一种基于采煤机和支架协同控制的记忆割煤控制方法与流程

本发明涉及一种基于采煤机和支架协同控制的记忆割煤控制方法，尤其涉及一种依据采煤工艺，设置机架协同点和记忆割煤阶段，在不同机架协同点对记忆割煤阶段进行控制，进而调整采煤机和液压支架的协同控制方法。

背景技术：

目前煤矿开采大多使用电牵引式采煤机，具备记忆截割的自动化功能，即由采煤机司机操作采煤机沿工作面煤层人工进行一个循环采煤的工作流程即为示范刀(或叫基准刀)，采煤机控制系统通过分析处理示范刀的数据形成采煤机截割轨迹，并记录在采煤机存储器中，为采煤机自动截割提供依据。全工作面液压支架在采煤机记忆割煤过程中跟随采煤机运行而进行自动控制，即在综采工作面，液压支架能按照相关采煤工艺要求进行自动动作不需要人工参与；如液压支架自动进行自动移架、自动推溜等动作。由于综采工作面的地质环境复杂，不同的地质环境需要不同的采煤机工艺，支架动作数量、液压系统稳定性等一系列问题，需要采煤机在记忆割煤控制过程中协同液压支架控制系统工作，如何找到一种液压支架系统与采煤机记忆割煤系统协同的自动控制方法是目前综采工作面全工作面连续自动化开采急需解决的关键技术问题。

在现有技术中，CN201210265864公开了一种采煤机自动截割控制系统及自动截割控制方法，所采用的控制系统包括控制器、数据存储器、采煤机工况检测装置和控制主机；采煤机工况检测装置包括行走位移检测单元、检测右摇臂摆动角度的角度检测单元一、检测工作面倾角的角度检测单元二、检测左摇臂摆动角度的角度检测单元三和检测采煤机仰采或俯采角度的角度检测单元四，左调高油缸和右调高油缸均由控制器控制；其控制方法包括步骤：(1)学习并记忆当前所开采煤层的截割轨迹；(2)根据记忆轨迹完成自动割煤，并实时调整记忆轨迹；(3)重复步骤二，直至完成当前所开采煤层的全部开采过程。本发明系统电路简单、设计合理且控制方法简便、使用效果好，能实现采煤机自动截割控制。能实现采煤机自动截割控制。但其仅能学习记忆固定的摇臂截割轨迹和采煤机的速率，无法根据工作面液压支架跟机效果进行对采煤机进行协同干预控制。系统定制程度高，缺乏阶段性记忆区间划分，无法满足三角煤跟机区域的复杂工艺生产过程。

CN201510020533公开了一种基于关键点和跟机阶段的工作面端头三角煤区域工作面液压支架自动控制方法，在工作面端头三角煤区域以液压支架为基本单位设置若干关键点，通过所述关键点和采煤工艺的时间差异将整个跟机动作过程划分为不同的跟机阶段；各支架控制器接收采煤机的位置状态信息，当判断采煤机达到某一关键点时，结合液压支架的以往动作判断液压支架的跟机阶段，从而控制液压支架自动进行相应跟机阶段的跟机动作。本发明依据采煤工艺需要确定并设置关键点，能够适应于各种综采工作面不同采煤工艺要求，具有良好的适应性，有利于推广应用；通过设置关键点将整个跟机动作控制过程划分为几个阶段，在各个阶段液压支架动作清晰明确，支架控制器软件实现简单。但其仅对全工作面采煤工艺过程中支架控制方法进行描述，未结合采煤机记忆割煤进行协同控制，自动化生产效率有限。

CN201410226816公开了一种综采工作面跟机视频动态切换监控系统，包括用于采煤机位置检测的煤机位置检测装置；用于采集采煤机工作状态视频的摄像机系统；用于传输摄像机系统视频信号的无线以太网信号发射接收装置；用于处理位置检测装置检测信息和控制采煤机和摄像机的控制系统；本发明的有益效果是采用激光测距和无线传输系统，对采煤机实现实时精确控制。但其仅对采煤机位置及状态信息检测进行了描述，未阐述结合上述信息用何种方法对采煤机实现实时精确控制。

技术实现要素：

为提升工作面自动化开采程度及开采效率，提高设备子系统相互协同工作的安全性，本发明提出一种基于采煤机和支架协同控制的记忆割煤控制方法，保障了综采工作面的安全高效自动化开采。

一种基于采煤机和支架协同控制的记忆割煤控制方法，其相关系统主要包括工作面液压支架电液控制系统、采煤机控制系统、智能协同控制系统三大部分组成。

本发明基于采煤机控制系统和液压支架控制系统信息交互基础，智能协同控制系统采用自动系统控制方法用于工作面自动化开采，其执行设备包括采煤机机及其控制系统、液压支架、支架控制器及其控制系统。采煤机控制系统与智能协同控制系统通过专用通讯线进行传输采煤机运行状态。支架电液控制系统与智能协同控制系统部署在同一主机中，两个系统共享液压支架传感数据和采煤机运行状态传感数据。智能协同控制系统可将采煤机记忆割煤划分为对应的阶段记忆，分别通过采煤机控制系统和液压支架控制系统对采煤机和支架进行动作控制。

采煤机运行状态传感器分别安装在采煤机机身和液压支架立柱上，其中采煤机机身上安装采煤机运行状态传感器的发送装置，其中每个液压支架立柱上安装一个采煤机运行状态传感器的接收装置。当采煤机依据采煤工艺自动运行采煤时，采煤机机身上的发送装置发送有范围限制的红外线信号，在此发送范围内的液压支架立柱上的接收装置收到该信号后，将这些信息报送给支架控制器，支架控制器根据这些信息判断采煤机的运行状态。

依据采煤工艺确定并设置机架协同点，机架协同点以液压支架为基本单位，即依据采煤工艺选取工作面上的一个或多个液压支架所在范围作为对应的一个机架协同点。结合采煤工艺中采煤机在工作面不同运行方向和跟机阶段，智能协同系统将采煤机记忆割煤划分为对应的阶段记忆，对采煤机运行状态和支架跟机动作状态进行判断，完成采煤机和支架协同控制过程。

附图说明

附图1为本发明所述基于采煤机和支架协同控制的记忆割煤控制系统连接简图。

附图2为本发明所述关键记忆割煤阶段和机架协同点布置图。

具体实施方式

具体实施步骤为：

①依据采煤工艺确定并设置机架协同点参数；

②启动采煤机控制系统、电液控制系统、智能协同系统；

③启动采煤机，开始按相关采煤工艺进行采煤工作；

④启动液压支架控制系统工作面自动跟机功能；

⑤智能系统系统根据采煤机控制系统、液压支架控制系统对采煤机和支架进行协同控制，根据不同区域支架状态向采煤机发出下一阶段运行状态控制指令。

下面结合具体的实施例来说明机架协同点的设置和控制方式：

参见附图2，假设采煤工艺可划分为22个阶段，以上行割煤为例，在第2、3、5、6、7、8、11阶段设置机架协同点，与本发明相关的机架协同点及智能协同系统判断依据如下：

阶段2中协同点：在此协同点，小号端头支架执行自动移架过程，智能协同系统判断电液控制系统中小号端头支架区域1～N号范围内支架行程值全部小于R₁时，向采煤机发送继续执行第3阶段记忆割煤指令；否则，采煤机暂停记忆截割，等待端头支架动作完成。

阶段3中协同点：在此协同点，小号端头支架执行推溜过程，智能协同系统判断电液控制系统中小号端头支架区域1～N号范围内支架行程值全部大于R₂时，向采煤机发送继续执行第4阶段记忆割煤指令；否则，采煤机暂停记忆截割，等待端头支架动作完成。

阶段5中协同点：在此协同点，跟机移架范围内和上行弯曲段内支架补充移架过程，智能协同系统判断电液控制系统中该范围内支架行程值全部小于R₁时，向采煤机发送继续执行第6阶段记忆割煤指令；否则，采煤机暂停记忆截割，等待该范围内支架动作完成。

阶段6中协同点：在此协同点，清浮煤过程，智能协同系统判断是否清浮煤阶段结束，向采煤机发送继续执行第7阶段记忆割煤指令；否则，采煤机重复执行清浮煤记忆阶段。

阶段7中协同点：在此协同点，上行弯曲段形成过程，智能协同系统判断电液控制系统中弯曲段范围内支架是否全部动作完成，如果完成，向采煤机发送继续执行第8阶段记忆割煤指令；否则，采煤机暂停记忆截割，等待弯曲段范围内支架动作完成。

阶段8中协同点：在此协同点，上行弯曲段至大号端头范围内支架推溜过程，智能协同系统判断电液控制系统中弯曲段范围内支架行程值全部大于R₂，如果满足，向采煤机发送继续执行第9阶段记忆割煤指令；否则，采煤机暂停记忆截割，等待该范围内支架动作完成。

阶段11中协同点：在此协同点，跟机工艺切换过程，智能协同系统判断电液控制系统中上行跟机工艺是否完成，如果完成，向采煤机发送继续执行第12阶段记忆割煤指令；否则，采煤机暂停记忆截割，等待相关支架动作完成。

以下行割煤为例，在第13、14、16、17、18、19、22阶段设置机架协同点，与本发明相关的机架协同点及智能协同系统判断依据如下：

阶段13中协同点：在此协同点，大号端头支架执行自动移架过程，智能协同系统判断电液控制系统中大号端头支架区域即M号至大号端头架范围内支架行程值全部小于R₁时，向采煤机发送继续执行第14阶段记忆割煤指令；否则，采煤机暂停记忆截割，等待端头支架动作完成。

阶段14中协同点：在此协同点，大号端头支架执行推溜过程，智能协同系统判断电液控制系统中大号端头支架区域即M号至大号端头架范围内支架行程值全部大于R₂时，向采煤机发送继续执行第15阶段记忆割煤指令；否则，采煤机暂停记忆截割，等待端头支架动作完成。

阶段16中协同点：在此协同点，跟机移架范围内和下行弯曲段内支架补充移架过程，智能协同系统判断电液控制系统中该范围内支架行程值全部小于R₁时，向采煤机发送继续执行第17阶段记忆割煤指令；否则，采煤机暂停记忆截割，等待该范围内支架动作完成。

阶段17中协同点：在此协同点，清浮煤过程，智能协同系统判断是否清浮煤阶段结束，向采煤机发送继续执行第18阶段记忆割煤指令；否则，采煤机重复执行清浮煤记忆阶段。

阶段18中协同点：在此协同点，下行弯曲段形成过程，智能协同系统判断电液控制系统中弯曲段范围内支架是否全部动作完成，如果完成，向采煤机发送继续执行第19阶段记忆割煤指令；否则，采煤机暂停记忆截割，等待弯曲段范围内支架动作完成。

阶段19中协同点：在此协同点，下行弯曲段至小号端头范围内支架推溜过程，智能协同系统判断电液控制系统中弯曲段范围内支架行程值全部大于R₂，如果满足，向采煤机发送继续执行第20阶段记忆割煤指令；否则，采煤机暂停记忆截割，等待该范围内支架动作完成。

阶段22中协同点：在此协同点，跟机工艺切换过程，智能协同系统判断电液控制系统中下行跟机工艺是否完成，如果完成，向采煤机发送继续执行第1阶段记忆割煤指令；否则，采煤机暂停记忆截割，等待相关支架动作完成。

以上所述，仅为本发明专利较佳的具体实施方式，但本发明专利的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明专利揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明专利的保护范围之内。