專利名稱：一種煤巖界面識別手持系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種煤巖界面識別手持系統(tǒng)，主要應(yīng)用于煤礦井下綜采放頂煤工作面液壓支架進行放煤過程控制。
背景技術(shù)：
煤礦井下綜放工作面由于不同地域或同一地域不同工作面的煤層賦存條件復(fù)雜，目前還沒有廣泛應(yīng)用于不同地質(zhì)條件下成熟額煤巖識別技術(shù)，因此，放頂煤工作面開采的放煤過程主要還是人工操作，通過操作人員觀察放煤口的放煤情況來決定是否結(jié)束放煤過程，但由于放煤口煤塵、粉塵較大很難看清楚放煤口放的是煤炭還是巖石，多數(shù)情況下又靠操作人員靠聽覺來識別放煤口的放煤情況，操作人員必須在放煤口附近進行操作，靠經(jīng)驗來完成，使得井下工人的 工作環(huán)境差，出煤的含矸量較高，不能準確有效的控制煤炭質(zhì)量，導(dǎo)致煤炭灰分較高。為此，需要研制煤巖界面識別處理器，并將煤巖識別處理結(jié)果報送給操作人員，由操作人員來判斷是否結(jié)束放煤過程，同時一個操作人員可以通過手持終端，同時對多個液壓支架的放煤過程進行監(jiān)控，隨時關(guān)閉已經(jīng)有巖石落下的放頂煤液壓支架的放煤口，實現(xiàn)綜放工作面減人提效，提聞放煤質(zhì)量的目的。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述問題，本發(fā)明提出一種放煤煤巖識別手持終端，通過放煤煤巖識別手持終端接收工作面放頂煤液壓支架上安裝的煤巖界面識別處理器報送過來的煤巖識別檢測結(jié)果，為放煤操作人員提供放煤放煤口放煤情況信息，幫助操作人員決策是否結(jié)束液壓支架的放煤過程。對于液壓支架手動控制系統(tǒng)，操作人員通過操作手動閥進行放煤口控制，同時操作人員通過手持終端可以同時觀察多個液壓支架的放煤口落煤情況，隨時關(guān)閉報送有巖石落下的液壓支架放煤口，結(jié)束該架的放煤過程。對于配置有液壓支架電液控制系統(tǒng)的綜放工作面，可以實現(xiàn)以自動放煤為主，人工干預(yù)為輔的工作面生產(chǎn)模式，液壓支架通過接收本架煤巖界面識別處理器發(fā)送來的煤巖識別分析結(jié)果自動進行放煤口控制，同時操作人員通過攜帶的手持終端，隨時監(jiān)測放煤過程，對于特殊情況進行人工干預(yù)。通過手持終端操作模式最大限度的降低操作工人的勞動強度，提高煤炭質(zhì)量。本發(fā)明的具體技術(shù)方案為:一種煤巖界面識別手持系統(tǒng)，包括煤巖界面識別處理器和手持終端，所述煤巖界面識別處理器安裝在放頂煤液壓支架的尾梁或采煤機的搖臂上，包括第一外殼、傳感器、第一電路模塊、第一無線模塊和電池，所述第一外殼固定連接在所述尾梁或搖臂上，所述傳感器、電路模塊、無線模塊和電池設(shè)置在外殼內(nèi)部，所述外殼為全封閉殼體，殼體連接縫進行密封處理，所述外殼內(nèi)部采用全灌封密封；所述傳感器選自振動傳感器和聲波傳感器中的一種或兩種，用于感知放煤或采煤時液壓支架或采煤機與煤巖接觸所產(chǎn)生的信號；所述電路模塊用于采集和處理所述傳感器接收到的信號；所述無線模塊電氣連接所述電路模塊，用于將所述電路模塊處理后的信號以無線的模式向外部發(fā)送；所述電池用于向傳感器、電路模塊和第一無線模塊供電；所述手持終端包括第二外殼、第二電路模塊、人機交互模塊、第二無線模塊和電源模塊，所述第二外殼采用塑料材料制成，所述第二電路模塊、人機交互模塊、第二無線模塊和電源模塊設(shè)置在所述第二外殼內(nèi)，所述第二無線模塊與所述第一無線模塊之間可進行無線通訊，所述人機交互模塊包括顯示屏和鍵盤，所述第二電路模塊包括處理單元，用于進行所述手持終端的輸入輸出數(shù)據(jù)處理(包括輸出的顯示信息和輸入的鍵盤信息)、通訊數(shù)據(jù)處理(包括第二無線模塊接收到的煤巖界面識別信號)和通訊控制(包括第二無線模塊的通訊參數(shù)設(shè)置和通訊時機控制)。優(yōu)選所述手持終端可以同時接收多個煤巖界面識別處理器發(fā)送來的數(shù)據(jù)信號。優(yōu)選所述電源模塊具有在線充電的功能，其充電時所述手持終端能夠顯示充電狀態(tài)。優(yōu)選所述第二無線模塊具有外置天線。本發(fā)明的優(yōu)點在于:1、為放頂煤工作面提供了判別煤巖識別的一種手段，改變了傳統(tǒng)的人員觀察，操作帶來的煤炭灰分過高，煤炭質(zhì)量不好。操作人員可以遠離放煤支架，減少了煤塵、粉塵對井下工人的危害，改善了操作人員的工作環(huán)境；2、手持終端可以同時接收多個液壓支架上的煤巖界面識別處理器發(fā)來的煤巖識別檢測結(jié)果，從而使操作人員可以同時進行多個支架進行放煤控制，提高了煤礦生產(chǎn)效率；3、在配置有電液控制系統(tǒng)的放頂煤工作面，可以實現(xiàn)以自動化放煤為主，以人工干預(yù)為輔的生產(chǎn)模式，進一步 降低操作人員勞動負荷，提高綜放工作面自動化程度。


附圖1為煤巖界面識別手持系統(tǒng)中手持終端的結(jié)構(gòu)示意圖；附圖2為煤巖界面識別手持系統(tǒng)中煤巖界面識別處理器的結(jié)構(gòu)示意圖；附圖3為本發(fā)明所述煤巖界面識別手持系統(tǒng)用于液壓支架條件下的工作示意圖。附圖標記如下:1-第二外殼；2_第二電路模塊；3_顯示屏；4-鍵盤；5_第二無線模塊；6_電源模塊；7_外置天線；8_第一外殼；9_第一電路模塊；10_第一無線模塊；11_傳感器；12_手持終端；13_煤巖界面識別處理器；14_液壓支架。
具體實施例方式參見附圖1-2，其描述根據(jù)本發(fā)明所述煤巖界面識別手持系統(tǒng)的一個實施例。煤巖界面識別處理器安裝在放頂煤液壓支架的尾梁或采煤機的搖臂上，主要用于放煤或采煤過程中采集煤巖界面信號。第一外殼固定連接在尾梁或搖臂上，在振動較小的場合，可以在外殼外部采用包絡(luò)的方式設(shè)置磁鐵，外殼通過磁鐵吸附在放頂煤液壓支架的尾梁或采煤機的搖臂上，以達到固定的目的，在振動較大的場合，可以在第一外殼上設(shè)置安裝孔，使用螺釘將外殼通過安裝孔固定擰緊在放頂煤液壓支架的尾梁或采煤機的搖臂上，當然也可以同時采用上述兩種固定方法以加強固定效果。外殼優(yōu)選采用較輕的阻燃材料制成，傳感器、電路模塊、無線模塊和電池設(shè)置在外殼內(nèi)部，外殼為全封閉殼體，殼體上沒有外接接口，殼體的各處連接縫進行密封處理，如密封材料緊固或粘接成型，外殼內(nèi)部采用全灌封密封，灌封材料可以選自環(huán)氧樹脂等常見材料，這樣做最大限度的保證了處理器的密封性，避免井下大量的粉塵對傳感器內(nèi)部器件的損害。傳感器為振動傳感器或聲波傳感器，也可以同時使用振動傳感器和聲波傳感器，其用于感知放煤或采煤時液壓支架或采煤機與煤巖接觸所產(chǎn)生的信號，煤炭較軟而巖石較硬，因此，在放煤過程中煤塊垮落并砸到液壓支架尾梁上或采煤時采煤機滾筒截齒割到煤炭上時，其振動較小或聲波頻率較低，而在放煤過程中巖石垮落砸在液壓支架尾梁上或采煤時采煤機滾筒截齒割到巖石上時，其振動較大或聲波頻率較高，即隨著煤層中巖石的增多，振動或聲波頻率逐漸增大，這樣，根據(jù)當前煤礦的地質(zhì)情況，結(jié)合采煤過程中對煤石比的要求，可以得出振動或聲波頻率的限值，當振動或聲波頻率超過限值時，即認為設(shè)備已進入巖石層。為更好的接收設(shè)備的振動或聲波信號，優(yōu)選將傳感器緊貼外殼設(shè)置，外殼和傳感器之間的縫隙使用固體填料填平。第一電路模塊用于采集和處理傳感器接收到的信號，通過對采集信號的噪聲剔除，濾波及數(shù)學(xué)模型運算，進行煤巖識別信號的能量積分，識別煤巖混合比例，判斷在液壓支架放煤過程中是否出現(xiàn)了大塊煤，或在采煤機割煤過程中是否碰到了巖石。第一無線模塊電氣連接第一電路模塊，其上配置有處理器天線，用于將電路模塊處理后的信號以無線的模式向外部發(fā)送，可以將所述電路模塊處理完的煤巖識別結(jié)果發(fā)送到手持終端上去，優(yōu)選其同時具有接收功能，以便于內(nèi)外數(shù)據(jù)的交流并可對煤巖界面識別處理器進行控制。電池用于向傳感器、第一電路模塊和第一無線模塊供電，其優(yōu)選固定在殼體內(nèi)部的腔室內(nèi)，并通過密封圈進行密封，使其能夠防潮，同時又能能夠方便更換。電池供電和無線傳輸?shù)墓ぷ鞣绞奖苊庠谝簤褐Ъ芑虿擅簷C上再提供電源及其對電纜的維護工作，同時避免了在外殼上開設(shè)接口孔。手持終端包括第二外殼、第二電路模塊、人機交互模塊、第二無線模塊和電源模塊，第二外殼采用塑料材料制成，第二電路模塊、人機交互模塊、第二無線模塊和電源模塊設(shè)置在所述第二外殼內(nèi)，第二無線模塊與所述第一無線模塊之間可進行無線通訊，接收第一無線模塊發(fā)送的煤巖識別結(jié)果，優(yōu) 選第二無線模塊可以同時與多個第一無線模塊建立通訊鏈接，為保證通訊質(zhì)量，可將第二無線模塊的天線延伸出第二外殼，形成外置天線，人機交互模塊包括顯示屏和鍵盤，第二電路模塊的處理單元，優(yōu)選是高性能單片機，將上述接收到的煤巖識別結(jié)果進行分析處理，并在顯示屏上顯示出來，同時第二電路模塊的處理單元同時接收操作人員通過鍵盤輸入的數(shù)據(jù)，以對系統(tǒng)進行操作和設(shè)置，如開關(guān)機、顯示的改變等，其同時連接第二無線模塊，調(diào)整第二無線模塊的通訊時間和傳輸速率。電源模塊用于向手持終端的第二電路模塊、人機交互模塊等供電，考慮到井下對安全的要求較高且不具備便捷的有線充電接口，可以考慮使用帶有在線充電功能的電源模塊，其充電時手持終端能夠通過顯示屏顯示充電狀態(tài)，保證充電過程中手持終端的正常使用。在綜放工作面每臺液壓支架上都配置有具有無線通信功能的煤巖界面識別處理器，煤巖界面識別處理器可以與工作面一定距離范圍內(nèi)的煤巖識別手持終端建立網(wǎng)絡(luò)連接，實現(xiàn)煤巖界面識別處理器與煤巖識別手持終端的數(shù)據(jù)交換。煤巖界面識別手持系統(tǒng)的工作方法基本包括以下步驟:
在液壓支架放煤過程中(參見附圖3)，煤巖界面識別處理器不斷讀取傳感器數(shù)據(jù)，檢測石頭的垮落，并在線實時將檢測結(jié)果通過無線方式報送給指定的手持終端，具體包括以下步驟:①開始放煤，液壓支架打開放煤口 ；②通過煤巖界面識別處理器自動識別開始放煤，搜索附近的手持終端，并建立于手持終端的無線通信連接，一個支架的煤巖界面識別處理器可以與多個手持終端建立無線通信連接，一個手持終端也可以與多個支架的煤巖界面識別處理器建立無線連接；③煤巖界面識別處理器采集傳感器信號；④煤巖界面識別處理器進行煤巖識別信號處理與模型計算，并進行分析；⑤煤巖界面識別處理器將分析結(jié)果報送到指定的手持終端裝置，手持終端裝置實時顯示分析結(jié)果，設(shè)備使用人員根據(jù)分析結(jié)果判斷是否發(fā)生石頭跨落，如發(fā)生石頭的垮落則通過手持終端向液壓支架發(fā)送停止命令，結(jié)束放煤；⑥重復(fù)步驟③-⑤直到放煤結(jié)束；⑦液壓支架關(guān)閉放煤口 ；⑧通過支架控制器或手持終端通知指定支架的煤巖界面識別處理器停止工作；或煤巖界面識別處理器依據(jù)煤巖信號所發(fā)生的變化，判定已經(jīng)結(jié)束放煤，煤巖界面識別處理器進入待機低功耗工作模式；在采煤機割煤過程中，煤巖界面識別處理器不斷讀取煤巖識別傳感器數(shù)據(jù)，檢測采煤機滾筒上的截齒是否割到石頭，并在線實時將檢測結(jié)果通過無線方式報送給采煤機控制系統(tǒng)，具體包括以下步驟:
①開始割煤，采煤機滾筒開始轉(zhuǎn)動；②通過煤巖界面識別處理器自動識別開始割煤，并搜索附近的手持終端設(shè)備，并建立于手持終端的無線通信連接，一個支架的煤巖界面識別處理器可以與多個手持終端建立無線通信連接，一個手持終端也可以與多個支架的煤巖界面識別處理器建立無線連接；③煤巖界面識別處理器采集煤巖識別傳感器信號；④煤巖界面識別處理器進行煤巖識別信號處理與模型計算，并進行分析；⑤煤巖界面識別處理器將分析結(jié)果報送到指定的采煤機手持終端，手持終端裝置實時顯示分析結(jié)果，設(shè)備使用人員根據(jù)分析結(jié)果判斷是否發(fā)生切割到石頭的情況，如發(fā)生則通過手持終端向采煤機發(fā)送停止命令，停止割煤；⑥重復(fù)步驟③-⑤直到割煤結(jié)束；⑦采煤機滾筒停止轉(zhuǎn)動；⑧通過采煤機手持終端裝置通知指定煤巖界而識別處理器停止工作；或煤巖界面識別處理器依據(jù)煤巖信號所發(fā)生的變化，判定已經(jīng)結(jié)束割煤，煤巖界面識別處理器進入待機低功耗工作模式。以上所述，僅為本發(fā)明專利較佳的具體實施方式
，但本發(fā)明專利的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明專利揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明專利的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種煤巖界面識別手持系統(tǒng)，包括煤巖界面識別處理器和手持終端，其特征在于:所述煤巖界面識別處理器安裝在放頂煤液壓支架的尾梁或采煤機的搖臂上，包括第一外殼、傳感器、第一電路模塊、第一無線模塊和電池，所述第一外殼固定連接在所述尾梁或搖臂上，所述傳感器、電路模塊、無線模塊和電池設(shè)置在外殼內(nèi)部，所述外殼為全封閉殼體，殼體連接縫進行密封處理，所述外殼內(nèi)部采用全灌封密封；所述傳感器選自振動傳感器和聲波傳感器中的一種或兩種，用于感知放煤或采煤時液壓支架或采煤機與煤巖接觸所產(chǎn)生的信號；所述電路模塊用于采集和處理所述傳感器接收到的信號；所述無線模塊電氣連接所述電路模塊，用于將所述電路模塊處理后的信號以無線的模式向外部發(fā)送；所述電池用于向傳感器、電路模塊和第一無線模塊供電； 所述手持終端包括第二外殼、第二電路模塊、人機交互模塊、第二無線模塊和電源模塊，所述第二外殼采用塑料材料制成，所述第二電路模塊、人機交互模塊、第二無線模塊和電源模塊設(shè)置在所述第二外殼內(nèi)，所述第二無線模塊與所述第一無線模塊之間可進行無線通訊，所述人機交互模塊包括顯示屏和鍵盤，所述第二電路模塊包括處理單元，用于進行所述手持終端的輸入輸出數(shù)據(jù)處理、通訊數(shù)據(jù)處理和通訊控制。
2.如權(quán)利要求1所述的煤巖界面識別手持系統(tǒng)，其特征在于:所述手持終端可以同時接收多個煤巖界面識別處理器發(fā)送來的數(shù)據(jù)信號。
3.如權(quán)利要求1所述的煤巖界面識別手持系統(tǒng)，其特征在于:所述電源模塊具有在線充電的功能，其充電時所述手持終端能夠顯示充電狀態(tài)。
4.如權(quán)利要求1所述的煤巖界面識別手持系統(tǒng)，其特征在于:所述第二無線模塊具有外置天線。
全文摘要
一種煤巖界面識別手持系統(tǒng)，包括煤巖界面識別處理器和手持終端，所述煤巖界面識別處理器安裝在放頂煤液壓支架的尾梁或采煤機的搖臂上，包括第一外殼、傳感器、第一電路模塊、第一無線模塊和電池；所述手持終端包括第二外殼、第二電路模塊、人機交互模塊、第二無線模塊和電源模塊。本發(fā)明的優(yōu)點在于為放頂煤工作面提供了判別煤巖識別的一種手段，手持終端可以同時接收多個液壓支架上的煤巖界面識別處理器發(fā)來的煤巖識別檢測結(jié)果，在配置有電液控制系統(tǒng)的放頂煤工作面，可以實現(xiàn)以自動化放煤為主，以人工干預(yù)為輔的生產(chǎn)模式，進一步降低操作人員勞動負荷，提高綜放工作面自動化程度。
文檔編號E21C35/08GK103233735SQ20131016474
公開日2013年8月7日 申請日期2013年5月8日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月8日
發(fā)明者張良, 牛劍峰, 趙文生 申請人:北京天地瑪珂電液控制系統(tǒng)有限公司