CN102352763A - 一种具有无线通信功能的工作面液压支架控制装置 - Google Patents

Abstract

一种具有无线通信功能的工作面液压支架控制装置，包括支架控制器、采煤机位置无线发射器、液压支架姿态检测装置、刮板运输机姿态检测装置和支架遥控器，支架控制器安装在液压支架上，包括一个第一无线通信模块，第一无线通信模块仅有一个具有无线通信功能无线通信端口；采煤机位置无线发射器设置在采煤机上，液压支架姿态检测装置设置在液压支架上，刮板运输机姿态检测装置设置在刮板运输机上，支架遥控器为手持式，可沿工作面移动；采煤机位置无线发射器、液压支架姿态检测装置、刮板运输机姿态检测装置和支架遥控器各具有一个第二无线通信模块，多个第二无线通信模块可分别与第一无线通信模块通过无线通信端口进行数据通讯。

Description

一种具有无线通信功能的工作面液压支架控制装置

技术领域

本发明涉及一种具有无线通信功能的工作面支架控制装置，用于煤矿井下的综采工作面上的液压支架的控制装置，是一种用于控制液压支架动作和与其它液压支架联络的电子装置，可以仅通过支架控制器的一个无线端口，就可以实现采煤机位置检测、刮板运输机姿态检测、液压支架姿态检测和液压支架的遥控等多种功能。

背景技术

液压支架是井下采掘的重要设备，采用支架电液控制***可以降低操作人员的劳动强度，提高煤矿生产效率，实现煤矿的无人化开采，由于液压支架架型较多，伴随着工作面自动化程度的不断提高，支架控制***需要检测设备状态信息多元化、多样化数量不等的传感元件，但目前的支架控制装置都采用固定模式和固定数量的电气接口，对于不同类型工作面的自动化需求，支架控制装置的资源不能得到很好的匹配，有些功能不能满足，但有些资源功能闲置，造成资源浪费，增加了设备成本。

发明内容

为了能够满足各种架型液压支架的自动化控制功能需求，提高支架控制装置资源利用率，方便设备维修，本发明提出一种具有无线通信功能的工作面支架控制装置，所述支架控制装置包括：支架控制器、采煤机位置发送器、三维陀螺仪和支架遥控器。

本发明的目的是这样实现的：一种具有无线通信功能的工作面支架控制装置包括：支架控制器、采煤机位置发射器、三维陀螺仪和支架遥控器。通过对采煤机位置、刮板运输机姿态检测和液压支架姿态检测，以及支架遥控等不同功能划分，将其工作范围、时间、动作区域和操作区域等进行分析，将时间和空间上不会重叠的，对支架控制器需要通过与配套设备进行数据交换获取相关信息的通道进行梳理，使支架控制器采用单一接口就可以将各种应用功能集成在一起，并将配套的传感器采用相同的通信方式与支架控制器建立链接，实现其相应的功能。所述支架控制器、采煤机位置发射器、三维陀螺仪和支架遥控器都具有一个无线通信模块，并且具有各自不同的ID号，各设备可以通过其无线通信模块，按照各自不同的ID号实现设备之间的相互通信。采煤机位置发射器安装在采煤机机身中部，通过调节并固定发射功率，与工作面液压支架上安装的2-3个支架控制器进行数据通信，并通过计算可以确定采煤机位置；用于刮板运输机姿态检测的三维陀螺仪安装在刮板运输机上，与刮板运输机对应的液压支架上安装的支架控制器进行无线通信；用于液压支架姿态检测的三维陀螺仪安装在液压支架的掩护梁上，与本架的支架控制器进行无线通信；用于支架遥控的支架遥控器由操作人员手持在工作面与最近一架的支架控制器进行无线通信，实现支架的动作控制。以上所有操作均通过支架控制器的一个无线通信接口实现支架控制器与其配套的传感器或支架遥控器进行数据通信。

具体技术方案如下：

一种具有无线通信功能的工作面液压支架控制装置，包括支架控制器、采煤机位置无线发射器、液压支架姿态检测装置、刮板运输机姿态检测装置和支架遥控器，所述支架控制器安装在液压支架上，包括一个第一无线通信模块，所述第一无线通信模块仅有一个具有无线通信功能无线通信端口；所述采煤机位置无线发射器设置在采煤机上，所述液压支架姿态检测装置设置在液压支架上，所述刮板运输机姿态检测装置设置在刮板运输机上，所述支架遥控器为手持式，可沿工作面移动；所述采煤机位置无线发射器、所述液压支架姿态检测装置、所述刮板运输机姿态检测装置和所述支架遥控器各具有一个第二无线通信模块，多个所述第二无线通信模块可分别与所述第一无线通信模块通过所述无线通信端口进行数据通讯。

优选每个所述第二无线通信模块分别具有不同的ID号。

优选所述采煤机位置无线发射器安装在采煤机机身上，采煤机位置无线发射器可以以一定的发射功率向外发射无线信号，所述发射功率的大小可调，以保证有2-3个支架控制器可以接收到采煤机无线发射器发送的无线信号。

优选所述刮板运输机姿态检测装置包括第一无线三维陀螺仪，所述第一无线三维陀螺仪安装在刮板运输机上，所述刮板运输机每节溜槽的宽度与一架液压支架的宽度一致，溜槽与液压支架一一对应，每节溜槽配置一台第一无线三维陀螺仪，可与对应液压支架的支架控制器进行无线通信，支架控制器发出刮板运输机姿态读取命令，对应的第一无线三维陀螺仪回送刮板运输机的运行姿态数据。

优选所述液压支架姿态检测装置包括第二无线三维陀螺仪，所述第二无线三维陀螺仪安装在液压支架的顶梁、掩护梁和连杆上，可与其液压支架的支架控制器进行无线通信，支架控制器发出液压支架姿态读取命令，对应的第二无线三维陀螺仪回送本架液压支架的运行姿态数据。

优选所述支架遥控器由操作人员手持在工作面对液压支架实施液压支架动作遥控，所述支架遥控器通过对其发射功率大小的控制实现其只能与操作人员所在的液压支架的支架控制器进行无线通信，并可对操作人员所在的液压支架的支架控制器实施动作闭锁控制，以保证操作人员的安全。

本发明产生的有益效果是：可以通过支架控制器的一个无线通信端口与多个配接设备进行无线通信、设备互联，分时段、分区域独享支架控制器的无线通信资源，实现了采煤机位置检测、刮板运输机姿态检测和液压支架姿态检测，通过支架遥控器实现支架的动作控制等多种不同的应用，提高了设备资源的利用率。减少了支架控制器与其配接设备的电缆连接器，简化了***，减低了成本，提高了***可靠性。

附图说明

附图1为本发明所述支架控制装置的结构示意图。

附图标记如下：

1-工作面；2-采煤机；3-液压支架；4-刮板运输机；5-溜槽；6-刮板运输机姿态检测装置(第一无线三维陀螺仪)；7-采煤机位置无线发射器；8-支架控制器；9-液压支架姿态检测装置(第二无线三维陀螺仪)；10-支架遥控器。

具体实施方式

参见附图1，一种具有无线通信功能的工作面液压支架控制装置，包括支架控制器、采煤机位置无线发射器、液压支架姿态检测装置、刮板运输机姿态检测装置和支架遥控器，所述支架控制器安装在液压支架上，包括一个第一无线通信模块，所述无线通信模块仅有一个具有无线通信功能无线通信端口；所述采煤机位置无线发射器设置在采煤机上，所述液压支架姿态检测装置设置在液压支架上，所述刮板运输机姿态检测装置设置在刮板运输机上，所述支架遥控器为手持式，可沿工作面移动；所述采煤机位置无线发射器、所述液压支架姿态检测装置、所述刮板运输机姿态检测装置和所述支架遥控器各具有一个第二无线通信模块，多个所述第二无线通信模块可与所述第一无线通信模块通过所述无线通信端口进行数据通讯，多个所述第二无线通信模块分别具有不同的ID号。

所述的采煤机位置无线发射器具有无线收发模块，通过调节无线收发模块的功率，可与工作面液压支架上安装的2-3台支架控制器建立链接，实现其无线通信，通过计算可以确定采煤机位置，随着采煤机的运动，接收到无线信号的支架控制器也在不断的发生变化，支架电液控制***获取的采煤机位置也在不断的发生着变化。

所述刮板运输机姿态检测装置包括无线三维陀螺仪，所述的无线三维陀螺仪安装在刮板运输机上，三维陀螺仪具有无线收发模块，通过调节无线收发模块的功率，可与其对应的液压支架上安装的支架控制器建立链接，实现其无线通信。这样，刮板运输机与液压支架之间不需要架设电缆连接器，方便有行人通行，如果使用电缆连接器与支架控制器连接将影响行人通行，且电缆较长，不易布置，容易损坏。

所述液压支架姿态检测装置包括无线三维陀螺仪，所述的无线三维陀螺仪安装在液压支架上，三维陀螺仪具有无线收发模块，通过调节无线收发模块的功率，可与本架上安装的支架控制器建立链接，实现其无线通信。这样，支架控制器无需使用电缆连接器与三维陀螺仪连接，必要时，三维陀螺仪可以进行级联，即一个三维陀螺仪可以将其数据送到另一个三维陀螺仪，这样依次传送，最后一个三维陀螺仪将支架姿态检测的所有传感器数据报送到支架控制器进行处理。

刮板运输机姿态检测装置和液压支架姿态检测装置中的无线三维陀螺仪可以选择同一型号，也可以选择不同型号，至少其能满足装置的功能需求即可。使用无线三维陀螺仪进行刮板运输机姿态检测和液压支架姿态检测是本领域的公知常识，在此不予累述。

所述支架遥控器由操作人员手持在工作面移动，支架遥控器内置无线收发模块，通过调节无线收发模块的功率，可与操作人员所在支架的支架控制器建立链接，实现其无线通信，并对该架进行动作闭锁控制，以确保操作人员的安全。这样，方便操作人员操作，操作人员无需在支架控制器上操作，可以就近观察和控制液压支架的各种动作，并保证了离操作人员最近的一架液压支架处于闭锁状态，不会因为误操作等原因产生任何动作，威胁操作人员的人身安全。同时，由于支架遥控器只与最近的一架建立了链接，无线通信的消耗功率降到的最低，延长的支架遥控器的电池的工作时间。

在本实施例中，支架控制器与工作面配套的各种设备无需使用电缆连接器连接，降低了***成本，简化了***，提高了***可靠性。另外，每个支架控制器仅有一个具有无线通信功能的端口，通过该端口可以与其配套的多种传感器进行数据通信，并且在不同的操作区段、时间区段和动作区段配套设备独享支架控制器的无线通信端口资源，提高了支架控制器通信资源的利用率。

无线通信端口的利用可以以以下方式进行：

采煤机位置无线发射器设置在采煤机上，其仅与临近的2-3个支架控制器联系，由于在采煤机附近不会有相关的支架动作，因此，此处的支架控制器的无线接收端口不会接收到支架控制器其他配套设备的无线信号；

只有在支架进行推溜或拉溜时才会改变对应的刮板运输机上的无线三维陀螺仪数据，因此，只有在支架控制器进行液压支架推溜或拉溜动作时，才由支架控制器主动读取刮板运输机上三维陀螺仪的数据，以对刮板运输机实施的推移动作进行闭环控制；

只有在支架进行降柱、升柱和平衡千斤顶等动作时，液压支架上安装的无线三维陀螺仪数据会发生变化，因此，只有在支架进行立柱、平衡千斤顶动作时，才由支架控制器主动读取本架液压支架上三维陀螺仪的数据，以对液压支架的运行姿态进行闭环控制；

通过支架遥控器可以实现液压支架的邻架单动作控制，成组动作控制，并可以启动跟随采煤机的液压支架自动化控制功能，在操作人员进行支架操作过程中，没有其他配套无线设备与支架控制器进行无线通信，支架遥控器可独占支架控制器无线通信通道资源，从而保证了支架遥控的可靠性。

通过上述方式，一个无线通信功能端口可以与其配套的多种传感器进行数据通信，并且在不同的操作区段、时间区段和动作区段配套设备独享支架控制器的无线通信端口资源，有效的提高了支架控制器通信资源的利用率。支架控制器可以通过软件对接受到的信号进行识别，以实现不同的功能。

以上所述，仅为本发明专利较佳的具体实施方式，但本发明专利的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明专利揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明专利的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种具有无线通信功能的工作面液压支架控制装置，其特征在于：包括支架控制器、采煤机位置无线发射器、液压支架姿态检测装置、刮板运输机姿态检测装置和支架遥控器，所述支架控制器安装在液压支架上，包括一个第一无线通信模块，所述第一无线通信模块仅有一个具有无线通信功能的无线通信端口；所述采煤机位置无线发射器设置在采煤机上，所述液压支架姿态检测装置设置在液压支架上，所述刮板运输机姿态检测装置设置在刮板运输机上，所述支架遥控器为手持式，可沿工作面移动；所述采煤机位置无线发射器、所述液压支架姿态检测装置、所述刮板运输机姿态检测装置和所述支架遥控器各具有一个第二无线通信模块，多个所述第二无线通信模块可分别与所述第一无线通信模块通过所述无线通信端口进行数据通讯。

2.根据权利要求1所述的支架控制装置，其特征在于：每个所述第二无线通信模块分别具有不同的ID号。

3.根据权利要求1或2所述的支架控制装置，其特征在于：所述采煤机位置无线发射器安装在采煤机机身上，采煤机位置无线发射器可以以一定的发射功率向外发射无线信号，所述发射功率的大小可调，以保证有2-3个支架控制器可以接收到采煤机无线发射器发送的无线信号。

4.根据权利要求3所述的支架控制装置，其特征在于：所述刮板运输机姿态检测装置包括第一无线三维陀螺仪，所述第一无线三维陀螺仪安装在刮板运输机上，所述刮板运输机每节溜槽的宽度与一架液压支架的宽度一致，溜槽与液压支架一一对应，每节溜槽配置一台第一无线三维陀螺仪，可与对应液压支架的支架控制器进行无线通信，支架控制器发出刮板运输机姿态读取命令，对应的第一无线三维陀螺仪回送刮板运输机的运行姿态数据。

5.根据权利要求4所述的支架控制装置，其特征在于：所述液压支架姿态检测装置包括第二无线三维陀螺仪，所述第二无线三维陀螺仪安装在液压支架的顶梁、掩护梁和连杆上，可与其液压支架的支架控制器进行无线通信，支架控制器发出液压支架姿态读取命令，对应的第二无线三维陀螺仪回送本架液压支架的运行姿态数据。

6.根据权利要求5所述的支架控制装置，其特征在于：所述支架遥控器由操作人员手持在工作面对液压支架实施液压支架动作遥控，所述支架遥控器通过对其发射功率大小的控制实现其只能与操作人员所在的液压支架的支架控制器进行无线通信，并可对操作人员所在的液压支架的支架控制器实施动作闭锁控制，以保证操作人员的安全。