CN105259549A - 一种基于超窄脉冲技术的采煤机位置监测装置 - Google Patents
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Abstract
一种基于超窄脉冲技术的采煤机位置监测装置，包括定位基站、定位标签，所述定位基站发送超窄脉冲电磁波信号；所述定位标签设置在采煤机上，接收所述超窄脉冲电磁波信号并反馈给所述定位标签。本发明规避了目前无线定位采煤机位置依靠“接收信号强弱来预估距离”的技术上“信号反射吸收、多径衰落、场强阻隔”等缺陷，解决了煤矿井下恶劣环境下采煤机位置检测的问题；使井下采煤机定位的精度达到10cm级，不受支架间距影响，消除了***误差；定位装置原理抗干扰性强，覆盖范围宽。
Description
技术领域
本发明涉及一种采煤机的位置监测装置，尤其涉及一种使用超窄脉冲实现采煤机定位的采煤机位置监测装置。
背景技术
随着采煤技术的不断进步，我国煤矿向数字化和高度自动化发展。在综采工作面跟机自动化过程中，采煤机的位置状态监测是一个非常重要的环节，只有在支架控制单元确认采煤机所处位置后，控制***才能根据获得的位置信息，执行相应的跟机自动化动作序列，实现支架的联动，因此采煤机位置监测装置的研究十分重要。
目前该***实现采煤机位置的方式大致分为2种，分别是无线通讯采煤机位置计数检测方式和红外线检测方式。
无线通讯采煤机位置监测方案一般是结合采煤机行走箱编码器，将编码器信号通过无线信道发送出来，然后计算得出采煤机位置信息。其缺点是传感器安装难度较大，安装精确地要求过高，对采煤机行走箱编码器依赖较大。
红外线采煤机位置监测***在采煤机上安装红外线发射器和支架上安装红外接收器两部分组成，当发射器正对的接收器收到红外线信号后，接收器将信号转发给支架控制器，由支架控制器对信号进行处理，得到采煤机位置信息。其缺点是每个液压支架都要安装红外接收器，并且采煤机位置信息精度较低，维护量较大。
在现有技术中，ZL201120365140公开了一种采煤机位置监测装置，包括发射机和接收机，发射机安装在采煤机上，接收机安装在液压支架上，发射机包括发射机处理器、采煤机位置监测传感器、磁铁圆盘、校正***和第一天线，采煤机位置监测传感器、校正***和第一天线分别与发射机处理器相连，磁铁圆盘连接有电机和减速器，可在电机的带动下旋转，磁铁圆盘上设置有多个磁珠，磁珠沿磁铁圆盘的圆周均匀布置，采煤机位置监测传感器对准磁铁圆盘上布置磁珠的圆周；接收机包括接收机处理器和第二天线，第二天线连接接收机处理器，接收机处理器连接液压支架的支架控制器；发射机和所述接收机可通过第一天线和第二天线进行无线通讯；该方案中需要关联采煤机的行走箱齿轮，磁铁圆盘与采煤机位置监测传感器的安装相对位置要求精度较高，其中的发射装置需采煤机不间断独立供电，运行过程中误差积累需校正***消除，导致在到达校正***之前存在误差。ZL200810195537公开了一种一种综采面采煤机位置检测装置，由红外发射器和红外接收器组成，红外发射器由电源处理模块、控制单元、信号调制模块、发射模块和RS485通讯模块组成，发射模块分别于信号调制模块和控制单元相连，在信号调制模块和控制单元共同控制下发送数据：红外接收器由电源处理模块、控制单元、两个红外接收模块、DAC输出模块和RS485通讯模块组成，红外接收模块与控制单元相连，红外接收模块把接收到的数据进行处理后传送给控制单元。接收器配合液压支架控制器可实现支架与采煤机的跟机自动化，提高生产效率，减少支架的误动作，提高***的可靠性，实现采煤机无盲区精确定位；但该方案中需要每个支架安装红外接收器，安装成本较高，且其通过接收的红外信号强弱进行分析，得出采煤机位置信息，但是由于液压支架的架间距固定存在，单纯靠接收信号的强弱判断煤机位置，只能定性，不能定量，存在固有误差，同时红外信号易受到障碍物及井下煤尘环境影响，具有一定的局限性。
发明内容
为解决上述问题，本发明提出一种基于超窄脉冲技术的采煤机位置监测装置，包括定位基站、定位标签，所述定位基站发送超窄脉冲电磁波信号；所述定位标签设置在采煤机上，接收所述超窄脉冲电磁波信号并反馈给所述定位标签。
优选所述定位基站设置在工作面液压支架上。
优选所述定位基站有两个，分别设置在工作面的两个端头液压支架上。
优选还设置有另外的定位基站，任意两个相邻定位基站之间的距离不大于100m。
优选每个定位基站具有唯一的标示。
优选所述定位基站与液压支架的支架控制装置相连。
本发明规避了目前无线定位采煤机位置依靠“接收信号强弱来预估距离”的技术上“信号反射吸收、多径衰落、场强阻隔”等缺陷，解决了煤矿井下恶劣环境下采煤机位置检测的问题；使井下采煤机定位的精度达到10cm级，不受支架间距影响，消除了***误差；定位装置原理抗干扰性强，覆盖范围宽。
附图说明
附图1为本发明所采煤机位置监测***的结构示意图。
附图标记如下：
1-定位基站；2-定位标签；3-液压支架；4-采煤机；5-支架控制装置；6-顺槽主机；7-综采工作面。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步的详细描述。
参见附图1，一种基于超窄脉冲技术的采煤机位置监测装置，通过在采煤机机身上安装定位标签和在液压支架上安装定位基站、支架控制装置，以及顺槽主控计算机实现综采工作面的采煤机位置检测功能。
定位标签装置安装在采煤机机身上，用于接收定位基站装置发送出来的超窄脉冲电磁波信号，并反馈给定位基站装置。超窄脉冲是指用纳秒、皮秒甚至飞秒的极窄脉冲，由于其脉冲宽度极窄，所以带宽极宽，因此定位精度和分辨率极高，抗干扰能力极强。
定位基站装置与液压支架控制装置连接，用于发送超窄脉冲电磁波信号，并接收定位标签反馈的超窄脉冲电磁波信号。定位基站装置需在工作面两个端头各安装一个，此外为保证定位的精度，还可以沿综采工作面每间隔不大于100米距离安装一个。定位基站装置与液压支架控制装置相连接，二者之间可进行数据通讯。每个定位基站均有唯一标识，每个定位基站根据发出的超窄脉冲信号和定位标签反馈信号的时间差进行计算，电磁波脉冲传播1纳秒进行30厘米，定位基站根据自身发出的超窄电磁波频谱带宽计算电磁波飞行时间，能够达到10cm级的超高精度定位。基站将定位到的数据信息发送给液压支架控制装置。
液压支架控制装置用于计算和转发定位基站的数据，并将数据上报给顺槽主控计算机。液压支架控制装置根据收到的定位基站数据、工作面长度数据、单个支架宽度数据，通过软件算法得出最终采煤机的位置信息。
顺槽主控计算机根据多个定位基站的测量对工作面报送的采煤机位置信息进行记录存储和冗佘处理。当顺槽主控计算机接收到定位基站的数据时，使用上述同样的算法进行计算得出采煤机位置备份信息。采煤机位置备份信息仅用于和支架控制装置报送的采煤机位置信息进行校验。当工作面支架控制装置报送的采煤机位置信息出现丢失或者不连续时，顺槽主控计算机下发采煤机位置备份信息，进行冗余处理。
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)
1.一种基于超窄脉冲技术的采煤机位置监测装置，包括定位基站、定位标签，其特征在于：
所述定位基站发送超窄脉冲电磁波信号；
所述定位标签设置在采煤机上，接收所述超窄脉冲电磁波信号并反馈给所述定位标签。
2.如权利要求1所述的基于超窄脉冲技术的采煤机位置监测装置，其特征在于：所述定位基站设置在工作面液压支架上。
3.如权利要求2所述的基于超窄脉冲技术的采煤机位置监测装置，其特征在于：所述定位基站有两个，分别设置在工作面的两个端头液压支架上。
4.如权利要求3所述的基于超窄脉冲技术的采煤机位置监测装置，其特征在于：还设置有另外的定位基站，任意两个相邻定位基站之间的距离不大于100m。
5.如权利要求4所述的基于超窄脉冲技术的采煤机位置监测装置，其特征在于：每个定位基站具有唯一的标示。
6.如权利要求1-5任一所述的基于超窄脉冲技术的采煤机位置监测装置，其特征在于：所述定位基站与液压支架的支架控制装置相连。
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