[發(fā)明專利]一種煤礦工作面頂板狀況智能感知系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111042318.2
• 申請日: 2021-09-07
• 公開（公告）號: CN113775363A
• 公開（公告）日: 2021-12-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 范志忠;徐剛;盧振龍;蘇波
• 申請（專利權(quán)）人: 中煤科工開采研究院有限公司
• 主分類號: E21D15/46
• 分類號: E21D15/46;E21F17/18
• 代理公司: 北京紀凱知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11245
• 代理人: 趙悅

1.一種煤礦工作面頂板狀況智能感知系統(tǒng)，其特征在于，包括：若干個雙軸加速度傳感器、若干壓力傳感器、若干個感知分站和主控模塊；

所述若干個雙軸加速度傳感器分別設(shè)置于所述液壓支架的底座、掩護梁和頂梁上，用于監(jiān)測所述底座、掩護梁和頂梁的角度變化；

所述若干壓力傳感器分別設(shè)置于所述液壓支架的立柱和平衡千斤頂上，用于監(jiān)測所述立柱和平衡千斤頂中液體壓力變化；

所述若干個感知分站分別安裝在各個所述液壓支架上，用于接收所述雙軸加速度傳感器和壓力傳感器的數(shù)據(jù)，并對各個所述液壓支架的對應(yīng)的工作面頂板狀況進行感知；

所述主控模塊與各感知分站連接，用于感知整個工作面頂板的狀況。

2.如權(quán)利要求1所述的煤礦工作面頂板狀況智能感知系統(tǒng)，其特征在于，所述感知分站通過所述雙軸加速度傳感器的數(shù)據(jù)計算工作面采高和頂板的下沉速度。

3.如權(quán)利要求2所述的煤礦工作面頂板狀況智能感知系統(tǒng)，其特征在于，所述感知分站接收各個所述雙軸加速度傳感器的數(shù)據(jù)，獲得所述液壓支架的底座、掩護梁和頂梁的傾角，結(jié)合三角運算獲得所述液壓支架的立柱的長度值，通過將所述長度值與所述底座和頂梁的厚度相加獲得工作面采高；采集一段時間內(nèi)所述工作面采高的變化值獲得所述頂板的下沉速度。

4.如權(quán)利要求3所述的煤礦工作面頂板狀況智能感知系統(tǒng)，其特征在于，獲得所述立柱的長度值的方法為：以液壓支架的底座和立柱的鉸接位置為坐標原點，通過底座傾角，結(jié)合所述液壓支架的結(jié)構(gòu)參數(shù)，獲得液壓支架的前連桿、液壓支架的后連桿與底座鉸接位置坐標；通過掩護梁傾角，結(jié)合所述液壓支架的前連桿、液壓支架的后連桿與底座鉸接位置坐標，獲得掩護梁和頂梁的鉸接位置坐標；根據(jù)頂梁傾角，結(jié)合所述掩護梁和頂梁的鉸接位置坐標獲得立柱和頂梁鉸接位置坐標；將立柱和頂梁鉸接位置坐標與原點坐標相減獲得工作面采高。

5.如權(quán)利要求1-4任一項所述的煤礦工作面頂板狀況智能感知系統(tǒng)，其特征在于，所述感知分站接收各個所述壓力傳感器的數(shù)據(jù)，以支架頂梁為分離體，以頂梁和掩護梁鉸接點為中心，建立力矩平衡模型，根據(jù)所述力矩平衡模型計算工作面頂板對支架頂梁的壓力及所述頂梁受到的合力作用位置。

6.如權(quán)利要求1-4任一項所述的煤礦工作面頂板狀況智能感知系統(tǒng)，其特征在于，所述若干個感知分站對各個工作面頂板狀況進行感知的方法為：將一個割煤循環(huán)內(nèi)各液壓支架的壓力傳感器的數(shù)據(jù)分別進行擬合，獲得相應(yīng)的擬合函數(shù)，然后將每個液壓支架的擬合函數(shù)進行加權(quán)或均化處理，獲得包含所有液壓支架的單一擬合函數(shù)，將所述擬合函數(shù)分類，并根據(jù)所述函數(shù)類別對所述工作面頂板狀況進行表征。

7.如權(quán)利要求6所述的煤礦工作面頂板狀況智能感知系統(tǒng)，其特征在于，所述函數(shù)分類的類別包括：對數(shù)函數(shù)、線性函數(shù)或指數(shù)函數(shù)。

8.如權(quán)利要求7所述的煤礦工作面頂板狀況智能感知系統(tǒng)，其特征在于，根據(jù)所述函數(shù)類別進行關(guān)鍵系數(shù)或特征值提取，根據(jù)所述關(guān)鍵系數(shù)或特征值將所述工作面頂板的不同狀況分為若干區(qū)間，若實測的所述關(guān)鍵系數(shù)或特征值落入某一區(qū)間，則判斷工作面頂板處于對應(yīng)的狀況。

9.如權(quán)利要求7所述的煤礦工作面頂板狀況智能感知系統(tǒng)，其特征在于，根據(jù)所述函數(shù)類別進行關(guān)鍵系數(shù)或特征值提取，對所述關(guān)鍵系數(shù)或特征值設(shè)置閾值，若實測關(guān)鍵系數(shù)或特征值超過閾值，則判斷其處于對應(yīng)的工作面頂板狀況。

10.如權(quán)利要求1-4任一項所述的煤礦工作面頂板狀況智能感知系統(tǒng)，其特征在于，所述主控模塊包括輸入子模塊，存儲子模塊，處理子模塊和顯示子模塊；

所述輸入子模塊，用于輸入各所述液壓支架的結(jié)構(gòu)參數(shù)和坐標原點；

所述存儲子模塊，用于存儲輸入子模塊及各傳感器監(jiān)測的數(shù)據(jù)；

所述處理子模塊，用于根據(jù)各液壓支架的感知數(shù)據(jù)，對煤礦工作面頂板的整體分布進行計算和處理；

所述顯示子模塊，用于顯示所述計算和處理獲得的結(jié)果。