基于角度积分的采煤工作面起伏曲线测量方法与流程

本发明涉及采煤工作面起伏曲线测量方法，尤其是涉及基于角度积分的采煤工作面起伏曲线测量方法。

背景技术：

综采工作面底板起伏主要由于煤层地质结构以及采煤机割煤过程中各种随机因素导致底板未能割平，只要底板存在起伏变化,溜子（刮板运输机）就不会铺设平直。随着工作面推进,如不及时有效地调整,底板起伏变化就会不断发展加剧,最终导致底板起伏不平而引起液压支架、溜子或采煤机等事故发生。因此，实时准确的监测工作面起伏情况，能够为及时采取有效的调整措施提供依据，有效避免工作面起伏情况加剧，减少由于工作面起伏造成的设备事故的发生。

目前，采煤工作面起伏曲线测量方法主要采用角度传感器测量方法，一种是在刮板运输机侧板上安装角度传感器，测量每节刮板运输机所在的工作面起伏角度，再根据每节刮板运输机的长度，即可计算出每节刮板运输机的起伏高度，根据每节刮板运输机的起伏高度即可绘制出工作面的起伏曲线；另一种方法是将角度传感器安装在液压支架底座上，计算方法同上一种方法类似，测量出每台液压支架底板的起伏角度，再根据液压支架宽度，计算出每台液压支架的起伏高度，根据每台液压支架的起伏高度即可绘制出工作面的起伏曲线。上述两种方法虽然都能够测量出工作面的起伏曲线，但都存在不足之处：首先是成本高，由于需要在每节刮板运输机或液压支架上安装倾角传感器，需要为每个倾角传感器提供本安电源、供电电缆、通讯电缆，数据采集分析主机等设备，设备费用投入较高。其次是测量系统维护难度大、维护成本高；由于安装的传感器、通讯电缆较多，导致故障点较多，且测量系统为串联结构，一旦中间一个传感器或电缆故障将导致后面所有数据均不能上传，测量系统稳定性较低。另外，测量系统计算误差较大，由于刮板运输机每节长度或液压支架宽度一般为1.5m-1.75m，因此所有测量系统采样间隔只能为1.5m或1.75m，由于采样间隔过大，导致计算精度过低。

技术实现要素：

本发明目的在于提供一种计算精度高、成本低的基于角度积分的采煤工作面起伏曲线测量方法。

为实现上述目的，本发明采取下述技术方案：

本发明所述基于角度积分的采煤工作面起伏曲线测量方法，首先在采煤机的机身上安装倾角传感器、位置编码器，将所述倾角传感器和位置编码器的采集数据输出端与采煤工作面服务器数据输入端通过有线或无线方式通信连接组成测量通信系统；其中：倾角传感器用于测量所述采煤机在采煤工作面每个采样点的起伏角度信息，位置编码器用于测量采煤机在采煤工作面每个采样点的位置信息，采煤工作面服务器用于存储、分析、计算倾角传感器和位置编码器发送的测量数据；采煤机在割煤过程中，倾角传感器和位置编码器将实时采集的采煤工作面每个采样点位置数据和起伏角度数据发送给采煤工作面服务器，采煤工作面服务器首先对每个采样点位置数据和起伏角度数据进行滤波处理，然后根据每个采样点的位置数据、起伏角度数据进行计算得出起伏高度；最后，采煤工作面服务器将采煤工作面所有采样点的起伏高度连接起来即得到采煤工作面起伏曲线。

所述倾角传感器和所述位置编码器实时采集工作面每个采样点的位置数据和起伏角度数据步骤为：

步骤1、所述采煤机在采煤工作面割煤过程中每前进0.2-1cm的距离，即采样点间距为0.2-1cm，位置编码器测量一次采煤机在该采样点的水平座标x，同时倾角传感器测量该采样点的起伏角度α，

步骤2、所述采煤工作面服务器将采煤工作面所有采样点的所述水平座标x和所述起伏角度α数据记录存储；

步骤3、当采煤工作面所有采样点的水平座标x和起伏角度α采集完毕后，采煤工作面服务器对采煤工作面所有采样点的水平座标x数据和起伏角度α数据进行滤波处理，得到一组采煤工作面所有采样点的水平座标数据和起伏角度数据（x1，α1）、（x2，α2）…（xn，αn）；其中：n为大于0的自然数；

步骤4、采煤工作面服务器对步骤3中经过滤波处理的所有采样点的水平座标数据和起伏角度数据（x1，α1）、（x2，α2）…（xn，αn）进行积分运算，得到一组采煤工作面所有采样点的水平座标数据和起伏高度数据（x1，y1）、（x2，y2）……（xn，yn）；其中：y表示采样点的高度坐标；

步骤5、采煤工作面服务器根据所述积分运算得到的所有采样点的水平座标数据和起伏高度数据，绘制出采煤工作面的起伏曲线。

本发明优点在于：1、投入成本低，利用采煤机机身安装的倾角传感器和位置编码器以及测量通信系统，不需要另外增加设备。2、测量通信系统维护成本低、构成简单，需要维护的设备较少，且采煤机自身安装的倾角传感器和位置编码器稳定性比较高，故障概率非常低。3、计算精度高，通过倾角传感器和位置编码器对采煤工作面每个位置都进行测量，采样间距小，且对采样结果进行了滤波处理，得到的采煤工作面起伏曲线与实际起伏曲线一致。

附图说明

图1是本发明对各个所述采样点进行测量的原理图。

图2是本发明的流程框图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述实施例。

如图1、2所示，本发明所述基于角度积分的采煤工作面起伏曲线测量方法，首先在采煤机1的机身上安装倾角传感器2、位置编码器3，将倾角传感器2和位置编码器3的采集数据输出端与采煤工作面服务器4数据输入端通过有线或无线方式通信连接组成测量通信系统；其中：倾角传感器2用于测量采煤机1在采煤工作面每个采样点的起伏角度信息，位置编码器3用于测量采煤机1在采煤工作面每个采样点的位置信息，采煤工作面服务4器用于存储、分析、计算倾角传感器2和位置编码器3发送的测量数据；采煤机1在割煤过程中，倾角传感器2和位置编码器3将实时采集的采煤工作面每个采样点a、b位置数据和起伏角度数据发送给采煤工作面服务器4。

倾角传感器2和位置编码器3实时采集工作面每个采样点a、b的位置数据和起伏角度数据步骤如下：

步骤1、采煤机1在采煤工作面割煤过程中每前进0.2-1cm的距离，即采样点间距为0.2-1cm，位置编码器3测量一次采煤机1在该采样点的水平座标x，同时倾角传感器2测量该采样点的起伏角度α，

步骤2、采煤工作面服务器4将采煤工作面所有采样点的水平座标x和起伏角度α数据记录存储；

步骤3、当采煤工作面所有采样点的水平座标x和起伏角度α采集完毕后，采煤工作面服务器4对采煤工作面所有采样点的水平座标x数据和起伏角度α数据进行滤波处理，得到一组采煤工作面所有采样点的水平座标数据和起伏角度数据（x1，α1）、（x2，α2）…（xn，αn）；其中：n为大于0的自然数；

步骤4、采煤工作面服务器4对步骤3中经过滤波处理的所有采样点的水平座标数据和起伏角度数据（x1，α1）、（x2，α2）…（xn，αn）进行积分运算，得到一组采煤工作面所有采样点的水平座标数据和起伏高度数据（x1，y1）、（x2，y2）……（xn，yn）；其中：y表示采样点的高度坐标；

步骤5、采煤工作面服务器4根据积分运算得到的所有采样点的水平座标数据和起伏高度数据，绘制出采煤工作面的起伏曲线。