多传感器下煤矿用综采设备碰撞风险警报方法与流程

本发明属于煤矿设备报警，具体是一种多传感器下煤矿用综采设备碰撞风险警报方法。

背景技术：

1、煤矿用综采设备作为煤矿开采工程中的重要组成部分，对煤矿开采中的安全性与稳定性具有较大影响。通常情况下，煤矿综采的工作面结构较复杂，设备综采环境恶劣，对于综采设备性能的要求较高。综采设备在运行过程中，通过自主采掘，实时获取煤矿的动态数据，例如煤岩状态、地质环境条件、煤矿采掘工序等。受到煤矿地质条件与各项自然因素的影响，综采设备在运行过程中，存在一定的安全风险与隐患。其中，以设备碰撞风险为主，一旦设备出现碰撞问题，会严重降低设备的使用性能，严重情况下，对煤矿开采人员的生命健康造成威胁。现阶段，我国在煤矿用综采设备风险警报方面的研究逐渐成熟。然而，传统综采设备碰撞风险警报方法在实际应用中仍然存在一定的不足，主要体现在警报结果的精度较低，无法及时针对综采设备的运行情况作出动态分析。多传感器能够有效地解决这一问题，通过实时采集综采设备运行的动态数据，获取设备的使用情况与潜在的故障，为风险警报提供良好的数据支持。

技术实现思路

1、本发明为了解决上述问题，提供一种多传感器下煤矿用综采设备碰撞风险警报方法。

2、本发明采取以下技术方案：一种多传感器下煤矿用综采设备碰撞风险警报方法，包括以下步骤，s100：结合综采设备布设的位置信息及角度信息，建立综采设备位姿测量模型，获取综采设备的位姿信息数据；s200：在综采设备上部署多传感器，计算综采设备位姿变化参数；s300：根据位姿变化参数，判断设备是否存在碰撞的趋势；s400：根据碰撞危险度划分碰撞警报等级进行报警。

3、步骤s100的具体过程为，

4、s101：构建设备空间坐标系，在坐标系上设置综采设备的坐标数据，表征设备的姿态角度关系；

5、综采设备的空间坐标点为，其中，表示综采设备表征的坐标系原点；、、分别表示综采设备布设相对设备顶板中心在空间坐标系中的偏转角度，包括俯仰角、横滚角以及偏航角参数，n表示综采设备群中第n台设备；

6、s102：将所有坐标点作为综采设备的空间位姿测量集合，综合考虑煤矿环境条件，设置综采设备直线度测量模型为，其中，，表示综采设备群中第n台设备的直线度信息；表示第n台综采设备在空间坐标系中沿y轴方向的位移量；表示第n台综采设备在空间坐标系中的偏航角。

7、步骤s200的具体过程为，

8、s201：将多传感器通过串口的方式，部署在综采设备上；

9、s202：实时采集综采设备运行的角速度数据；

10、s203：对采集到的角速度数据进行融合处理，获取综采设备的位姿数据；

11、s204：计算综采设备位姿变化相关参数。

12、步骤s204中，计算公式为：

13、

14、其中，q表示综采设备位姿变化参数；q0表示综采设备布设的初始位置参数；q1、q2、q3分别表示综采设备在坐标系中位置变化参数；i表示综采设备等效位移系数；j表示综采设备等效位移向量系数；k表示综采设备的方位系数。

15、步骤s300中，当时，则表明综采设备存在碰撞风险。

16、步骤s400中，根据碰撞危险度划分碰撞警报等级与对应的危险程度如表1：

17、表1综采设备碰撞风险警报等级

18、

19、计算综采设备运行中碰撞风险隶属度函数：

20、

21、其中，u表示综采设备碰撞风险隶属度函数； k0表示综采设备碰撞风险门限值； k为综采设备与障碍物之间的距离和综采设备俯视面最长边的长度之比，将综采设备碰撞风险隶属度函数计算结果与表1中的碰撞危险度进行对比，根据对应的危险程度结果，作出风险警报。

22、与现有技术相比，本发明为了减少煤矿用综采设备碰撞的事故，解决无法及时对潜在的安全风险与安全隐患作出预警的问题，引入多传感器，提出了一种新的风险警报方法设计。通过本发明的研究，有效提升了煤矿综采面特征复杂情况下，设备碰撞风险警报的准确率与综采设备的回采率，降低了煤矿开采工程中存在的风险，对我国煤矿开采工程的顺利进行提供了较大的保障，具有重要的促进意义。

技术特征：

1.一种多传感器下煤矿用综采设备碰撞风险警报方法，其特征在于：包括以下步骤，

2.根据权利要求1所述的多传感器下煤矿用综采设备碰撞风险警报方法，其特征在于：所述步骤s100的具体过程为，

3.根据权利要求2所述的多传感器下煤矿用综采设备碰撞风险警报方法，其特征在于：所述步骤s200的具体过程为，

4.根据权利要求3所述的多传感器下煤矿用综采设备碰撞风险警报方法，其特征在于：所述步骤s204中，计算公式为：

5.根据权利要求4所述的多传感器下煤矿用综采设备碰撞风险警报方法，其特征在于：所述步骤s300中，当时，则表明综采设备存在碰撞风险。

6.根据权利要求5所述的多传感器下煤矿用综采设备碰撞风险警报方法，其特征在于：所述步骤s400中，根据碰撞危险度划分碰撞警报等级与对应的危险程度如表1：

技术总结
本发明属于煤矿设备报警技术领域，具体是一种多传感器下煤矿用综采设备碰撞风险警报方法。包括以下步骤，S100：结合综采设备布设的位置信息及角度信息，建立综采设备位姿测量模型，获取综采设备的位姿信息数据；S200：在综采设备上部署多传感器，计算综采设备位姿变化参数；S300：根据位姿变化参数，判断设备是否存在碰撞的趋势；S400：根据碰撞危险度划分碰撞警报等级进行报警。本发明有效提升了煤矿综采面特征复杂情况下，设备碰撞风险警报的准确率与综采设备的回采率。

技术研发人员：卢志琦,马天洲,赵鹏程,赵海兴,李宏伟,代立明,刘希望,范三程,高江涛,康彦平,李宝修,冯璐,岳超琦,高春,杨乐
受保护的技术使用者：中国煤炭科工集团太原研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16