公司: 鄭州異開專利事務所(普通合伙) 41114
• 代理人: 韓華;韓鵬程

本發明公開了一種礦井下開采工作面三維模型還原方法，S1，通過對采煤機、刮板運輸機和液壓支架的動作部件進行掃描測量，獲取所述采煤機、刮板運輸機和液壓支架的數字化信息；S2，在仿真軟件中，根據實際開采工作面建立三維虛擬空間模型；S3，在液壓支架的底座、連桿、尾梁、頂梁以及護幫板上安裝傾角傳感器，對液壓支架姿態信息進行采集；S4，主控計算機和支架控制器實時接收各傾角傳感器、紅外發射和紅外接收裝置、壓力傳感器、位移傳感器、軸編碼器、位置編碼器和電流檢測裝置所采集的數據；S5，將驅動數據與三維虛擬空間模型中的虛擬設備驅動數據點進行綁定，從而實時反映煤礦井下實際開采工作面的真實狀態。

技術領域

本發明涉及煤炭開采自動化技術領域，尤其是涉及煤礦井下開采工作面三維模型還原方法。

背景技術

煤礦井下的無人化開采是煤炭行業發展的必然趨勢，其不僅可以提高煤炭開采效率，也為煤礦井下安全生產提供了重要保障。但要實現這一目標，仍然面臨諸多難點，其中對煤礦井下開采工作面設備狀態的感知并實時反饋，是該目標中的一項重要環節。目前，開采工作面多采用視頻監控系統，通過傳回的視頻信息實現對開采工作面運行狀況的檢測。然而，煤礦井下環境復雜，光線較弱，并且煤炭開采過程中粉塵、水霧較大，導致監控設備捕捉到的視覺信息清晰度較差，從而影響工作人員對工作面情況的判斷與監控。同時，由于開采工作面較長且需要檢測的關鍵信息較多，需要安裝足夠多的攝像頭才能滿足監控要求，這不僅提高了成本，也為后期清理維護帶來了額外的工作量。

發明內容

本發明目的在于提供一種煤礦井下開采工作面三維模型還原方法，以實現工作人員對開采工作面的遠程監控。

為實現上述目的，本發明采取下述技術方案：

本發明所述煤礦井下開采工作面三維模型還原方法，包括下述步驟：

S1，通過對采煤機、刮板運輸機和液壓支架的動作部件進行掃描測量，獲取所述采煤機、刮板運輸機和液壓支架的數字化信息；利用Unity3D開發平臺數據仿真軟件對采煤機、刮板運輸機和液壓支架的各動作部件進行三維還原，繪制出采煤機、刮板運輸機和液壓支架的三維仿真模型；按照采煤機、刮板運輸機和液壓支架的裝配規則及動作規則進行拼接，為各個所述動作部件提供相應的數據點接口，用以數據驅動各個動作部件；

S2，在Unity3D開發平臺數據仿真軟件中，根據實際開采工作面建立三維虛擬空間模型，在所述三維虛擬空間模型的坐標系中，依據所述實際開采工作面的需求添加虛擬液壓支架數量，并按照實際開采工作面采煤機、刮板運輸機和液壓支架的實際空間位置進行擺放；依據采煤機、刮板運輸機和液壓支架之間的相互依賴關系對邏輯結構進行設計，用以滿足后續數據驅動時的動作需求；

S3，在液壓支架的底座、連桿、尾梁、頂梁以及護幫板上安裝傾角傳感器，對液壓支架姿態信息進行采集；在液壓支架的立柱上安裝紅外接收裝置，通過與紅外發射裝置配合確定采煤機所在位置對應的液壓支架編號；在液壓支架立柱底端安裝壓力傳感器對頂梁壓力進行檢測；在所述底座中的推移千斤頂內部安裝位移傳感器，用以檢測推溜和移架距離；在采煤機機身和左右搖臂之間安裝軸編碼器，用以測量搖臂與采煤機機身之間的夾角；在采煤機機身中間部位安裝紅外發射裝置，通過其與所述紅外接收裝置相互配合確定采煤機位置；在采煤機和刮板運輸機連接處安裝位置編碼器，用以測量采煤機在刮板運輸機所提供的軌道上行走距離；通過電流檢測裝置檢測采煤機和刮板運輸機的工作電流；

S4，主控計算機和支架控制器實時接收所述各傾角傳感器、紅外發射和紅外接收裝置、壓力傳感器、位移傳感器、軸編碼器、位置編碼器和電流檢測裝置所采集的數據并進行去噪、計算處理，從而得到用來驅動三維虛擬空間模型的驅動數據；