[发明专利]采煤机械姿态监测用缆式传感器

说明书

本发明涉及综采工作面采煤机械姿态监测控制系统，公开了采煤机械姿态监测用缆式传感器，包括线缆形式的载体及固定于载体上的若干条光纤，光纤平行于载体轴向布置，且至少有两条光纤位于同一竖直面上和/或至少有两条光纤位于同一水平面上。使用时，将该传感装置全长范围内各处均相对采煤机所运行的轨道固定安装，当轨道某个位置上发生形变时，内弧上的光纤发生挤压，外弧上的光纤发生拉伸，从而使激光的散射谱线发生改变，继而通过散射谱线的变化计算弯曲角度，从而最终计算出偏移量，实现了对采煤机的三维姿态和运行轨迹、工作面的直线度等进行在线实时监测，且简化了结构，降低了加工成本，提高了加工效率。

技术领域

本发明涉及综采工作面采煤机械姿态监测控制系统，尤其涉及一种对采煤机的三维姿态和运行轨迹、工作面的直线度等进行在线实时监测的采煤机械姿态监测用缆式传感器。

背景技术

煤矿是我国的主要消费能源和原料，我国煤矿资源丰富，在当前及未来一段时期内，煤矿将一直占据我国的主体能源地位。随着煤矿自动化智能化技术的发展，综采工作面基本实现了以采煤机记忆割煤为主、液压支架跟机自动控制的工作面设备自动化生产模式。在该种生产模式下，工作面直线度的自动控制和采煤机自动沿煤层截割是连续正常生产的重要保证。

授权公告号为CN103912297B的中国发明专利公开了一种使用光纤的工作面液压支架组直线度控制系统，其将光纤传感器安装在相邻的两节溜槽之间，当液压支架推移不到位或者推移过位，该支架对应的溜槽两端安装的光纤传感器中光信号将产生布里渊频率偏移，根据布里渊频率的偏移量计算得到该液压支架的位置数据，利用位置数据实现工作面液压支架组的直线度控制。上述发明专利公开的技术方案可以进行液压支架组以及刮板输送机的直线度控制，但是无法用于刮板输送机直线度的监测。

为了实现采煤机的三维姿态和运行轨迹、工作面的直线度等进行在线实时监测，公开号为CN110017774A的中国专利公开了一种三维姿态检测用缆式传感器，其包括线缆形式的载体和内置并相对固定在所述载体中的至少两组分布式光纤传感器，每组分布式光纤传感器由多个间隔不知的光纤传感器以及将它们顺次连接起来的光纤组成，每组分布式光纤传感器呈螺旋状延伸布置。使用时，该缆式传感器全长范围内各处均相对采煤机所运行的轨道固定安装，即缆式传感器全长各处与轨道之间均不能相对运动，上述发明专利申请公开的缆式传感器可用于监测轨道上任意位置处的形变，但是该结构中每组分布式光纤传感器呈螺旋状延伸布置，一方面，形式比较单一，结构相对比较复杂，另一方面，螺旋状布置的光纤传感器与载体连接时的加工工艺费时费力，因此生产效率相对较低。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种采煤机械姿态监测用缆式传感器，其实现了对采煤机的三维姿态和运行轨迹、工作面的直线度等进行在线实时监测，且结构简单，容易实现。

本发明公开的采煤机械姿态监测用缆式传感器，包括线缆形式的载体及固定于所述载体上的若干条光纤，所述光纤平行于载体轴向布置，载体上至少有两条光纤位于同一竖直面上和/或至少有两条光纤位于同一水平面上。

通过采用上述技术方案，使用时，将该传感装置全长范围内各处均相对采煤机所运行的轨道固定安装，即将传感装置全长各处与轨道之间均不能相对运动，当轨道上某位置发生形变时，载体随之发生形变，如：当轨道某个位置在水平方向上发生形变时，则载体对应位置上位于同一水平面上的光纤会发生挤压或拉伸现象，即内弧上的光纤发生挤压，外弧上的光纤发生拉伸，从而使激光的散射谱线发生改变，继而通过散射谱线的变化计算弯曲角度，从而最终计算出偏移量；当轨道某个位置在竖直方向上发生形变时亦然。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述载体为实心体或空心体。

通过采用上述技术方案，实心体的载体能够加强载体的强度，空心体的载体则实现载体的轻量化，同时节约了耗材，降低了成本。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述载体垂直于其轴向的截面外部轮廓为多边形、圆形或椭圆形。