专利名称：采煤机远程监控方法及系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种采煤机的监控方法及系统，特别是ー种采煤机远程监控方法及系统。
背景技术：
采煤机是煤矿必需的生产设备。目前的机械化开采过程中，矿エ劳动强度大、安全性差、生产率低。因此采煤信息化和自动化是煤矿エ业发展的趋势。目前研究的各种采煤机远程监控系统，主要研究内容侧重于信息的传输网络和监控主机上监控软件的研究，但实际上，要真正实现采煤机的远程监控，关键是采煤机エ矿信息的获取，采煤机エ矿信息除了传统的水温、油温、油压、电流、振动等常规參数外，最关键的參数还需要掌握采煤机的移动速度、位置和割煤滚筒速度參数，这是采煤过程中实现自动化控制的关键信息。但由于采煤工作面煤尘较大，环境恶劣，目前尚无较好的方法获取这些关键信息，严重地影响了采 煤机控制的信息化和自动化发展。
发明内容
本发明的目的在于克服现有采煤机监控系统的不足，提供一种采煤机远程监控方法及系统，解决检测采煤机运行和工作状态的关键參数，实现采煤机可靠远程监控功能的问题。实现本发明的采煤机远程监控的系统，它包括机载控制器、移动变送器、旋转变送器、常规參数传感器、多路数据控制器、无线基站、网关、エ业以太网和监控主机；移动变送器、旋转变送器和常规參数传感器的输出端接多路数据控制器的输入端，多路数据控制器输出端接机载控制器输入端，并与无线基站采用无线方式进行数据传输，无线基站的输出端接网关，网关的输出端接エ业以太网，エ业以太网接监控主机。所述的移动变送器由单轴集成加速度传感器和CAN总线通信电路组成；所述的旋转变送器由单轴集成加速度传感器和无线通信电路组成；所述的常规參数传感器包括油温传感器、油压传感器、水温传感器、水压传感器、电流传感器、电压传感器和振动传感器。所述的移动变送器采用单轴加速度检测，安装在采煤机机身，通过加速度參数，计算得到采煤机的移动速度，并由此确定采煤机的位置。所述的旋转变送器采用单轴加速度检测，安装在采煤机割煤滚筒上，通过滚筒旋转引起的加速度变化，获取滚筒旋转的速度參数。实现本发明的采煤机远程监控的方法，移动变送器、旋转变送器和采煤机常规エ矿參数传感器采集的信号传输至多路数据控制器，多路数据控制器将采集的信号通过无线方式发给远距离的无线基站，无线基站将接收到的采煤机エ矿信息发送至网关，网关将接收的信号通过エ业以太网传输至地面监控主机，完成采煤机エ矿信息的监测；监控主机发出的控制指令通过エ业以太网传输至网关，网关将控制指令传输至无线基站，无线基站将控制指令发送至多路数据控制器，多路数据控制器将接收的控制指令传输至机载控制器，机载控制器执行控制指令，完成采煤机的远程控制。有益效果，由于采用了上述方案，获取采煤机运行的エ矿信息，输入到多路数据控制器；所述的多路数据控制器具有多路数据双向传输功能，通信方式具有无线收发和总线输入输出功能，可以输入采煤机的各种エ矿信息，通过无线发送至远距离的无线基站，也可以无线接收无线基站发来的控制指令，输出至机载控制器执行采煤机的控制；所述的无线基站能够接收采煤机的エ矿信息和地面发送的控制指令，并将采煤机エ矿信息传输至网关，将地面的控制指令发送至多路数据控制器；所述的网关主要完成无线信号与エ业以太网的接入功能，可以将地面监控主机通过エ业以太网传输的控制指令发给无线基站，并可将无线基站发来的采煤机エ矿信息传输至エ业以太网；所述的エ业以太网主要完成矿井信号到地面信号的双向传输功能；所述地面监控主机可以实时显示采煤机的エ矿信息，并可保存历史数据，同时也可以发出控制指令，实现采煤机的远程控制；所述的机载控制器可以接收控制指令，完成地面监控主机要求的控制任务，同时也具有基本的自动控制和故障保护控制功能。解决了检测采煤机运行和工作状态的关键參数，实现采煤机可靠远程监控功 能的问题，达到了本发明的目的。优点本发明中采用移动变送器可同时获取采煤机的移动速度和位置參数，采用旋转变送器可获取采煤机割煤滚筒速度參数，这两种变送器均为集成封装器件，不需与外部环境接触，适应煤尘、振动、碰砸等矿井采煤恶劣环境中使用，为采煤机的远程监控提供了最关键的信息。
图I是本发明的系统的结构框 图2为本发明移动变送器原理框 图3为本发明移动变送器结构 图4为本发明旋转变送器的原理 图5为本发明旋转变送器的滚筒背面安装位置 图6为本发明旋转变送器的滚筒侧面安装位置 图7为本发明旋转变送器的工作波形图。图中，I、机载控制器、2、移动变送器；3、旋转变送器；4、常规參数传感器；5、多路数据控制器；6、无线基站；7、网关；8、エ业以太网；9、监控主机；10、采煤机机身；11、割煤摇臂；12、割煤滚筒。
具体实施例方式实施例I :在图I中，本发明采煤机远程监控系统的结构框图。采煤机远程监控系统包括机载控制器I、移动变送器2、旋转变送器3、常规參数传感器4、多路数据控制器5、无线基站6、网关7、エ业以太网8和监控主机9。移动变送器2、旋转变送器3和常规參数传感器4的输出端接多路数据控制器5的输入端，多路数据控制器5输出端接机载控制器I输入端，并与无线基站6采用无线方式进行数据传输，无线基站6的输出端接网关7，网关7的输出端接エ业以太网8，エ业以太网接监控主机9。所述的移动变送器由单轴集成加速度传感器和CAN总线通信电路组成；所述的旋转变送器由单轴集成加速度传感器和无线通信电路组成；所述的常规參数传感器包括油温传感器、油压传感器、水温传感器、水压传感器、电流传感器、电压传感器和振动传感器。所述的移动变送器2采用单轴加速度检测，安装在采煤机机身10，通过加速度參数，计算得到采煤机的移动速度，并由此确定采煤机的位置。所述的旋转变送器3采用单轴加速度检测，安装在采煤机割煤滚筒12上，通过滚筒旋转引起的加速度变化，获取滚筒旋转的速度參数。通过移动变送器2和旋转变送器3，可以分别获得采煤机运行速度、采煤机的位置和采煤机割煤滚筒的速度等主要參数，加上常规參数传感器4的数据，通过多路数据控制器5将采集的采煤机各种エ矿信息，通过无线发送至无线基站6，再通过网关7和エ业以太网8将信号传输至地面监控主机9，完成采煤机的监测，监控主机的控制指令可以通过相同的路径传输至多路数据控制器5，多路数据控制器5将控制指令传输至机载控制器1，完成采煤机的远程控制。
图2是移动变送器的原理框图和安装示意图。移动变送器由单轴集成加速度传感器和CAN总线通信电路组成，移动变送器将获取的加速度參数通过CAN总线通信电路传输至多路数据控制器，最終通过无线和有线网络传输至地面监控主机进行处理，获得采煤机的运行速度和位置信号。通过移动变送器采集的信号获取采煤机移动速度和位置參数的エ作原理是
设采煤机的行走路径为X轴，初始位置为采煤工作面的一端，即x=0。采煤机在运行行走过程中，移动变送器中加速度传感器获得采煤机移动的加速度信号α，由此可以计算出行走t时间的距离X和行走速度V。即v^a-i
X = -Ofi2
由此可以得到并实时显示采煤机的移动速度和位置。图3是移动变送器的安装示意图，移动变送器安装在采煤机机身10上，并使加速度的敏感轴向与采煤机移动方向一致。为了移动变送器的防尘和防砸，移动变送器实际可以安装在采煤机机身的电控箱内，与外部不接触。图4、图5、图6和图7是旋转变送器的原理图、安装示意图及工作波形图。图4中旋转变送器由单轴集成加速度传感器和无线通信电路组成；图5为安装位置，在割煤滚筒12的背面，并靠近圆形滚筒的圆周边上，封装在内部，与外部环境不接触。旋转变送器3将获取的加速度參数通过无线通信电路传输至多路数据控制器，最終通过无线和有线网络传输至地面监控主机进行处理，获得采煤机的割煤滚筒的旋转速度參数。旋转变送器获取滚筒旋转速度的工作原理是假设滚筒以速度η按顺时针方向旋转，旋转变送器的安装使加速度敏感轴为垂直方向，距离滚筒中心距离为R，t=0吋，旋转变送器的位置，旋转变送器的速度垂直向下，为最大；当滚筒旋转时，旋转变送器的速度不垂直，速度垂直方向分量减小，速度的减小变化使加速度变负值，直到t=ti，旋转变送器的速度方向为横轴方向，速度的垂直分量为零；在t=^至t=t2期间，滚筒旋转速度的垂直分量绝对值增大，但与加速度敏感方向相反，因此加速度仍为负值；在t=t2至t=t3期间,滚筒旋转速度的垂直分量绝对值逐渐减小，由于与加速度敏感方向相反，因此加速度为正值；在最后四分之一周的旋转中，滚筒旋转速度的垂直分量绝对值逐渐増大，与加速度敏感方向相同，加速度仍为正值。在滚筒旋转中任意时间t的变送器速度和加速度的计算关系为
变送器的线性速度V为
权利要求
1.一种采煤机远程监控系统，其特征在于该系统包括机载控制器、移动变送器、旋转变送器、常规參数传感器、多路数据控制器、无线基站、网关、エ业以太网和监控主机；移动变送器、旋转变送器和常规參数传感器的输出端接多路数据控制器的输入端，多路数据控制器输出端接机载控制器，并通过无线方式与无线基站进行双向数据传输，无线基站的输出端接网关，网关的输出端接エ业以太网，エ业以太网接监控主机。
2.根据权利要求I所述的采煤机远程监控系统，其特征在于所述的移动变送器采用单轴加速度检测，安装在采煤机机身，通过加速度參数，计算得到采煤机的移动速度，并由此确定采煤机的位置。
3.根据权利要求I所述的采煤机远程监控系统，其特征在于所述的旋转变送器采用单轴加速度检测，安装在采煤机割煤滚筒上，通过滚筒旋转引起的加速度变化，获取滚筒旋转的速度參数。
4.根据权利要求I所述的采煤机远程监控系统，其特征在于所述的移动变送器由单轴集成加速度传感器和CAN总线通信电路组成；所述的旋转变送器由单轴集成加速度传感器和无线通信电路组成；所述的常规參数传感器包括油温传感器、油压传感器、水温传感器、水压传感器、电流传感器、电压传感器和振动传感器。
5.ー种采煤机远程监控方法，其特征在于移动变送器、旋转变送器和采煤机常规エ矿參数传感器采集的信号传输至多路数据控制器，多路数据控制器将采集的信号通过无线方式发给远距离的无线基站，无线基站将接收到的采煤机エ矿信息发送至网关，网关将接收的信号通过エ业以太网传输至地面监控主机，完成采煤机エ矿信息的监测；监控主机发出的控制指令通过エ业以太网传输至网关，网关将控制指令传输至无线基站，无线基站将控制指令发送至多路数据控制器，多路数据控制器将接收的控制指令传输至机载控制器，机载控制器执行控制指令，完成采煤机的远程控制。
全文摘要
一种采煤机远程监控方法及系统，属于采煤机的监控方法及系统。包括机载控制器，移动变送器，旋转变送器，常规参数传感器，多路数据控制器，无线基站，网关，工业以太网和监控主机。移动变送器能够在煤尘环境中获取采煤机位置信息及移动速度参数；通过旋转变送器可以获取割煤滚筒的旋转速度；通过多路数据控制器采集采煤机各种工矿参数，并通过无线基站和工业以太网传输至地面监控主机，配合机载控制器，实现采煤机的远程监控。优点采用移动变送器可同时获取采煤机的移动速度和位置参数，采用旋转变送器可获取采煤机割煤滚筒速度参数，适应煤尘、振动、碰砸等矿井采煤恶劣环境中使用，为矿井采煤的自动化和信息化提供技术保障及最关键的信息。
文档编号E21C35/22GK102865075SQ201210376349
公开日2013年1月9日 申请日期2012年10月8日 优先权日2012年10月8日
发明者童敏明, 童紫原, 李猛 申请人:中国矿业大学