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专利号: 2020101994768
申请人: 中国矿业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于煤矸识别的全综放工作面放煤控制系统,其特征在于:该系统包括若干个采集单元,若干组以太网交换机与处理器,顺槽主控计算机;

每个采集单元包括多个光源探头装置、多通道光开关和光谱仪,所述光源探头装置安装在液压支架后尾梁上,通过继电器与支架控制器连接,所述多通道光开关和光谱仪固定在电液阀控制器下侧,多通道光开关通过光纤分别与光谱仪和光源探头装置连接,同时多通道光开关还通过线缆与光谱仪连接,光源探头装置与控制放煤口的电液阀控制器连接;

光谱仪通过内置的控制口切换多通道光开关实现对多台放顶煤液压支架放煤数据的采集;

所述以太网交换机与处理器设置在顺槽中控室,以太网交换机通过网线与处理器和n个光谱仪连接,每个处理器用于分析来自n个采集单元的数据,处理器通过RS485与顺槽主控计算机连接。

2.根据权利要求1所述系统实现的一种基于煤矸识别的全综放工作面放煤控制方法,其特征在于:包括以下步骤:(1)将综放工作面分割为若干个采集单元,每个采集单元中包括多个光源探头装置、多通道光开关和光谱仪,单个光谱仪通过切换多通道光开关采集综放工作面上多台放顶煤液压支架放煤数据;

(2)在顺槽中控室设置相应数量的以太网交换机与处理器,每个处理器分析来自n个采集单元的数据,并将数据传递至顺槽主控计算机;

(3)系统运行之前,根据系统布置的具体综放工作面特性对处理器中回归模型进行修正,改变用于含矸率分析所使用的标准光谱数据库内容,设置含矸率阈值,同时测试是否所有采集单元都被找到,确保系统可靠稳定后启动系统开始运行;所述综放工作面特性包括煤层分布、放煤工艺;

(4)放煤开始,根据放煤工艺顺槽主控计算机确定直接放煤支架,发送支架序号给支架总控制器并由该直接放煤支架控制器启动对应支架电液比例阀,同时发送DO信号给继电器控制光源探头装置启动;

(5)随着液压支架后尾梁摆动,光源照射到落在刮板输送机的放顶煤上,同时顺槽主控计算机发送动作支架的编号给相应处理器,处理器根据接收到的编号获取该采集单元处的光谱仪IP地址,激活光谱仪并建立通信,利用光谱仪控制多通道光开关切换到给定编号的光纤通道;

(6)光源发射的近红外光束遇到煤矸混合物后反射被探头接收,探头接收到的反射光经光纤传回光谱仪中并在在光谱仪中分析转化为光谱数据,将采集到的光谱数据通过网线定时传给处理器,处理器内置的回归模型根据谱数据生成含矸率;

(7)处理器实时将含矸率数据传给顺槽主控计算机,保存历史数据信息;将光谱数据分析得到的含矸率与根据煤层地理信息判断应有的含矸率阈值进行比较;

(8)当输出刮板输送机上的含矸率超过设定的含矸率阈值,产生警告信息传给顺槽主控计算机,顺槽主控计算机发送信号至放煤控制器使电液阀控制器停止放煤,同时关闭光源探头装置。

3.根据权利要求2所述的一种基于煤矸识别的全综放工作面放煤控制方法,其特征在于:步骤(4)中所述继电器由支架控制器控制,当该支架开始放煤后控制器点亮光源。

4.根据权利要求2所述的一种基于煤矸识别的全综放工作面放煤控制方法,其特征在于:步骤(6)中所述光谱仪先与相应采集单元的以太网交换机通信,在处理器开始读取数据后将光谱数据传输给处理器。

5.根据权利要求2-4任一所述的一种基于煤矸识别的全综放工作面放煤控制方法,其特征在于:步骤(8)中含矸率阈值的设置根据具体综放工作面输入的地理信息确定。