[实用新型]一种基于多维度定位及深度学习的自动化采煤系统

说明书

一种基于多维度定位及深度学习的自动化采煤系统，包括系统主机(1)与若干个监测分站(2)组成；监测分站分别布置在每个支架顶梁(3)下方和支架底座(4)上方；每个监测分站(2)包括双轴倾角传感器(5)和激光定位系统(6)；系统主机(1)与监测分站(2)之间或监测分站(2)相互之间通过无线或有线方式实现数据传输。本实用新型能够实现工作面自动化采煤。

技术领域

本实用新型涉及一种基于多维度定位及深度学习的自动化采煤系统。

背景技术

综合机械化开采可提高生产效率和回采率，保证安全生产，提高设备利用率和煤炭产量以及降低设备故障率，甚至可进一步取消采煤机司机和支架工等工种，所有其它操作和控制都在顺槽控制台上完成。在此基础上，自动化工作面也逐渐涌现。但目前国内所谓的“自动化工作面”，多是以电液控制系统为核心的自动化，即工作面采用电液控制系统对支架进行跟机拉架、推溜、收护帮板，但采煤机仍采用人工操作割煤，但通过电液控制系统操作支架也存在精度不够高，工作面不够直，仍需要工人频繁调架等弊端。

实用新型内容

为了解决综合机械化工作面的自动化问题，本实用新型提供了一种基于多维度定位及深度学习的自动化采煤系统。

本实用新型采用的技术方案为：

一种基于多维度定位及深度学习的自动化采煤系统，包括系统主机与若干个监测分站组成；监测分站分别布置在每个支架顶梁下方和支架底座上方；每个监测分站包括双轴倾角传感器和激光定位系统；系统主机与监测分站之间或监测分站相互之间通过无线或有线方式实现数据传输。

所述双轴倾角传感器位于监测分站内，用以获得工作面煤层倾斜方向的角度分布特征和监测煤层的俯仰斜角度变化特征以及工作面推进方向支架顶梁和支架底座的倾角，据此计算获得每个支架的低头、仰头位态；所述激光定位系统位于监测分站内，包括两个或两个以上的激光发射单元和一个激光接收单元，同一个监测分站的激光发射单元之间间隔一定距离。

采用上述基于多维度定位及深度学习的自动化采煤系统进行控制，包括如下步骤：

(a)确立激光定位系统的定位准则；

(b)以工作面下端头第一个支架底座上方的监测分站位置坐标为原点，确定第一个支架顶梁下方监测分站位置坐标，然后以第一个支架顶梁下方监测分站为基点，确定第二个支架底座上方监测分站位置坐标，直至确定出工作面所有液压支架各监测分站处位置的相对坐标；

(c)通过系统主机将各液压支架顶梁和底座监测分站位置坐标及双轴倾角数据进行处理，得到以第一个支架底座上方监测分站位置为坐标原点，包括整个工作面液压支架顶梁、底座位置的相对坐标及支架底座和顶梁在倾斜方向上的倾角和推进方向上的俯仰斜角度，同时在系统主机屏幕上展现工作面液压支架的上窜或下滑以及超前或滞后情况；

(d)根据液压支架监测分站安装位置顶梁的厚度a，底座的厚度b，顶梁和底座沿工作面推进方向的倾角θ1和θ2，计算得到相应液压支架处对应的煤层厚度或采高为h＝a+b+(z1-z2)tan(θ1-θ2)，其中，两个监测分站沿采Z轴即采高方向的坐标分别为z1，z2；

(e)基于第一个液压支架底座监测分站安装位置为基点，通过双轴倾角传感器和激光定位系统测量获得工作面所有液压支架的顶梁、底座的位置坐标及沿走向和倾向的角度，包括每个支架的支护高度和前方煤层厚度，进一步计算获得每个支架前方煤体顶底板详细参数的多维坐标系统(x，y，z，φ，θ)，其中x，y，z为以第一个支架底座为基点的工作面煤层顶板或底板的空间三轴坐标，φ和θ分别为煤层顶板或底板的倾向和走向角度；

(f)在工作面回采过程中，通过系统主机建立深度学习模型，模型中的输入层以每个液压支架前方顶板和底板的x，y，z，φ，θ参数为输入指标，输出层为煤壁前方待采未知区域的煤层褶曲形态，包括三维坐标、煤层厚度、顶底板倾斜角度和俯仰斜角度，隐含层神经元个数根据实际需要确定；