一种煤矿综采设备的控制方法、装置及煤矿综采设备与流程

本发明实施例涉及煤矿开采技术，尤其涉及一种煤矿综采设备的控制方法、装置及煤矿综采设备。

背景技术：

综采工作面由多台液压支架在工作面依次排列而成，实现对工作面顶板的支撑和对刮板运输机的迁移。液压支架和采煤机协同工作，完成煤矿的开采。

现有的支架控制方式根据采煤工艺决定各个液压支架执行的具体动作和执行动作的时间，经常会出现液压支架同时动作的数量过多，从而导致液压支架动作慢、液压支架不动作、液压支架动作速度和采煤机行进速度发送冲突等现象。

技术实现要素：

本发明实施例提供一种煤矿综采设备的控制方法、装置及煤矿综采设备，以实现控制液压支架和采煤机协调工作，提高煤矿开采效率。

第一方面，本发明实施例提供了一种煤矿综采设备的控制方法，包括：

根据采煤工艺确定当前需要动作的液压支架和相应的液压支架动作；

在预设数据库中，根据泵站流量和液压支架动作类型查找与所述液压支架动作相对应的液压支架动作速度；

根据液压支架动作速度和液压支架动作的优先级，确定液压支架的动作序列组合；

根据液压支架的动作序列组合以及采煤机的位置和行进速度，控制液压支架的动作。

进一步的，在预设数据库中，根据泵站流量和液压支架动作类型查找与所述液压支架动作相对应的液压支架动作速度包括：

在预设数据库中，根据泵站流量和液压支架动作类型，查找与所述液压支架动作相对应的液压支架单独动作的速度和/或至少两个液压支架重叠动作的速度。

进一步的，在根据采煤工艺确定当前需要动作的液压支架和相应的液压支架动作之前，还包括：

根据采煤工艺生成至少一个液压支架的预设动作序列组合，并记录在预设数据库中；

将所述至少一个液压支架的预设动作序列组合执行过程中的液压支架动作参数和相应的泵站流量记录在预设数据库中。

进一步的，在根据液压支架的动作序列组合以及采煤机的位置和行进速度，控制液压支架的动作之时，还包括：

在所述液压支架执行所述液压支架的动作序列组合过程中，实时获取所述泵站流量和所述液压支架动作速度；

将所述泵站流量和所述液压支架动作速度记录到所述预设数据库中。

进一步的，煤矿综采设备的控制方法还包括：

根据采煤机的位置和行进速度、液压支架的姿态和动作速度以及泵站流量，调整采煤机的行进速度。

进一步的，根据采煤机的位置和行进速度、液压支架的姿态和动作速度以及泵站流量，调整采煤机的行进速度包括：

实时获取所述采煤机的位置和行进速度、所述液压支架姿态以及泵站流量；

根据当前的所述泵站流量、所述液压支架的姿态和动作速度，确定所述液压支架执行动作的剩余时间；

根据当前的所述采煤机的位置和行进速度，确定所述采煤机到达预设位置的剩余时间；

根据所述液压支架执行动作的剩余时间和所述采煤机到达预设位置的剩余时间，调整采煤机的行进速度。

第二方面，本发明实施例还提供了一种煤矿综采设备的控制装置，包括：

液压支架动作确定模块，用于根据采煤工艺确定当前需要动作的液压支架和相应的液压支架动作；

液压支架动作速度查找模块，用于在预设数据库中，根据泵站流量和液压支架动作类型查找与所述液压支架动作相对应的液压支架动作速度；

动作序列组合确定模块，用于根据液压支架动作速度和液压支架动作的优先级，确定液压支架的动作序列组合；

液压支架控制模块，用于根据液压支架的动作序列组合以及采煤机的位置和行进速度，控制液压支架的动作。

进一步的，液压支架动作速度查找模块具体用于：

在预设数据库中，根据泵站流量和液压支架动作类型，查找与所述液压支架动作相对应的液压支架单独动作的速度和/或至少两个液压支架重叠动作的速度。

进一步的，煤矿综采设备的控制装置还包括：

预设动作序列组合记录模块，用于根据采煤工艺生成至少一个液压支架的预设动作序列组合，并记录在预设数据库中；

动作执行数据记录模块，用于将所述至少一个液压支架的预设动作序列组合执行过程中的液压支架动作参数和相应的泵站流量记录在预设数据库中。

进一步的，煤矿综采设备的控制装置还包括：

动作执行数据获取模块，用于在所述液压支架执行所述液压支架的动作序列组合过程中，实时获取所述泵站流量和所述液压支架动作速度；

实时数据记录模块，用于将所述泵站流量和所述液压支架动作速度记录到所述预设数据库中。

进一步的，煤矿综采设备的控制装置还包括：

采煤机速度控制模块，用于根据采煤机的位置和行进速度、液压支架的姿态和动作速度以及泵站流量，调整采煤机的行进速度。

进一步的，采煤机速度控制模块具体用于：

实时获取所述采煤机的位置和行进速度、所述液压支架姿态以及泵站流量；

根据当前的所述泵站流量、所述液压支架的姿态和动作速度，确定所述液压支架执行动作的剩余时间；

根据当前的所述采煤机的位置和行进速度，确定所述采煤机到达预设位置的剩余时间；

根据所述液压支架执行动作的剩余时间和所述采煤机到达预设位置的剩余时间，调整采煤机的行进速度。

第三方面，本发明实施例还提供了一种煤矿综采设备，包括第二方面所述的煤矿综采设备的控制装置。

本发明通过根据泵站流量和液压支架动作速度确定液压支架的动作序列组合，从而控制液压支架的动作，解决根据采煤工艺控制液压支架出现支架动作数量过多，导致支架动作慢、支架动作速度和采煤机行进速度冲突的问题，实现液压支架协调工作的效果。

附图说明

图1是本发明实施例一中的一种煤矿综采设备的控制方法的流程图；

图2是本发明实施例一中的煤矿综采设备的结构示意图；

图3是本发明实施例二中的一种煤矿综采设备的控制方法的流程图；

图4是本发明实施例三中的一种煤矿综采设备的控制方法的流程图；

图5是本发明实施例三中的液压支架动作执行时序图；

图6是本发明实施例四中的一种煤矿综采设备的控制装置的结构示意图；

图7是本发明实施例五中的一种煤矿综采设备的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

实施例一

图1为本发明实施例一提供的一种煤矿综采设备的控制方法的流程图，本实施例可适用于煤矿综采作业中控制煤矿综采设备的情况，该方法可以由煤矿综采设备的控制装置来执行，该装置可以由硬件和/或软件来实现，煤矿综采设备的控制方法具体包括如下步骤：

步骤110、根据采煤工艺确定当前需要动作的液压支架和相应的液压支架动作。

其中，各个液压支架中配置有控制器，各个液压支架之间通过电缆连接，控制器之间可以通过电缆实现相互通信。控制器可以根据采煤工艺确定当前情况下，液压支架是否需要动作，当液压支架需要动作时，确定液压支架需要做出的具体动作。

步骤120、在预设数据库中，根据泵站流量和液压支架动作类型查找与液压支架动作相对应的液压支架动作速度。

可选的，在预设数据库中，根据泵站流量和液压支架动作类型查找与液压支架动作相对应的液压支架动作速度包括：在预设数据库中，根据泵站流量和液压支架动作类型，查找与液压支架动作相对应的液压支架单独动作的速度和/或至少两个液压支架重叠动作的速度。

其中，在液压支架的控制器中存储有预设数据库，该预设数据库记录了液压支架在不同泵站流量的条件下，执行不同动作类型的动作时，执行动作的速度，并且液压支架的速度包括液压支架单独动作的速度以及至少两个液压支架重叠动作的速度。液压支架执行动作的速度为液压支架完成一个动作的平均速度。至少两个液压支架重叠动作是指两个或两个以上的液压支架同时执行的动作。液压支架的动作类型包括：升柱、降柱、推溜、伸护帮和收护帮。首先在预设数据库中查找与当前的泵站流量最接近的泵站流量，然后，在最接近的泵站流量条件下，查找与液压支架将要执行的动作类型相匹配的液压支架的动作速度。示例的，根据采煤工艺确定液压支架1需要单独执行收护帮动作(可以在预设数据库中将收护帮动作记为H)，当前泵站流量为Q₁，在预设数据库中，查找到与泵站流量Q₁最接近的泵站流量条件为Q₂，在泵站流量Q₂条件下，查找到液压支架1执行收护帮动作的速度为V_1-H，将速度V_1-H作为查找结果。

可选的，在根据采煤工艺确定当前需要动作的液压支架和相应的液压支架动作之前，还包括：根据采煤工艺生成至少一个液压支架的预设动作序列组合，并记录在预设数据库中；将至少一个液压支架的预设动作序列组合执行过程中的液压支架动作参数和相应的泵站流量记录在预设数据库中。其中，液压支架的控制器根据采煤工艺控制液压支架动作，并可以预设的多组采煤工艺控制规则，尝试多种动作组合。控制器记录液压支架每次动作前和动作中的详细参数，如液压支架的实时姿态和泵站的实时流量。并根据统计的数据，确定液压支架的单独动作以及重叠动作执行过程中的动作速度。示例的，在预设数据库中记录液压支架执行动作时的泵站流量、本液压支架的动作类型、本液压支架编号、与本液压支架重叠动作的液压支架的编号及动作类型、本液压支架的动作速度和与本液压支架重叠动作的液压支架的动作速度。其中动作速度可以通过获取到的液压支架动作前的姿态参数、动作后的姿态参数和执行动作的时间，计算执行动作的平均速度作为动作速度，示例的，如液压支架1单独执行了收护帮动作，液压支架收护帮之前的角度为A_1-H1，收护帮之后的角度为A_1-H2，收护帮的时间为T_1-H，则收护帮速度为速度为V_1-H＝|A_1-H1-A_1-H2|/T_1-H。如液压支架1收护帮动作和液压支架2的拉架动作重叠，则在液压支架1的预设数据库中存储有液压支架1收护帮和液压支架2拉架一起动作时的平均速度V_1-2-H-L，而液压支架2的预设数据库中存储有液压支架2拉架与液压支架1收护帮一起动作的平均速度V_2-1-L-H。

步骤130、根据液压支架动作速度和液压支架动作的优先级，确定液压支架的动作序列组合。

其中，根据采煤工艺和液压支架动作类型确定各个液压支架动作的优先级，示例的，在采煤机行进方向前方的液压支架的收护帮动作和在采煤机行进方向后方的移架动作需要根据采煤机的位置立即动作，具备较高的优先级；而在采煤机行进方向后方的液压支架的成组推溜动作，优先级较低，可以利用采煤机在处理端头或端尾工艺时完成。结合液压支架动作速度，将液压支架的动作进行排列，生成液压支架的动作序列组合。需要动作的液压支架可以是一个或一个以上，当需要动作的液压支架为一个时，液压支架的动作序列组合是将该液压支架需要执行的动作按照时序进行排列后生成的，该液压支架执行的动作可以有重叠动作；当需要动作的液压支架为一个以上时，液压支架的动作序列组合是将各个液压支架需要执行的动作按照时序进行排列组合生成的，同一个液压支架的动作可以有重叠，不同液压支架的动作也可以有重叠。

步骤140、根据液压支架的动作序列组合以及采煤机的位置和行进速度，控制液压支架的动作。

其中，在确定液压支架的动作序列组合之后，结合采煤机的位置和行进速度，控制液压支架的动作。示例的，如图2所示，煤矿综采设备包括采煤机210、刮板输送机220和液压支架55-96，图2中仅示出了部分液压支架。采煤机210的中心位置位于液压支架70的中心位置，采煤机210整体位置对应液压支架64-76，收护帮距离为9倍的液压支架中心位置间隔距离，移架距离为8倍的液压支架中心位置间隔距离，成组推溜距离为12倍的液压支架中心位置间隔距离，采煤机210如图中箭头所示方向行进，此时，液压支架64-76已经完成收护帮动作，液压支架60开始执行收护帮动作，液压支架61-63处于收护帮动作的执行过程中，且收护帮动作的执行进程逐个递进。液压支架79开始执行移架动作，液压支架80-96完成移架动作。液压支架83-93处于成组推溜动作过程中，且推溜动作的执行进程逐个递进。在同一时刻，多个液压支架按照液压支架的动作序列组合执行重叠动作。

本实施例的技术方案，通过根据泵站流量和液压支架动作速度确定液压支架的动作序列组合，从而控制液压支架的动作，解决根据采煤工艺控制液压支架出现支架动作数量过多，导致支架动作慢、支架动作速度和采煤机行进速度冲突的问题，实现液压支架协调工作的效果。

实施例二

图3为本发明实施例二提供的一种煤矿综采设备的控制方法的流程图，本实施例的技术方案是在上述技术方案的基础上进一步细化，煤矿综采设备的控制方法，还包括：

步骤310、在液压支架执行液压支架的动作序列组合过程中，实时获取泵站流量和液压支架动作速度。

煤矿综采设备中设置有相应的传感器用于获取泵站流量和液压支架的实时姿态，根据液压支架的实时姿态可以确定液压支架动作速度。示例的，在液压支架的护帮安装倾角传感器用于测量护帮的伸收幅度，在液压支架的顶板、掩护梁、连杆和底座安装倾角传感器用于测量支架高端和底座的俯仰角度，在液压支架的推移千斤顶里面安装行程传感器用于测量推移杆的伸收幅度，在液压支架的侧护千斤顶安装行程传感器用于测量侧护的伸收幅度，在液压支架的进液管串接流量传感器用于测量进液管流量的大小，在泵站的总进液管串接流量传感器，测量总进液管流量的大小。

步骤320、将泵站流量和液压支架动作速度记录到预设数据库中。

在液压支架动作过程中，实时测量当前的泵站流量和液压支架的姿态，计算液压支架动作的速度，统计液压支架完成动作的时间，并把泵站流量、液压支架动作完成时间和液压支架动作幅度等数据存储在预设数据库中，补充预设数据库中的数据。

需要说明的是，步骤310和320是在执行步骤140时执行的，不限于图3中所示的执行顺序。

本实施例的技术方案，在液压支架动作过程中，获取煤矿综采设备的运行参数，记录到预设数据库中，使得预设数据库中的数据不断丰富，从而为液压支架的动作提供更多的参考数据，提高液压支架动作的效率。

实施例三

图4为本发明实施例三提供的一种煤矿综采设备的控制方法的流程图，本实施例的技术方案是在上述技术方案的基础上进一步细化，煤矿综采设备的控制方法，还包括：

步骤410、根据采煤机的位置和行进速度、液压支架的姿态和动作速度以及泵站流量，调整采煤机的行进速度。

可选的，步骤410包括：实时获取采煤机的位置和行进速度、液压支架姿态以及泵站流量；根据当前的泵站流量、液压支架的姿态和动作速度，确定液压支架执行动作的剩余时间；根据当前的采煤机的位置和行进速度，确定采煤机到达预设位置的剩余时间；根据液压支架执行动作的剩余时间和采煤机到达预设位置的剩余时间，调整采煤机的行进速度。

其中，根据当前液压支架的姿态和上一时刻获取的液压支架的姿态，以及获取液压支架姿态的时间周期，可以确定液压支架的动作速度；进一步根据液压支架当前姿态和动作结束时的姿态，以及液压支架动作速度可以确定液压支架执行动作的剩余时间，因为泵站流量会影响液压支架的动作速度，所以将泵站流量也作为考虑因素，用于预测液压支架动作速度的变化趋势，从而可以得到更加准确的液压支架执行动作的剩余时间；采煤机的位置为采煤机相对液压支架的位置；根据采煤工艺，液压支架的收护帮、移架和成组推溜等动作是根据采煤机的位置和预设的触发距离触发相应动作的，并且，当采煤机到达某个位置，与该位置对应的液压支架动作需要执行完成，例如，图2中所示的煤矿综采设备，在采煤机210中心位置处于液压支架70时，液压支架60开始收护帮动作，在采煤机210中心位置到达液压支架71之前，必须完成液压支架60收护帮动作。那么相对于液压支架60的收护帮动作，液压支架71的中心位置即为采煤机210要到达的预设位置，根据采煤机210的当前位置(液压支架70的中心位置)和行进速度确定采煤机210到达预设位置(液压支架71的中心位置)的剩余时间。将采煤机210从当前位置移动到液压支架71的中心位置的剩余时间记为T_C，液压支架60执行收护帮动作的剩余时间记为T_Y，当T_C大于T_Y时，提高采煤机的行进速度；当T_C小于T_Y时，降低采煤机的行进速度。可以理解的是，上述例子仅以考虑液压支架60的收护帮动作为例，液压支架执行动作不限于单个液压支架执行单个动作，还可以包括单个液压支架执行叠加动作和多个液压支架一起执行动作，相应的液压支架执行动作的剩余时间为单个液压支架执行叠加动作的剩余时间和多个液压支架一起执行动作的剩余时间。

示例的，图2中所示的煤矿综采设备，采煤机210行进方向为图2中箭头所示方向，并且采煤机210中心位置达到液压支架70架时，液压支架60需要收护帮，液压支架79需要执行移架小循环，液压支架83-93需要推溜。在采煤机210中心位置到达液压支架71架前，必须完成液压支架60收护帮和液压支架79移架小循环这两个动作，其中液压支架79的移架小循环动作包括降柱、拉架、升架和伸护帮等动作。假如相邻两架之间的中心距为L，采煤机210行进速度为Vs，则采煤机210经过一个液压支架的时间Ts＝L/Vs。完成液压支架60收护帮和液压支架79移架小循环这两个动作的时间为T，理想状态下，Ts和T两者相等，实际情况下，Ts和T两者差值越小，在泵站流量固定的情况下，采煤效率越高。如图5所示的液压支架动作执行时序图，结合泵站的流量大小，把移架小循环分解开来和其他液压支架动作进行组合，降低T，从而提高Vs，实现提高采煤效率。

本实施例的技术方案，通过结合泵站的流量大小，根据液压支架的动作执行状态和采煤机的运行状态，调节采煤机的行进速度，以提高采煤效率。

实施例四

图6为本发明实施例三提供的一种煤矿综采设备的控制装置的结构示意图，该装置可以配置在各个液压支架中，煤矿综采设备的控制装置60包括：

液压支架动作确定模块610，用于根据采煤工艺确定当前需要动作的液压支架和相应的液压支架动作；

液压支架动作速度查找模块620，用于在预设数据库中，根据泵站流量和液压支架动作类型查找与液压支架动作相对应的液压支架动作速度；

动作序列组合确定模块630，用于根据液压支架动作速度和液压支架动作的优先级，确定液压支架的动作序列组合；

液压支架控制模块640，用于根据液压支架的动作序列组合以及采煤机的位置和行进速度，控制液压支架的动作。

本实施例的技术方案，通过根据泵站流量和液压支架动作速度确定液压支架的动作序列组合，从而控制液压支架的动作，解决根据采煤工艺控制液压支架出现支架动作数量过多，导致支架动作慢、支架动作速度和采煤机行进速度冲突的问题，实现液压支架协调工作的效果。

进一步的，液压支架动作速度查找模块具体用于：

在预设数据库中，根据泵站流量和液压支架动作类型，查找与液压支架动作相对应的液压支架单独动作的速度和/或至少两个液压支架重叠动作的速度。

进一步的，煤矿综采设备的控制装置还包括：

预设动作序列组合记录模块，用于根据采煤工艺生成至少一个液压支架的预设动作序列组合，并记录在预设数据库中；

动作执行数据记录模块，用于将至少一个液压支架的预设动作序列组合执行过程中的液压支架动作参数和相应的泵站流量记录在预设数据库中。

进一步的，煤矿综采设备的控制装置还包括：

动作执行数据获取模块，用于在液压支架执行液压支架的动作序列组合过程中，实时获取泵站流量和液压支架动作速度；

实时数据记录模块，用于将泵站流量和液压支架动作速度记录到预设数据库中。

进一步的，煤矿综采设备的控制装置还包括：

采煤机速度控制模块，用于根据采煤机的位置和行进速度、液压支架的姿态和动作速度以及泵站流量，调整采煤机的行进速度。

进一步的，采煤机速度控制模块具体用于：

实时获取采煤机的位置和行进速度、液压支架姿态以及泵站流量；

根据当前的泵站流量、液压支架的姿态和动作速度，确定液压支架执行动作的剩余时间；

根据当前的采煤机的位置和行进速度，确定采煤机到达预设位置的剩余时间；

根据液压支架执行动作的剩余时间和采煤机到达预设位置的剩余时间，调整采煤机的行进速度。

实施例五

本发明实施例还提供一种煤矿综采设备，如图7所示，煤矿综采设备70包括实施例四提供的煤矿综采设备的控制装置60、液压支架组710、采煤机720、刮板运输机730和泵站740。液压支架组710包括至少一个液压支架用于保护煤矿综采工作面。

上述产品可执行本发明任意实施例所提供的方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。