[发明专利]基于前瞻性的矿井概况控制长壁采矿系统的系统和方法

说明书

一种用于控制长壁采矿系统的控制器。控制器包括非暂时性计算机可读介质和处理器。控制器还包括存储在计算机可读介质中的计算机可执行指令，用于控制工业机械的操作以便：从第一相机接收第一信号，从第二相机接收第二信号，分析第一信号和第二信号中的至少一个信号以识别在采掘机行进的第一方向上或在采掘机行进的第二方向上位于采掘机前方的长壁采矿系统的结构的一个或多个边缘，基于一个或多个边缘生成前瞻性的矿井概况，以及基于前瞻性的矿井概况控制长壁采矿系统。

技术领域

本申请所描述的实施例涉及一种长壁采矿系统。

背景技术

长壁采矿从识别要开采的物料层开始，然后通过在每个盘区(panel)周边周围挖掘巷道(roadway)而将物料层“封闭”成材料盘区。在挖掘物料层(即煤的开采)期间，可以在相邻的盘区之间不挖掘部分选择的物料柱，以帮助支撑上覆的地质层。通过长壁采矿系统挖掘物料盘区，其中长壁采矿系统包括多个部件，例如自动电动液压顶板支护、材料采掘机械(即，长壁采掘机)和平行于物料面的铠面输送机(“AFC”)等部件。当采掘机在物料面的宽度上移动以去除物料层或物料网时，顶板支护会自动前进以支撑地质层的新暴露部分的顶面。然后，AFC通过顶板支护朝向物料面前进一段距离，该距离等于先前由采掘机去除的物料层的深度。以这种方式使AFC朝着物料面前进，可使采掘机与物料面接合并继续从物料面上采掘物料。

发明内容

可以监测采掘机以帮助确保长壁采矿系统不会经受“视域损失”(“loss ofhorizon”，即，采矿系统对采掘机前方的情况有某种感知)。在长壁采矿系统中保持视域可以通过使物料的开采最大化而使物料的开采更高效，同时不会削弱对上覆地质层的支撑。例如，长壁采矿系统中的视域损失会导致物料质量下降(例如，当其他非煤物料与煤一起被开采时)、物料面的对齐程度变差、或因为损害了上覆地质层而形成空腔。在某些情况下，视域损失还可能会损坏长壁采矿系统本身(例如，由于顶板支护顶盖与采掘机相撞)。

传统上，在长壁采矿系统中保持视域涉及使用顶板支护数据、铠面输送机(“AFC”)数据、采掘机位置数据以及其他长壁采矿系统数据来构建回顾性的矿井概况(profile)。这种矿井概况是回顾性的，因为它依赖于过去的传感器数据来确定矿井之前的状况(即在沿着物料面的前一个采掘机循环期间的矿井状况)。例如，使用采掘机的角位置测量值(例如，翻滚角和俯仰角)和采掘机的侧向位置测量值(例如，通过使用牵引传感器确定的沿物料面的位置)，回顾性的矿井概况可以表征采矿系统的底盘线(pan-line)。回顾性的矿井概况的结果能够向操作员或长壁采矿系统警告物料面的过去的状况或采矿过程中过去的低效率。

另一方面，前瞻性的矿井概况使得长壁采矿系统能够被前瞻性地控制，以便为采掘机将要经历的矿井或物料面的状况做准备。例如，长壁采矿系统可以包括一个或多个相机，用于拍摄矿井内的图像或视频。相机可以安装在采掘机、顶板支护或长壁采矿系统的其他结构上。相机用于沿采掘机的运动方向拍摄采掘机前方区域的图像或视频。控制器从相机接收信号并对信号进行处理，例如，使用边缘检测技术和光流图像处理技术对信号进行处理。在控制器处理信号之后，控制器可以识别和评估沿采掘机前方的路径而位于采掘机前方的结构。例如，控制器可以识别底盘线并确定采掘机将要经历的底盘线的形状。确定的底盘线的形状可以被包含在前瞻性的矿井概况中，然后可以使用前瞻性的矿井概况控制长壁采矿系统。所确定的底盘线的形状也可以与底盘线先前的成像版本或与底盘线相关的先前的传感器数据进行比较，因此控制器可以根据先前的采掘机循环确定底盘线的变化。