專(zhuān)利名稱(chēng)：采煤機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種采煤機(jī)的監(jiān)控方法及系統(tǒng)，特別是ー種采煤機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
采煤機(jī)是煤礦必需的生產(chǎn)設(shè)備。目前的機(jī)械化開(kāi)采過(guò)程中，礦エ勞動(dòng)強(qiáng)度大、安全性差、生產(chǎn)率低。因此采煤信息化和自動(dòng)化是煤礦エ業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)。目前研究的各種采煤機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，主要研究?jī)?nèi)容側(cè)重于信息的傳輸網(wǎng)絡(luò)和監(jiān)控主機(jī)上監(jiān)控軟件的研究，但實(shí)際上，要真正實(shí)現(xiàn)采煤機(jī)的遠(yuǎn)程監(jiān)控，關(guān)鍵是采煤機(jī)エ礦信息的獲取，采煤機(jī)エ礦信息除了傳統(tǒng)的水溫、油溫、油壓、電流、振動(dòng)等常規(guī)參數(shù)外，最關(guān)鍵的參數(shù)還需要掌握采煤機(jī)的移動(dòng)速度、位置和割煤滾筒速度參數(shù)，這是采煤過(guò)程中實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制的關(guān)鍵信息。但由于采煤工作面煤塵較大，環(huán)境惡劣，目前尚無(wú)較好的方法獲取這些關(guān)鍵信息，嚴(yán)重地影響了采 煤機(jī)控制的信息化和自動(dòng)化發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有采煤機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的不足，提供一種采煤機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控方法及系統(tǒng)，解決檢測(cè)采煤機(jī)運(yùn)行和工作狀態(tài)的關(guān)鍵參數(shù)，實(shí)現(xiàn)采煤機(jī)可靠遠(yuǎn)程監(jiān)控功能的問(wèn)題。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的采煤機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控的系統(tǒng)，它包括機(jī)載控制器、移動(dòng)變送器、旋轉(zhuǎn)變送器、常規(guī)參數(shù)傳感器、多路數(shù)據(jù)控制器、無(wú)線(xiàn)基站、網(wǎng)關(guān)、エ業(yè)以太網(wǎng)和監(jiān)控主機(jī)；移動(dòng)變送器、旋轉(zhuǎn)變送器和常規(guī)參數(shù)傳感器的輸出端接多路數(shù)據(jù)控制器的輸入端，多路數(shù)據(jù)控制器輸出端接機(jī)載控制器輸入端，并與無(wú)線(xiàn)基站采用無(wú)線(xiàn)方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，無(wú)線(xiàn)基站的輸出端接網(wǎng)關(guān)，網(wǎng)關(guān)的輸出端接エ業(yè)以太網(wǎng)，エ業(yè)以太網(wǎng)接監(jiān)控主機(jī)。所述的移動(dòng)變送器由單軸集成加速度傳感器和CAN總線(xiàn)通信電路組成；所述的旋轉(zhuǎn)變送器由單軸集成加速度傳感器和無(wú)線(xiàn)通信電路組成；所述的常規(guī)參數(shù)傳感器包括油溫傳感器、油壓傳感器、水溫傳感器、水壓傳感器、電流傳感器、電壓傳感器和振動(dòng)傳感器。所述的移動(dòng)變送器采用單軸加速度檢測(cè)，安裝在采煤機(jī)機(jī)身，通過(guò)加速度參數(shù)，計(jì)算得到采煤機(jī)的移動(dòng)速度，并由此確定采煤機(jī)的位置。所述的旋轉(zhuǎn)變送器采用單軸加速度檢測(cè)，安裝在采煤機(jī)割煤滾筒上，通過(guò)滾筒旋轉(zhuǎn)引起的加速度變化，獲取滾筒旋轉(zhuǎn)的速度參數(shù)。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的采煤機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控的方法，移動(dòng)變送器、旋轉(zhuǎn)變送器和采煤機(jī)常規(guī)エ礦參數(shù)傳感器采集的信號(hào)傳輸至多路數(shù)據(jù)控制器，多路數(shù)據(jù)控制器將采集的信號(hào)通過(guò)無(wú)線(xiàn)方式發(fā)給遠(yuǎn)距離的無(wú)線(xiàn)基站，無(wú)線(xiàn)基站將接收到的采煤機(jī)エ礦信息發(fā)送至網(wǎng)關(guān)，網(wǎng)關(guān)將接收的信號(hào)通過(guò)エ業(yè)以太網(wǎng)傳輸至地面監(jiān)控主機(jī)，完成采煤機(jī)エ礦信息的監(jiān)測(cè)；監(jiān)控主機(jī)發(fā)出的控制指令通過(guò)エ業(yè)以太網(wǎng)傳輸至網(wǎng)關(guān)，網(wǎng)關(guān)將控制指令傳輸至無(wú)線(xiàn)基站，無(wú)線(xiàn)基站將控制指令發(fā)送至多路數(shù)據(jù)控制器，多路數(shù)據(jù)控制器將接收的控制指令傳輸至機(jī)載控制器，機(jī)載控制器執(zhí)行控制指令，完成采煤機(jī)的遠(yuǎn)程控制。有益效果，由于采用了上述方案，獲取采煤機(jī)運(yùn)行的エ礦信息，輸入到多路數(shù)據(jù)控制器；所述的多路數(shù)據(jù)控制器具有多路數(shù)據(jù)雙向傳輸功能，通信方式具有無(wú)線(xiàn)收發(fā)和總線(xiàn)輸入輸出功能，可以輸入采煤機(jī)的各種エ礦信息，通過(guò)無(wú)線(xiàn)發(fā)送至遠(yuǎn)距離的無(wú)線(xiàn)基站，也可以無(wú)線(xiàn)接收無(wú)線(xiàn)基站發(fā)來(lái)的控制指令，輸出至機(jī)載控制器執(zhí)行采煤機(jī)的控制；所述的無(wú)線(xiàn)基站能夠接收采煤機(jī)的エ礦信息和地面發(fā)送的控制指令，并將采煤機(jī)エ礦信息傳輸至網(wǎng)關(guān)，將地面的控制指令發(fā)送至多路數(shù)據(jù)控制器；所述的網(wǎng)關(guān)主要完成無(wú)線(xiàn)信號(hào)與エ業(yè)以太網(wǎng)的接入功能，可以將地面監(jiān)控主機(jī)通過(guò)エ業(yè)以太網(wǎng)傳輸?shù)目刂浦噶畎l(fā)給無(wú)線(xiàn)基站，并可將無(wú)線(xiàn)基站發(fā)來(lái)的采煤機(jī)エ礦信息傳輸至エ業(yè)以太網(wǎng)；所述的エ業(yè)以太網(wǎng)主要完成礦井信號(hào)到地面信號(hào)的雙向傳輸功能；所述地面監(jiān)控主機(jī)可以實(shí)時(shí)顯示采煤機(jī)的エ礦信息，并可保存歷史數(shù)據(jù)，同時(shí)也可以發(fā)出控制指令，實(shí)現(xiàn)采煤機(jī)的遠(yuǎn)程控制；所述的機(jī)載控制器可以接收控制指令，完成地面監(jiān)控主機(jī)要求的控制任務(wù)，同時(shí)也具有基本的自動(dòng)控制和故障保護(hù)控制功能。解決了檢測(cè)采煤機(jī)運(yùn)行和工作狀態(tài)的關(guān)鍵參數(shù)，實(shí)現(xiàn)采煤機(jī)可靠遠(yuǎn)程監(jiān)控功 能的問(wèn)題，達(dá)到了本發(fā)明的目的。優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明中采用移動(dòng)變送器可同時(shí)獲取采煤機(jī)的移動(dòng)速度和位置參數(shù)，采用旋轉(zhuǎn)變送器可獲取采煤機(jī)割煤滾筒速度參數(shù)，這兩種變送器均為集成封裝器件，不需與外部環(huán)境接觸，適應(yīng)煤塵、振動(dòng)、碰砸等礦井采煤惡劣環(huán)境中使用，為采煤機(jī)的遠(yuǎn)程監(jiān)控提供了最關(guān)鍵的信息。


圖I是本發(fā)明的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框 圖2為本發(fā)明移動(dòng)變送器原理框 圖3為本發(fā)明移動(dòng)變送器結(jié)構(gòu) 圖4為本發(fā)明旋轉(zhuǎn)變送器的原理 圖5為本發(fā)明旋轉(zhuǎn)變送器的滾筒背面安裝位置 圖6為本發(fā)明旋轉(zhuǎn)變送器的滾筒側(cè)面安裝位置 圖7為本發(fā)明旋轉(zhuǎn)變送器的工作波形圖。圖中，I、機(jī)載控制器、2、移動(dòng)變送器；3、旋轉(zhuǎn)變送器；4、常規(guī)參數(shù)傳感器；5、多路數(shù)據(jù)控制器；6、無(wú)線(xiàn)基站；7、網(wǎng)關(guān)；8、エ業(yè)以太網(wǎng)；9、監(jiān)控主機(jī)；10、采煤機(jī)機(jī)身；11、割煤搖臂；12、割煤滾筒。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例I :在圖I中，本發(fā)明采煤機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。采煤機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)包括機(jī)載控制器I、移動(dòng)變送器2、旋轉(zhuǎn)變送器3、常規(guī)參數(shù)傳感器4、多路數(shù)據(jù)控制器5、無(wú)線(xiàn)基站6、網(wǎng)關(guān)7、エ業(yè)以太網(wǎng)8和監(jiān)控主機(jī)9。移動(dòng)變送器2、旋轉(zhuǎn)變送器3和常規(guī)參數(shù)傳感器4的輸出端接多路數(shù)據(jù)控制器5的輸入端，多路數(shù)據(jù)控制器5輸出端接機(jī)載控制器I輸入端，并與無(wú)線(xiàn)基站6采用無(wú)線(xiàn)方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，無(wú)線(xiàn)基站6的輸出端接網(wǎng)關(guān)7，網(wǎng)關(guān)7的輸出端接エ業(yè)以太網(wǎng)8，エ業(yè)以太網(wǎng)接監(jiān)控主機(jī)9。所述的移動(dòng)變送器由單軸集成加速度傳感器和CAN總線(xiàn)通信電路組成；所述的旋轉(zhuǎn)變送器由單軸集成加速度傳感器和無(wú)線(xiàn)通信電路組成；所述的常規(guī)參數(shù)傳感器包括油溫傳感器、油壓傳感器、水溫傳感器、水壓傳感器、電流傳感器、電壓傳感器和振動(dòng)傳感器。所述的移動(dòng)變送器2采用單軸加速度檢測(cè)，安裝在采煤機(jī)機(jī)身10，通過(guò)加速度參數(shù)，計(jì)算得到采煤機(jī)的移動(dòng)速度，并由此確定采煤機(jī)的位置。所述的旋轉(zhuǎn)變送器3采用單軸加速度檢測(cè)，安裝在采煤機(jī)割煤滾筒12上，通過(guò)滾筒旋轉(zhuǎn)引起的加速度變化，獲取滾筒旋轉(zhuǎn)的速度參數(shù)。通過(guò)移動(dòng)變送器2和旋轉(zhuǎn)變送器3，可以分別獲得采煤機(jī)運(yùn)行速度、采煤機(jī)的位置和采煤機(jī)割煤滾筒的速度等主要參數(shù)，加上常規(guī)參數(shù)傳感器4的數(shù)據(jù)，通過(guò)多路數(shù)據(jù)控制器5將采集的采煤機(jī)各種エ礦信息，通過(guò)無(wú)線(xiàn)發(fā)送至無(wú)線(xiàn)基站6，再通過(guò)網(wǎng)關(guān)7和エ業(yè)以太網(wǎng)8將信號(hào)傳輸至地面監(jiān)控主機(jī)9，完成采煤機(jī)的監(jiān)測(cè)，監(jiān)控主機(jī)的控制指令可以通過(guò)相同的路徑傳輸至多路數(shù)據(jù)控制器5，多路數(shù)據(jù)控制器5將控制指令傳輸至機(jī)載控制器1，完成采煤機(jī)的遠(yuǎn)程控制。
圖2是移動(dòng)變送器的原理框圖和安裝示意圖。移動(dòng)變送器由單軸集成加速度傳感器和CAN總線(xiàn)通信電路組成，移動(dòng)變送器將獲取的加速度參數(shù)通過(guò)CAN總線(xiàn)通信電路傳輸至多路數(shù)據(jù)控制器，最終通過(guò)無(wú)線(xiàn)和有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)傳輸至地面監(jiān)控主機(jī)進(jìn)行處理，獲得采煤機(jī)的運(yùn)行速度和位置信號(hào)。通過(guò)移動(dòng)變送器采集的信號(hào)獲取采煤機(jī)移動(dòng)速度和位置參數(shù)的エ作原理是
設(shè)采煤機(jī)的行走路徑為X軸，初始位置為采煤工作面的一端，即x=0。采煤機(jī)在運(yùn)行行走過(guò)程中，移動(dòng)變送器中加速度傳感器獲得采煤機(jī)移動(dòng)的加速度信號(hào)α，由此可以計(jì)算出行走t時(shí)間的距離X和行走速度V。即v^a-i
X = -Ofi2
由此可以得到并實(shí)時(shí)顯示采煤機(jī)的移動(dòng)速度和位置。圖3是移動(dòng)變送器的安裝示意圖，移動(dòng)變送器安裝在采煤機(jī)機(jī)身10上，并使加速度的敏感軸向與采煤機(jī)移動(dòng)方向一致。為了移動(dòng)變送器的防塵和防砸，移動(dòng)變送器實(shí)際可以安裝在采煤機(jī)機(jī)身的電控箱內(nèi)，與外部不接觸。圖4、圖5、圖6和圖7是旋轉(zhuǎn)變送器的原理圖、安裝示意圖及工作波形圖。圖4中旋轉(zhuǎn)變送器由單軸集成加速度傳感器和無(wú)線(xiàn)通信電路組成；圖5為安裝位置，在割煤滾筒12的背面，并靠近圓形滾筒的圓周邊上，封裝在內(nèi)部，與外部環(huán)境不接觸。旋轉(zhuǎn)變送器3將獲取的加速度參數(shù)通過(guò)無(wú)線(xiàn)通信電路傳輸至多路數(shù)據(jù)控制器，最終通過(guò)無(wú)線(xiàn)和有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)傳輸至地面監(jiān)控主機(jī)進(jìn)行處理，獲得采煤機(jī)的割煤滾筒的旋轉(zhuǎn)速度參數(shù)。旋轉(zhuǎn)變送器獲取滾筒旋轉(zhuǎn)速度的工作原理是假設(shè)滾筒以速度η按順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)變送器的安裝使加速度敏感軸為垂直方向，距離滾筒中心距離為R，t=0吋，旋轉(zhuǎn)變送器的位置，旋轉(zhuǎn)變送器的速度垂直向下，為最大；當(dāng)滾筒旋轉(zhuǎn)時(shí)，旋轉(zhuǎn)變送器的速度不垂直，速度垂直方向分量減小，速度的減小變化使加速度變負(fù)值，直到t=ti，旋轉(zhuǎn)變送器的速度方向?yàn)闄M軸方向，速度的垂直分量為零；在t=^至t=t2期間，滾筒旋轉(zhuǎn)速度的垂直分量絕對(duì)值增大，但與加速度敏感方向相反，因此加速度仍為負(fù)值；在t=t2至t=t3期間,滾筒旋轉(zhuǎn)速度的垂直分量絕對(duì)值逐漸減小，由于與加速度敏感方向相反，因此加速度為正值；在最后四分之一周的旋轉(zhuǎn)中，滾筒旋轉(zhuǎn)速度的垂直分量絕對(duì)值逐漸増大，與加速度敏感方向相同，加速度仍為正值。在滾筒旋轉(zhuǎn)中任意時(shí)間t的變送器速度和加速度的計(jì)算關(guān)系為
變送器的線(xiàn)性速度V為
權(quán)利要求
1.一種采煤機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)包括機(jī)載控制器、移動(dòng)變送器、旋轉(zhuǎn)變送器、常規(guī)參數(shù)傳感器、多路數(shù)據(jù)控制器、無(wú)線(xiàn)基站、網(wǎng)關(guān)、エ業(yè)以太網(wǎng)和監(jiān)控主機(jī)；移動(dòng)變送器、旋轉(zhuǎn)變送器和常規(guī)參數(shù)傳感器的輸出端接多路數(shù)據(jù)控制器的輸入端，多路數(shù)據(jù)控制器輸出端接機(jī)載控制器，并通過(guò)無(wú)線(xiàn)方式與無(wú)線(xiàn)基站進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)傳輸，無(wú)線(xiàn)基站的輸出端接網(wǎng)關(guān)，網(wǎng)關(guān)的輸出端接エ業(yè)以太網(wǎng)，エ業(yè)以太網(wǎng)接監(jiān)控主機(jī)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的采煤機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述的移動(dòng)變送器采用單軸加速度檢測(cè)，安裝在采煤機(jī)機(jī)身，通過(guò)加速度參數(shù)，計(jì)算得到采煤機(jī)的移動(dòng)速度，并由此確定采煤機(jī)的位置。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的采煤機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述的旋轉(zhuǎn)變送器采用單軸加速度檢測(cè)，安裝在采煤機(jī)割煤滾筒上，通過(guò)滾筒旋轉(zhuǎn)引起的加速度變化，獲取滾筒旋轉(zhuǎn)的速度參數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的采煤機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述的移動(dòng)變送器由單軸集成加速度傳感器和CAN總線(xiàn)通信電路組成；所述的旋轉(zhuǎn)變送器由單軸集成加速度傳感器和無(wú)線(xiàn)通信電路組成；所述的常規(guī)參數(shù)傳感器包括油溫傳感器、油壓傳感器、水溫傳感器、水壓傳感器、電流傳感器、電壓傳感器和振動(dòng)傳感器。
5.ー種采煤機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控方法，其特征在于移動(dòng)變送器、旋轉(zhuǎn)變送器和采煤機(jī)常規(guī)エ礦參數(shù)傳感器采集的信號(hào)傳輸至多路數(shù)據(jù)控制器，多路數(shù)據(jù)控制器將采集的信號(hào)通過(guò)無(wú)線(xiàn)方式發(fā)給遠(yuǎn)距離的無(wú)線(xiàn)基站，無(wú)線(xiàn)基站將接收到的采煤機(jī)エ礦信息發(fā)送至網(wǎng)關(guān)，網(wǎng)關(guān)將接收的信號(hào)通過(guò)エ業(yè)以太網(wǎng)傳輸至地面監(jiān)控主機(jī)，完成采煤機(jī)エ礦信息的監(jiān)測(cè)；監(jiān)控主機(jī)發(fā)出的控制指令通過(guò)エ業(yè)以太網(wǎng)傳輸至網(wǎng)關(guān)，網(wǎng)關(guān)將控制指令傳輸至無(wú)線(xiàn)基站，無(wú)線(xiàn)基站將控制指令發(fā)送至多路數(shù)據(jù)控制器，多路數(shù)據(jù)控制器將接收的控制指令傳輸至機(jī)載控制器，機(jī)載控制器執(zhí)行控制指令，完成采煤機(jī)的遠(yuǎn)程控制。
全文摘要
一種采煤機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控方法及系統(tǒng)，屬于采煤機(jī)的監(jiān)控方法及系統(tǒng)。包括機(jī)載控制器，移動(dòng)變送器，旋轉(zhuǎn)變送器，常規(guī)參數(shù)傳感器，多路數(shù)據(jù)控制器，無(wú)線(xiàn)基站，網(wǎng)關(guān)，工業(yè)以太網(wǎng)和監(jiān)控主機(jī)。移動(dòng)變送器能夠在煤塵環(huán)境中獲取采煤機(jī)位置信息及移動(dòng)速度參數(shù)；通過(guò)旋轉(zhuǎn)變送器可以獲取割煤滾筒的旋轉(zhuǎn)速度；通過(guò)多路數(shù)據(jù)控制器采集采煤機(jī)各種工礦參數(shù)，并通過(guò)無(wú)線(xiàn)基站和工業(yè)以太網(wǎng)傳輸至地面監(jiān)控主機(jī)，配合機(jī)載控制器，實(shí)現(xiàn)采煤機(jī)的遠(yuǎn)程監(jiān)控。優(yōu)點(diǎn)采用移動(dòng)變送器可同時(shí)獲取采煤機(jī)的移動(dòng)速度和位置參數(shù)，采用旋轉(zhuǎn)變送器可獲取采煤機(jī)割煤滾筒速度參數(shù)，適應(yīng)煤塵、振動(dòng)、碰砸等礦井采煤惡劣環(huán)境中使用，為礦井采煤的自動(dòng)化和信息化提供技術(shù)保障及最關(guān)鍵的信息。
文檔編號(hào)E21C35/22GK102865075SQ201210376349
公開(kāi)日2013年1月9日 申請(qǐng)日期2012年10月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月8日
發(fā)明者童敏明, 童紫原, 李猛 申請(qǐng)人:中國(guó)礦業(yè)大學(xué)