[發明專利]基于密集點群的支撐式液壓支架支護姿態監測及控制方法

有效

• 申請號: 202111373313.8
• 申請日: 2021-11-19
• 公開（公告）號: CN114215573B
• 公開（公告）日: 2023-03-24
• 發明（設計）人: 孟昭勝;曾慶良;陳連軍;謝云躍;李青海;黃萬朋;張俊明;徐鵬輝
• 申請（專利權）人: 山東科技大學
• 主分類號: E21D23/12
• 分類號: E21D23/12;E21D23/04;E21D23/06;G01C21/16;G01F23/00;G01S17/08;G05D3/12
• 代理公司: 青島智地領創專利代理有限公司 37252
• 代理人: 張凱

一種基于密集點群的支撐式液壓支架支護姿態監測及控制方法，涉及智能開采設備技術領域。該方法包括：液壓支架的控制面板內置基礎結構參數，確定支架運行過程中的變量姿態參數；建立支架姿態監測數學模型，將支架前立柱和后立柱的行程數據依次間隔輸入該模型；基于密集點群間隔定義采用N?X分法建立面向液壓支架姿態監測的密集點群樣圖。建立支架的姿態控制數學模型，等間隔輸入支架合理支護擺角范圍內挑高角和貼頂角的全姿態數據，建立面向液壓支架姿態控制的密集點群樣圖。運用N?X分法在密集點群樣圖中快速找尋支架當前支護姿態，運用N?X分法在密集點群樣圖中快速找尋支架前后立柱的目標長度，提高了液壓支架監測、控制的效率和精度。

技術領域

本發明涉及智能開采設備和液壓支架設備技術領域，尤其是一種基于密集點群的支撐式液壓支架支護姿態監測及控制方法。

背景技術

智慧礦山是對煤礦生產、職業健康與安全、技術和后勤保障等進行主動感知、自動分析、快速處理，其中地、測、采、掘、機、運、通、調度、計劃、設計等的信息化、智慧化有待進一步提升。液壓支架是礦井安全生產的關鍵，支架的使用過程中，液壓支架姿態監控工作存在的問題包括：截割動作發生后，支架沒有快速升起支護工作面頂板導致頂板暴露時間過長，不利于頂板控制；液壓支架的工作姿態，缺乏實時監測反饋的方式，尤其是頂梁前端、頂梁后端單點承載的低頭、高射炮承載姿態；液壓支架姿態和支架參數之間缺乏對應的關系，地面控制中心難以實現對當前支護狀態的虛擬視控及遠程干預。

支撐掩護式液壓支架，為了實現遠程的監控，對液壓支架的工作姿態進行確定，現有技術中，對液壓支架工作姿態的確定方法大多是通過直接監測確定，但是基于井下復雜的工作環境，監測設備太多容易發生監測失效的情況；并且多個參數的監測精度也會下降。例如中國專利(CN107356243A、CN111441810A)公開的支撐掩護式液壓支架的運行姿態在線監測方法，通過在支架頂梁、連桿布置角度傳感器，在立柱布置壓力傳感器，獲取支架在支護過程表現的受力特征和支護姿態監測。

為了提高液壓支架工作姿態監測以及工作姿態的智能化調節控制，需要對現有的監測及控制方法做進一步的改進。

發明內容

為了提高液壓支架姿態的監測控制效率和精度，優化控制系統的運行，提升液壓支架的智能化水平，本發明提供了一種基于密集點群的支撐式液壓支架支護姿態監測及控制方法，具體的技術方案如下。

一種基于密集點群的支撐式液壓支架支護姿態監測及控制方法，包括：

S1.液壓支架的控制面板內置基礎結構參數，確定液壓支架運行過程中的變量姿態參數；

S2.建立液壓支架姿態監測數學模型，將支架前立柱和后立柱的全行程數據依次間隔輸入支架姿態監測數學模型；

S3.基于密集點群間隔定義采用N-X分法建立面向液壓支架姿態監測的密集點群樣圖；

S4.建立支架的姿態控制數學模型，等間隔輸入支架合理支護擺角范圍內挑高角和貼頂角的全姿態數據，建立面向液壓支架姿態控制的密集點群樣圖；

S5.運用N-X分法在密集點群樣圖中快速找尋支架當前支護姿態，運用N-X分法在密集點群樣圖中快速找尋支架前立柱和后立柱的最終目標長度；

S6.支架控制面板將支架前立柱和后立柱的當前立柱長度和目標長度進行比對，依據比對差值輸出比例控制信號控制比例電磁換向閥啟閉，進而控制支架進行姿態調控。

優選的是，液壓支架包括底座、后連桿、前連桿、掩護梁、頂梁、前立柱和后立柱；所述前立柱和后立柱配置在底座和頂梁之間，后連桿和前連桿的兩端分別連接底座和掩護梁，掩護梁和頂梁鉸接固定。