专利名称：基于多传感器数据融合的液压支架姿态检测方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种煤矿井下综采工作面液压支架姿态检测方法及装置，特别是一种基于多传感器数据融合的液压支架姿态检测方法及装置。
背景技术：
在综采工作面为了防止煤层顶板冒落，保证工作人员的安全和生产的正常进行， 必须对顶板进行支护，液压支架是煤矿综采工作面必备的支护设备。随着煤炭开采技术的发展，对工作面液压支架的稳定性和安全性要求越来越高，在生产过程中支架上方顶煤移动会影响相邻支架上方顶煤的状态，进而影响相邻支架的受力状态，放顶煤支架后部的低位放煤机构在放煤过程中受到煤流向下的分力，会对支架掩护梁及尾梁施加侧向力，使支架产生侧向摆动，从而带动支架扭斜，工作面向前推进过程中，由于工作面倾角变化，支架降架前移时，会因失去支撑点而偏斜，支架工作姿态的变化对支架的承载能力影响很大，甚至会损坏支架结构件本身，严重时有产生倒架的危险。
发明内容
本发明的目的是要提供一种基于多传感器数据融合的液压支架姿态检测方法及装置，解决由于工作面倾角变化，支架降架前移时，会因失去支撑点而偏斜，支架工作姿态的变化对支架的承载能力影响很大，甚至会损坏支架结构件本身的问题。实现本发明目的的技术方案是所述的液压支架姿态检测方法为系统结构采用隔离耦合器对本安电源实行隔离，实时采集液压支架的压力、位移、倾角信息，并对所采集信息进行分析、综合，由多信息源检测支架的姿态，支架姿态检测器根据获得的支架姿态信息对支架进行调整，同时对姿态信息进行就地显示和声光报警，并通过CAN总线网络将工作面支架的姿态信息上传至井下顺槽主控计算机；
压力传感器实时检测液压支架压力的变化值，包括前支柱压力，后支柱压力和前伸梁压力；位移传感器实时检测液压支架的支撑高度，推移行程；倾角传感器分别安装在支架底座和顶梁位置，实时检测液压支架的底座的俯仰角、横滚角以及直接顶梁的俯仰角、横滚角，并将相关信息进行融合，判断支架的状态；支架姿态检测器实时接收压力、位移和倾角传感器的信息，对接收的多源信息进行综合处理，得到准确的支架姿态信息，根据当前的支架姿态信息，支架姿态检测器通过电磁阀对支架姿态进行调整，维持支架平稳；同时，通过液晶显示器实时显示支架姿态信息，当姿态偏移超限时进行声光报警，并停止支架动作；在顺槽主控计算机中进行适当算法的计算，扩展实现故障诊断功能。实现液压支架姿态检测方法的装置包括压力传感器、位移传感器、倾角传感器、 支架姿态检测器、电磁阀、液晶显示器、声光报警装置、顺槽主控计算机，压力传感器、位移传感器和倾角传感器均通过信号调理变送器与支架姿态检测器的输入端连接，支架姿态检测器的输出端分别与液晶显示器和声光报警装置连接，支架姿态检测器的输出端通过电磁阀与液压支架连接；顺槽主控计算机通过耦合器与支架姿态检测器连接，顺槽主控计算机通过井下交换机与地面主控计算机连接；交流电源为双路电源，双路电源通过隔离耦合器与支架姿态检测器的本安电源的输入端连接；多台支架姿态检测器之间通过CAN总线连接。有益效果，由于采用了上述方案，压力传感器、位移传感器、倾角传感器用于采集液压支架各部分的压力、位移、倾角信息，采集到的信号经信号调理变送器转换成标准信号，输入到支架姿态检测器，支架姿态检测器进行数据综合、分析，对支架的姿态进行检测， 当支架姿态偏移时，支架姿态检测器发出调整命令给电磁阀，电磁阀控制液压支架动作，纠正支架姿态，同时支架姿态检测器将支架实时姿态信息输入液晶显示器，液晶显示器实时显示支架姿态信息；当姿态参数超过报警临界值时，通过声光报警装置发出警告信息；井下电液控用顺槽主控计算机通过CAN总线网络与所有的支架姿态检测器建立联系，支架的姿态信息通过CAN总线网络传输至井下顺槽主控计算机进行汇总、存储和显示，也可经井下交换机进入井下环网，将数据传输到地面调度室内的地面主控计算机。解决了由于工作面倾角变化，支架降架前移时，会因失去支撑点而偏斜，支架工作姿态的变化对支架的承载能力影响很大，甚至会损坏支架结构件本身的问题，达到了本发明的目的。优点本发明通过对支架的压力、位移、倾角等多信息源信息进行数据融合，能够准确获知支架的姿态信息，并根据当前姿态信息对支架姿态进行修正，实现支架姿态的实时在线检测，进而保证支架可靠、安全运行。
图1为本发明支架姿态检测装置构成图。图2为本发明支架姿态检测系统网络结构图。图中1、压力传感器；2、位移传感器；3、倾角传感器；4、支架姿态检测器；5、电磁阀；6、液压支架；7、液晶显示器；8、声光报警装置；9、信号调理变送器；10、顺槽主控计算机；11、本安电源。
具体实施例方式实施例1 所述的液压支架姿态检测方法为系统结构采用隔离耦合器对本安电源实行隔离，达到保证总线系统本质安全的要求，实时采集液压支架的压力、位移、倾角信息，并对所采集信息进行分析、综合，由多信息源检测支架的姿态，支架姿态检测器根据获得的支架姿态信息对支架进行调整，同时对姿态信息进行就地显示和声光报警，并通过CAN 总线网络将工作面支架的姿态信息上传至井下顺槽主控计算机；
压力传感器实时检测液压支架压力的变化值，包括前支柱压力，后支柱压力和前伸梁压力；位移传感器实时检测液压支架的支撑高度，推移行程；倾角传感器分别安装在支架底座和顶梁位置，实时检测液压支架的底座的俯仰角、横滚角以及直接顶梁的俯仰角、横滚角，并将相关信息进行融合，判断支架的状态；支架姿态检测器实时接收压力、位移和倾角传感器的信息，对接收的多源信息进行综合处理，得到准确的支架姿态信息，根据当前的支架姿态信息，支架姿态检测器通过电磁阀对支架姿态进行调整，维持支架平稳；同时，通过液晶显示器实时显示支架姿态信息，当姿态偏移超限时进行声光报警，并停止支架动作；在顺槽主控计算机中进行适当算法的计算，扩展实现故障诊断功能。
实现液压支架姿态检测方法的装置包括压力传感器1、位移传感器2、倾角传感器3、支架姿态检测器4、电磁阀5、液晶显示器7、声光报警装置8、顺槽主控计算机10，压力传感器1、位移传感器2和倾角传感器3均通过信号调理变送器9与支架姿态检测器4的输入端连接，支架姿态检测器4的输出端分别与液晶显示器7和声光报警装置8连接，支架姿态检测器4的输出端通过电磁阀5与液压支架6连接；顺槽主控计算机10通过耦合器与支架姿态检测器4连接，顺槽主控计算机10通过井下交换机与地面主控计算机连接；交流电源为双路电源，双路电源通过隔离耦合器与支架姿态检测器的本安电源11的输入端连接； 多台支架姿态检测器之间通过CAN总线连接。在图1中，压力传感器1、位移传感器2、倾角传感器3用于采集液压支架各部分的压力、位移、倾角信息，采集到的信号经信号调理变送器9转换成标准信号，输入到支架姿态检测器4，支架姿态检测器进行数据综合、分析，对支架的姿态进行检测，当支架姿态偏移时，支架姿态检测器发出调整命令给电磁阀5，电磁阀5控制液压支架6动作，纠正支架姿态，同时支架姿态检测器5将支架实时姿态信息输入液晶显示器7，液晶显示器7实时显示支架姿态信息；当姿态参数超过报警临界值时，通过声光报警装置8发出警告信息；
在图2中，井下电液控用顺槽主控计算机通过CAN总线网络与所有的支架姿态检测器建立联系，支架的姿态信息通过CAN总线网络传输至井下顺槽主控计算机10进行汇总、存储和显示，也可经井下交换机进入井下环网，将数据传输到地面调度室内的地面主控计算机。
权利要求
1.一种基于多传感器数据融合的液压支架姿态检测方法，其特征是所述的液压支架姿态检测方法为系统结构采用隔离耦合器对本安电源实行隔离，实时采集液压支架的压力、位移、倾角信息，并对所采集信息进行分析、综合，由多信息源检测支架的姿态，支架姿态检测器根据获得的支架姿态信息对支架进行调整，同时对姿态信息进行就地显示和声光报警，并通过CAN总线网络将工作面支架的姿态信息上传至井下顺槽主控计算机；压力传感器实时检测液压支架压力的变化值，包括前支柱压力，后支柱压力和前伸梁压力；位移传感器实时检测液压支架的支撑高度，推移行程；倾角传感器分别安装在支架底座和顶梁位置，实时检测液压支架的底座的俯仰角、横滚角以及直接顶梁的俯仰角、横滚角，并将相关信息进行融合，判断支架的状态；支架姿态检测器实时接收压力、位移和倾角传感器的信息，对接收的多源信息进行综合处理，得到准确的支架姿态信息，根据当前的支架姿态信息，支架姿态检测器通过电磁阀对支架姿态进行调整，维持支架平稳；同时，通过液晶显示器实时显示支架姿态信息，当姿态偏移超限时进行声光报警，并停止支架动作；在顺槽主控计算机中进行适当算法的计算，扩展实现故障诊断功能。
2.一种基于多传感器数据融合的液压支架姿态检测装置，其特征是实现液压支架姿态检测方法的装置包括压力传感器、位移传感器、倾角传感器、支架姿态检测器、电磁阀、 液晶显示器、声光报警装置、顺槽主控计算机，压力传感器、位移传感器和倾角传感器均通过信号调理变送器与支架姿态检测器的输入端连接，支架姿态检测器的输出端分别与液晶显示器和声光报警装置连接，支架姿态检测器的输出端通过电磁阀与液压支架连接；顺槽主控计算机通过耦合器与支架姿态检测器连接，顺槽主控计算机通过井下交换机与地面主控计算机连接；交流电源为双路电源，双路电源通过隔离耦合器与支架姿态检测器的本安电源的输入端连接；多台支架姿态检测器之间通过CAN总线连接。
全文摘要
一种基于多传感器数据融合的液压支架姿态检测方法及装置，属于煤矿井下综采工作面液压支架姿态检测方法。液压支架姿态检测方法为系统结构采用隔离耦合器对本安电源实行隔离，实时采集液压支架的压力、位移、倾角信息，并对所采集信息进行分析、综合，由多信息源检测支架的姿态，支架姿态检测器根据获得的支架姿态信息对支架进行调整，同时对姿态信息进行就地显示和声光报警，并通过CAN总线网络将工作面支架的姿态信息上传至井下顺槽主控计算机。本发明通过对支架的压力、位移、倾角等多信息源信息进行数据融合，能够准确获知支架的姿态信息，并根据当前姿态信息对支架姿态进行修正，实现支架姿态的实时在线检测，进而保证支架可靠、安全运行。
文档编号E21D15/44GK102337908SQ20111027590
公开日2012年2月1日 申请日期2011年9月19日 优先权日2011年9月19日
发明者于月森, 伍小杰, 刘杰, 周书颖, 周娟, 宋中仓, 左东升, 戴鹏, 耿乙文, 袁庆庆 申请人:中国矿业大学, 徐州宝迪电气有限公司