[发明专利]一种采煤机滚筒自动调高系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种采煤机滚筒自动调高系统，属于采煤装备技术。

背景技术

采煤机滚筒自动调高技术是采煤机自动控制系统的核心技术。目前实现采煤机自动调高的方法主要有两种：(1)基于煤岩界面识别的采煤机滚筒自动调高；(2)基于记忆截割的采煤机滚筒自动调高。基于煤岩界面识别的采煤机滚筒自动调高工作原理为采用一种方法自动识别出采煤机滚筒所截割的介质是煤还是岩而进行采煤机采高控制。煤岩自动识别的方法有自然γ射线探测法、雷达探测法、应力截齿法、红外探测法、有功功率监测法、振动检测法、声音检测法、粉尘检测法等。由于煤岩属性多变、传感器稳定性差等原因导致这种调高方法很难在工作面使用。记忆截割法是当前采煤机滚筒自动调高的主流技术，在采煤机上得到了广泛的应用。记忆截割的原理是：由采煤机司机根据工作面煤层条件操作采煤机先割一刀，控制系统将行程位置与对应的截割高度等信息存入计算机，以后在某一行程位置的截割高度均由计算机根据存储器记忆的工作参数自动调整，如果煤层条件发生较大变化，则由采煤机司机手动操作对高度进行微调，并自动记忆调整过的工作参数，作为下一刀滚筒调高的参数。记忆截割法实现简单，但是对于地质条件有一定的要求，且不是真正意义上的自动调高，属于半自动调高。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种采煤机滚筒自动调高系统，实现采煤机滚筒的自动调高。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种采煤机滚筒自动调高系统，包括定位定姿装置、工作面顺槽端头位置校准装置、工作面三维地质数字模型数据库和调高控制核心处理器，其中：

所述定位定姿装置，利用惯性导航元件和采煤机行走部轴编码器的组合，以实时测量采煤机在采煤机载体坐标系下的位置与姿态，并经过坐标转换将采煤机载体坐标系下的坐标转换为地理坐标系下的坐标，实现采煤机在地理坐标系下的位置与姿态的确定；

所述工作面顺槽端头位置校准装置，在巷道工作面两端头巷道内固定定位标签，当采煤机运动到工作面端头时，通过定位标签校正采煤机在回采过程中定位定姿装置的漂移误差，定位标签在地理坐标系下的坐标明确；

所述工作面三维地质数字模型数据库，利用工作面井探数据、巷探数据以及精细物探数据预先构建工作面三维地质数字模型，并将该工作面三维地质数字模型存储为数据库，该数据库中包含了工作面顶板在地理坐标系下的坐标、工作面底板在地理坐标系下的坐标，利用数据库中的数据为采煤机滚筒的自动调高提供参照；

所述调高控制核心处理器，将定位定姿装置和工作面顺槽端头位置校准装置输出的测量数据，与工作面三维地质数字模型相融合，获得采煤机所处位置的截割煤层厚度及其变化，以及包括煤层夹矸在内的地址环境参数，综合所得参数输出采煤机滚筒高度的调节参数，实时动态调节采煤机截割高度；

通过定位定姿装置和工作面顺槽端头位置校准装置确定采煤机在工作面地理坐标系下的位置与姿态，调高控制核心处理器根据采煤机坐标将其融合在工作面三维地质数字模型中，根据采煤机所处位置，在工作面三维地质数字模型中进行三维空间分析，得出采煤机所处位置的截割煤层厚度及其变化，结合包括煤层夹矸在内的地址环境参数，实时动态调整采煤机截割高度。

具体的，在工作面顺槽端头位置校准装置中，定位标签采用红外标签、射频(RFID)标签、无线通信标签或超宽带无线通信(UWB)标签。

调高控制核心处理器的自动调高原理为：

将工作面顶板采样点和工作面底板采样点在地理坐标系中的坐标记为(X_i^D,Y_i^D,Z_i^D)和(X_j^d,Y_j^d,Z_j^d)，将定位定姿装置确定的采煤机在地理坐标系中的坐标记为(X₀,Y₀,Z₀)，将采煤机滚筒的最高点和最低点在地理坐标系中的坐标记为(X_M,Y_M,Z_M)和(X_m,Y_m,Z_m)；