[发明专利]一种采煤机低能耗高效开采参数优化方法及三维扫描装置

说明书

本发明公开一种采煤机低能耗高效开采参数优化方法及三维扫描装置，获取不同厚度煤壁试件的点云数据进行三维重构，得到煤壁实际厚度特征；建立采煤机切割煤壁试件的滚筒转速、进给速度、煤壁实际厚度特征的回归方程；得到最优滚筒转速、最优进给速度、最优厚度特征；将最优滚筒转速、最优进给速度、最优能耗代入回归方程，计算得到实际最优滚筒转速、实际最优进给速度；利用实际最优滚筒转速、实际最优进给速度切割煤壁试件，采集采煤机切割的电流数据，根据电流数据调整实际最优滚筒转速、实际最优进给速度，实现采煤机的参数优化。本发明将采煤机滚筒截割性能综合最优运动参数匹配适应煤层厚度变化，从而达到采煤机工作时采煤综合性能最优。

技术领域

本发明涉及煤矿开采技术领域，尤其涉及一种采煤机低能耗高效开采参数优化方法及三维扫描装置。

背景技术

现阶段在煤矿领域中采煤机截割煤壁时的监测主要通过人工视觉分辨来完成，即依靠现场采煤机操作人员的人眼观察，同时，煤壁界面的监测大多集中在煤岩界面的区分，现有技术通常是通过调整滚筒截割时各部分参数如滚筒高度，这种调整主要是针对滚筒结构参数进行优化，且其优化结果无法适应煤层厚度的变化。

滚筒转速、牵引速度是采煤机的主要运动参数，煤壁的厚度也会影响采煤机截割能耗及生产效率，但煤壁表面特征的重构、煤层厚度的获取是目前存在的首要难题，如何通过获取煤壁煤层的厚度实时调节采煤机滚筒转速与牵引速度，实现采煤机截割能耗最小、生产率最大化是现阶段亟需解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种采煤机低能耗高效开采参数优化方法及三维扫描装置，以解决上述问题，本发明能够实现采煤机滚筒截割性能综合最优运动参数匹配适应煤层厚度的变化，从而达到采煤机工作时采煤综合性能最优。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种采煤机低能耗高效开采参数优化方法，包括如下步骤：

获取不同厚度煤壁试件的点云数据进行三维重构，得到煤壁实际厚度特征；

通过二次旋转回归正交组合实验建立采煤机在切割所述煤壁试件过程的滚筒转速、进给速度、所述煤壁实际厚度特征的回归方程；

结合遗传算法得到最优滚筒转速、最优进给速度、最优厚度特征，利用所述最优滚筒转速、最优进给速度、最优厚度特征计算所述采煤机的最优能耗；

将所述最优滚筒转速、最优进给速度、最优能耗代入所述回归方程，以理论值迭代获取最优值，得到实际最优滚筒转速、实际最优进给速度；

利用所述实际最优滚筒转速、实际最优进给速度对所述煤壁试件进行切割，并采集所述采煤机切割时的电流数据，根据所述电流数据调整所述实际最优滚筒转速、实际最优进给速度，实现所述采煤机的参数优化。

优选的，所述煤壁实际厚度特征，具体分为：煤层表面平整、煤层表面上厚下薄、煤层表面下厚上薄、煤层表面中间厚两边薄、煤层表面两边薄中间厚。

优选的，所述滚筒转速、进给速度、煤壁实际厚度特征包括多组数据，通过如下步骤获得：

利用所述二次旋转回归正交组合实验设定具体的所述滚筒转速、进给速度及煤壁实际厚度特征组合值进行切割实验；

将所述最优滚筒转速、最优进给速度、最优厚度特征代入所述回归方程计算得到所述最优能耗。

优选的，所述实际最优滚筒转速、实际最优进给速度通过如下步骤得出：

将所述最优进给速度、煤壁实际厚度特征输入所述回归方程，在所述最优能耗条件下，计算得到所述实际最优滚筒转速；

将所述实际最优滚筒转速、煤壁实际厚度特征输入所述回归方程，在所述最优能耗条件下，计算得到所述实际最优进给速度。