[发明专利]一种综采工作面水平控制系统及方法

说明书

本发明提供一种综采工作面水平控制系统及方法，涉及煤矿生产安全技术领域。本系统包括柔性基材、光纤光栅串、法兰盘、光纤跳线、光纤光栅解调仪、光纤光栅三位曲率传感器、网线、计算机；针对综采工作面在作业生产过程中，采用双频激光干涉仪，超声波定位等可实现对综采三机运动部件线位移和角位移的高精度检测，但仪器价格昂贵,测量成本较高,且是单参数测量,难以满足所有生产情况的需要。本发明提供一种能够能够进行二维直线度测量的检测系统，系统不仅稳定性好、精度高,而且也适合长距离的同时也是二维直线度误差的测量，灵敏度高，内部结构简单，尺寸较小，适用性好。

技术领域

本发明涉及煤矿生产安全技术领域，尤其涉及一种综采工作面水平控制系统及方法。

背景技术

煤矿井下“三机”的协调运行是影响煤炭安全生产的关键技术。刮板输送机作为采煤机的运行轨道，与此同时承担着装煤、运煤的工作，其在液压支架的推动下进行移动。采煤机横跨在刮板输送机中部槽上，沿着轨道往复进行割煤，切割下的煤炭落入刮板输送机中部槽中，然后被刮板输送机运送到固定的位置。在采煤机完成单次割煤后，为了确保足够安全的工作空间，液压支架将对采空区处的顶板进行支护，并通过推移液压缸完成刮板输送机的移动。为确保煤矿井下安全高效的生产，必须提高采矿“三机”自动化协调运行的效率，而刮板输送机的二维直线度检测是实现井下“三机”自动化的重要技术。因此，有必要设计一种综采工作面水平控制方法，以解决上述问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种综采工作面水平控制系统及方法，能够进行二维直线度测量的检测系统，系统不仅稳定性好、精度高,而且也适合长距离的同时也是二维直线度误差的测量，灵敏度高，内部结构简单，尺寸较小，适用性好。

本发明所采取的技术方案是：

一方面，一种综采工作面水平控制系统，包括柔性基材、光纤光栅串、法兰盘、光纤跳线、光纤光栅解调仪、光纤光栅三位曲率传感器、网线、计算机；

所述光纤光栅三位曲率传感器固定封装于柔性基材表面，在柔性基材两端分别留有一个FC/APC接头，两个FC/APC接头通过法兰盘与所述光纤跳线连接，光纤跳线另一端与光纤光栅解调仪连接，光纤光栅解调仪通过网线与计算机连接。

所述柔性基材内置两条光纤光栅串。

另一方面，一种综采工作面水平控制方法，基于前述综采工作面水平控制系统实现，包括以下步骤：

步骤1：将柔性基材固定在刮板运输机远离煤壁的一侧，并沿着综采工作面刮板输送机机身敷设，利用刮板输送机挡煤板外侧敷设光纤光栅串的形变来判断刮板输送机的直线度；

步骤2：根据实际的光纤光栅的形变偏移情况计算直线度问题，若只存在水平面内变化，只确定水平面内直线度；若只存在竖直面内变化，只确定竖直方向的直线度；若水平、竖直两个方向均出现形变，则将该形变分解为水平与竖直两个方向，将水平直线度与竖直直线度合成为刮板输送机直线度；

步骤3：将光纤光栅三位曲率传感器封装于柔性基材表面粘贴在柔性基材表面刻槽中，并用硅胶填充加以封装保护，通过离散的空间点曲率来拟合重建刮板输送机实际三维弯曲形状。

步骤4：监测光纤光栅串光栅栅区弯曲点处两个正交方向上的曲率矢量的大小值，进行曲率合成；

步骤5：通过对光纤光栅串光栅栅区各个弯曲点的的曲率进行合成，整合起来进行整个刮板输送机的二维直线度检测计算；

所述刮板输送机的二维直线度检测计算，基于离散点曲率信息来进行刮板输送机三维形状拟合重建，进而得到整个刮板运输机的二维直线度；

步骤6：若二维直线度误差超过了设定的上限预警值，计算机弹出警示界面，提醒观测人员进行工作面安全检查。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：