[发明专利]一种基于红外热成像的采煤机自动截割系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种采煤机自动截割系统及方法，具体是一种基于红外热成像的采煤机自动截割系统及方法，属于采煤机截割控制技术领域，适用于具有记忆截割功能的采煤机。

背景技术

采煤机煤岩界面识别是采煤机能够实现自动化控制的关键。由于直接识别煤岩界面具有相当大的难度，无法满足采煤工作现场的要求，现阶段多采用间接的方法进行煤岩界面识别，目前间接识别煤岩界面的方法主要有记忆截割法和截割信号分析法两大类。

记忆截割法适用于顶、底板比较平缓的煤层工作面，该技术的原理是由采煤机操作人员操控采煤机沿工作面煤层高低起伏条件预先工作一个循环，采煤机控制器采样并存储首次工作循环的工作参数，而在以后的几个有限截割循环中，采煤机按照控制器所存储记忆的工作参数自动化运行，滚筒高度也将自动进行调节，但是由于实际煤层赋存条件比较复杂，煤岩界面变化剧烈，所记忆的截割曲线不具有普遍性，因而单纯在煤矿工作面上使用记忆截割技术的应用效果并不理想。

截割信号分析法是采用具有记忆截割功能的采煤机自动进行割煤，同时使用传感器采集采煤机运行产生的信号像滚筒截割力信号、截齿应力信号、电流信号、温度信号等，然后使用一些智能算法将采煤机的截割状态识别为截煤和截岩两种模式，还有将采煤机截割状态识别的结果更加细化，贴近真实的采煤机截割情况，识别结果分为截割硬煤层、截割顶板、截割夹矸和截割断层等工况。现在随着采煤机功率的增大和截齿材料的改进，为保持顶、底板的平整性，对硬度较小的夹矸和断层，一般采取直接进行强力截割而不再按照煤岩界面调整滚筒高度。

以上的截割信号分析法能够在绝大多数的情况下识别出采煤机的截割状态，例如当使用智能算法识别到采煤机的截割状态趋于异常时，采煤机自动或人工手动通过调节采煤机牵引速度和调整采煤机滚筒高度，使采煤机截割状态恢复到正常。但是由于煤层赋存条件具有不确定性和复杂性等特点，智能算法有时不能够准确识别出采煤机的截割状态，会造成截割状态识别结果的误判；并且有些测量截割信号的传感器还容易受到外部因素的干扰，造成截割信号测量的不准确，因而也就不能够准确识别出采煤机的截割状态。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于红外热成像的采煤机自动截割系统及方法，该系统采用红外热成像的原理能够有效识别出采煤机自动截割时的截割状态，因而有利于实现采煤机的自动化工作。

本发明的技术方案是：包括采煤机、刮板输送机、液压支架、本安型无线Mesh交换机、采煤机机载控制器、本安型交换机、顺槽监控主机，所述采煤机与刮板输送机、液压支架配套使用，且采煤机的行走机构与刮板输送机相配合；

还包括隔爆型红外摄像装置，所述隔爆型红外摄像装置设置在采煤机的摇臂上，其与采煤机机载控制器通过阻燃网线连接，采煤机机载控制器通过阻燃网线与本安型无线Mesh交换机连接，本安型无线Mesh交换机通过阻燃网线与本安型交换机连接，本安型交换机通过阻燃网线与顺槽监控主机连接。

进一步，隔爆型红外摄像装置的数量为两个，分别安装在采煤机的左右摇臂上。

进一步，隔爆型红外摄像装置设置在采煤机左右摇臂后端的三分之一处。

一种基于红外热成像的采煤机自动截割系统的自动截割方法，所述采煤机自动截割方法是在采煤机采用记忆截割技术的基础上实现的，其方法为：

A.采煤机开始自动截割前，由采煤机操作人员操控采煤机沿工作面煤层高低起伏条件预先工作一个循环；

B.采煤机机载控制器采样并存储首次工作循环的工作参数，在以后的几个有限截割循环中，采煤机按照采煤机机载控制器所存储的记忆工作参数自动化运行，滚筒高度也将自动进行调节；

C.采煤机自动运行阶段内，隔爆型红外摄像装置实时获得采煤机截割滚筒上部与煤壁接触区域的红外辐射信号，形成红外温度场信号；

D.步骤C中的红外温度场信号经过采煤机机载控制器，经过处理后将产生的红外温度场的温度信息识别分为三种，即将采煤机的截割状态识别为三种：严重超温截割、超温截割、正常温度截割；

E.根据步骤D中的三种温度信息来判断采煤机的截割状态，其具体判断方法为：

①.如若红外热像图温度超过设定的严重超温截割限值，则采煤机立即启动自动保护程序；

②.如若红外热像图温度在正常温度截割范围内，则顺槽监控主机不发送调控采煤机的指令，采煤机正常跟踪自动截割；