CN114509036B - 液压支架监测装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种矿用机械装置，特别是涉及一种用于综采工作面的液压支架监测装置。本发明的目的是提供一种测量精度更高、不受人为因素影响、成本更低的液压支架监测装置。本发明液压支架监测装置具体包括上部固定机构、位移信息采集模块、倾角信息采集模块、下部固定机构及信息处理显示模块，所述上部固定机构与所述位移信息采集模块、所述倾角信息采集模块相连接，所述下部固定机构与所述位移信息采集模块相连接，所述位移信息采集模块、所述倾角信息采集模块均与所述信息处理显示模块电连接，所述上部固定机构与液压支架的顶板相互平行，所述倾角信息采集模块与所述液压支架的顶板相互平行。

Description

液压支架监测装置
技术领域
本发明涉及一种矿用机械装置，特别是涉及一种用于综采工作面的液压支架监测装置。
背景技术
液压支架是综采工作面的重要设备之一，将液压支架的姿态控制在合理范围内能够有效控制和解决液压支架上串下滑和倾倒的问题，因此液压支架的工作状态和参数对于工作面控制极为重要。目前，常用的方法是通过人工采用机械式测量的方法获得液压支架的工作参数，这种方法存在效率低、误差大，易受人为主观影响、无法实时监测等问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种测量精度更高、不受人为因素影响、成本更低的液压支架监测装置。
为了解决上述技术问题，本申请提供了如下技术方案：
本发明液压支架监测装置，包括上部固定机构、位移信息采集模块、倾角信息采集模块、下部固定机构及信息处理显示模块，所述上部固定机构与所述位移信息采集模块、所述倾角信息采集模块相连接，所述下部固定机构与所述位移信息采集模块相连接，所述位移信息采集模块、所述倾角信息采集模块均与所述信息处理显示模块电连接，所述上部固定机构与液压支架的顶板相互平行，所述倾角信息采集模块与所述液压支架的顶板相互平行。
本发明液压支架监测装置，其中所述位移信息采集模块为位移传感器，所述位移传感器包括位移传感器主体、拉绳，所述拉绳一端与所述位移传感器主体相连接，所述拉绳另一端用于与所述液压支架的底板相连接，所述拉绳适于相对所述位移传感器主体伸缩，所述拉绳与液压支架的活柱相互平行。
本发明液压支架监测装置，其中所述位移传感器还包括拉绳固定环，所述拉伸固定环连接于所述拉绳的与所述液压支架的底板相连接的一端。
本发明液压支架监测装置，还包括壳体，所述倾角信息采集模块设置于所述壳体内，所述上部固定机构、所述下部固定机构及所述信息处理显示模块均设置于所述壳体外，所述位移传感器主体设置于所述壳体内，所述拉绳的与所述液压支架的底板相连接的一端位于所述壳体外。
本发明液压支架监测装置，其中所述位移传感器还包括保护端头，所述保护端头为管状体，所述壳体的下盖上开设有安装孔，所述保护端头设置于所述安装孔处，所述拉绳的与所述液压支架的底板相连接的一端穿过所述保护端头。
本发明液压支架监测装置，其中所述上部固定机构包括固定板、多个第一磁性单元，所述固定板与所述液压支架的顶板相互平行，所述多个第一磁性单元均与所述固定板相互连接，所述多个第一磁性单元均匀间隔排列，所述固定板连接于所述壳体的上盖。
本发明液压支架监测装置，其中所述下部固定机构包括调节扣、绳索、第二磁性单元，所述绳索一端穿过所述调节扣，所述绳索另一端与所述第二磁性单元相连接，所述调节扣用于调节所述绳索的长度并锁定，所述调节扣与所述拉伸固定环相连接，所述第二磁性单元用于连接于所述液压支架的底板上。
本发明液压支架监测装置，还包括电缆快速接头、电缆，所述位移信息采集模块、所述倾角信息采集模块均通过所述电缆快速接头与所述电缆相连接，所述电缆另一端连接所述信息处理显示模块。
本发明液压支架监测装置，其中所述电缆快速接头包括内接头、外接头，所述内接头连接于所述壳体的侧板上，所述内接头部分位于所述壳体内、部分位于所述壳体外，所述外接头套接在所述内接头的位于所述壳体外的部分上，所述内接头与所述位移信息采集模块、所述倾角信息采集模块相连接，所述外接头与所述电缆相连接。
本发明液压支架监测装置，还包括激光测距模块，所述激光测距模块包括激光发射器、信息处理电路板、测距镜头，所述激光发射器、所述信息处理电路板均设置于所述壳体内，所述测距镜头连接于所述壳体的侧壁上，所述测距镜头部分伸出所述壳体外，所述激光发射器位于所述测距镜头后方，所述激光发射器发出的激光束经所述测距镜头后向外投射，所述信息处理电路板与所述信息处理显示模块电连接，向外投射后反射回的所述激光束经所述信息处理电路板处理后得到所述激光测距模块至工作面煤壁之间的倾斜距离，每次割煤前距离为S1，割煤后距离为S2，所述信息处理电路板将S1、S2的值传输至所述信息处理显示模块，所述信息处理显示模块根据L＝a(S2-S1)计算获得割煤厚度L，a＝cosA·cos(C-D)，其中，角度A为所述液压支架X方向的倾角，角度C为所述液压支架Z方向的方向位角，所述角度A、所述角度C均由所述倾角信息采集模块测量所得，所述角度D为工作面走向与正北方向的锐角夹角。
与现有技术相比，本发明液压支架监测装置至少具有以下有益效果：
本发明液压支架监测装置包括位移信息采集模块、倾角信息采集模块，位移信息采集模块能够实时采集液压支架的活柱的伸缩量数据，倾角信息采集模块能够实时采集液压支架的顶板的倾角数据，因此能够实时掌握液压支架的工作情况，以便于将液压支架的工作姿态控制在合理范围内，同时位移信息采集模块、倾角信息采集模块互不干扰，测量精度更高，并且由于上部固定机构与液压支架的顶板相互平行，倾角信息采集模块采集的数据即液压支架的顶板的倾角数据，无需人工输入参数、无需人工进行计算，降低工人劳动强度，降低监测成本、提高精度。
下面结合附图对本发明液压支架监测装置作进一步说明。
附图说明
图1为本发明液压支架监测装置的结构示意图；
图2为本发明液压支架监测装置中上部固定机构的装配示意图；
图3为本发明液压支架监测装置中位移信息采集模块、倾角信息采集模块的装配示意图；
图4为本发明液压支架监测装置中下部固定机构的装配示意图；
图5为本发明液压支架监测装置中电缆快速接头的装配示意图；
图6为本发明液压支架监测装置的使用状态结构示意图；
图7为本发明液压支架监测装置测量活柱伸缩量的示意图；
图8为本发明液压支架监测装置所测量的液压支架的X方向的倾角的示意图；
图9为本发明液压支架监测装置所测量的液压支架的Y方向的倾角的示意图；
图10为本发明液压支架监测装置所测量的液压支架的Z方向的方向位角的示意图。
具体实施方式
如图1、图6所示，本发明液压支架监测装置，包括上部固定机构11、位移信息采集模块21、倾角信息采集模块31、下部固定机构41及信息处理显示模块51，上部固定机构11与位移信息采集模块21、倾角信息采集模块31相连接，下部固定机构41与位移信息采集模块21相连接，位移信息采集模块21、倾角信息采集模块31均与信息处理显示模块51电连接，上部固定机构11与液压支架的顶板81相互平行，倾角信息采集模块31与液压支架的顶板81相互平行。本发明液压支架监测装置使用时，将上部固定机构11与液压支架的顶板81相连接，下部固定机构41与液压支架的底板82相连接，位移信息采集模块21采集的数据即液压支架的活柱83的伸缩量数据，倾角信息采集模块31采集的数据即为液压支架的顶板81的倾角数据，位移信息采集模块21、倾角信息采集模块31将采集的数据传输至信息处理显示模块51，经信息处理显示模块51进行显示。由于本发明液压支架监测装置包括位移信息采集模块21、倾角信息采集模块31，位移信息采集模块21实时采集液压支架的活柱83的伸缩量数据，倾角信息采集模块31实时采集液压支架的顶板81的倾角数据，因此能够实时掌握液压支架的工作情况，以便于将液压支架的工作姿态控制在合理范围内，同时位移信息采集模块21、倾角信息采集模块31互不干扰，测量精度更高，并且由于上部固定机构11与液压支架的顶板81相互平行，倾角信息采集模块31采集的数据即液压支架的顶板81的倾角数据，无需人工输入参数、无需人工进行计算，降低工人劳动强度，降低监测成本、提高精度。
可选地，如图3、图6、图7所示，位移信息采集模块21为位移传感器，位移传感器包括位移传感器主体211、拉绳212，拉绳212一端与位移传感器主体211相连接，拉绳212另一端用于与液压支架的底板82相连接，拉绳212适于相对位移传感器主体211伸缩，拉绳212与液压支架的活柱83相互平行，在实际使用中，拉绳212伸缩带动位移传感器主体211内的滚轴转动，继而带动位移传感器主体211内的信号转换器工作，通过信号转换器将拉绳212的位移量H转换成电信号传输至信息处理显示模块51。由于位移信息采集模块21为位移传感器，拉绳212与液压支架的活柱83相互平行，位移传感器的拉绳212的位移量H即活柱的伸缩量，因此活柱伸缩量可直接测得，与倾角信息采集模块31无关，进一步提高数据采集精度。
可选地，位移传感器还包括拉绳固定环213，拉伸固定环213连接于拉绳212的与液压支架的底板82相连接的一端。
可选地，还包括壳体71，壳体71采用防腐、防锈的高强度材料制成，倾角信息采集模块31设置于壳体71内，上部固定机构11、下部固定机构41及信息处理显示模块51均设置于壳体71外，位移传感器主体211设置于壳体71内，拉绳212的与液压支架的底板82相连接的一端位于壳体71外。具体地，位移传感器主体211通过Z型连接件215与壳体71连接。倾角信息采集模块31、位移传感器主体211均设置于壳体71内，能够避免工作过程中受到外部损害。
可选地，位移传感器还包括保护端头214，保护端头214为管状体，壳体71的下盖上开设有安装孔，保护端头214设置于安装孔处，保护端头214与安装孔之间相互密封，拉绳212的与液压支架的底板82相连接的一端穿过保护端头214，拉绳212安装前收缩于位移传感器主体211内部，使用过程中伸出于保护端头214外部。
可选地，如图2、图6所示，上部固定机构11包括固定板111、多个第一磁性单元112，固定板111与液压支架的顶板81相互平行，多个第一磁性单元112均与固定板111相互连接，多个第一磁性单元112均匀间隔排列，固定板111连接于壳体71的上盖。具体地，多个第一磁性单元112分别通过螺栓连接于固定板111上，固定板111通过C型连接件113连接于壳体71的上盖，使用时，多个第一磁性单元112通过磁吸的方式连接在液压支架的顶板81上。由于上部固定机构11包括固定板111、固定板111与液压支架的顶板81相互平行，因此倾角信息采集模块31采集的数据即液压支架的倾角数据，无需人工输入数据、人工计算，进一步提高精度，通过第一磁性单元112与液压支架的顶板81连接，使用更加方便。
可选地，如图4、图6所示，下部固定机构41包括调节扣411、绳索412、第二磁性单元413，绳索412一端穿过调节扣411，绳索412另一端与第二磁性单元413相连接，调节扣411用于调节绳索412的长度并锁定，调节扣411与拉伸固定环213相连接，第二磁性单元413用于连接于液压支架的底板82上。使用时，本发明液压支架监测装置的第二磁性单元413吸附于液压支架的底板82上，第一磁性单元112吸附于液压支架的顶板81上，拉绳212与液压支架的活柱83相互平行，位移信息采集模块21采集拉绳212长度的变化量信息，即活柱83的伸缩量信息。由于第二磁性单元413通过磁吸的方式连接于液压支架的底板82上，使用更加方便。
可选地，如图1、图5、图6所示，还包括电缆快速接头61、电缆62，位移信息采集模块21、倾角信息采集模块31均通过电缆快速接头61与电缆62相连接，电缆62另一端连接信息处理显示模块51。位移信息采集模块21、倾角信息采集模块31采集的信息经电缆快速接头61、电缆62传输至信息处理显示模块51。
可选地，电缆快速接头61包括内接头611、外接头612，内接头611连接于壳体71的侧板上，内接头611部分位于壳体71内、部分位于壳体71外，外接头612套接在内接头611的位于壳体71外的部分上，内接头611与位移信息采集模块21、倾角信息采集模块31相连接，外接头与电缆62相连接。具体地，内接头611通过锁紧环613安装于壳体71上，位移信息采集模块21、倾角信息采集模块31采集的信息通过内接头611、外接头612、电缆62传输至信息处理显示模块51。
可选地，如图8、图9、图10所示，液压支架倾角包括X方向倾角A、Y方向倾角B及Z方向的方向位角C，倾角信息采集模块31实时采集X方向倾角、Y方向倾角及Z方向的方向位角C的数据，并将数据传输至信息处理显示模块51，倾角信息采集模块31采用倾角传感器，内置高精度倾角测量单元，通过测量静态重力加速度，将静态重力加速度转换成倾角变化，从而可以测量输出相对于水平面的倾斜和俯仰角度及Z方向的方向位角角度。由于液压支架的倾角由倾角信息采集模块31直接测得，与液压支架结构无关，因此无人为干扰因素，测量精度更高。
可选地，本发明液压支架监测装置还包括激光测距模块91，具体地，激光测距模块91包括激光发射器、信息处理电路板、测距镜头911，激光发射器位于测距镜头911后方，信息处理电路板与信息处理显示模块51电连接，激光发射器、信息处理电路板均设置于激光模块外壳内，测距镜头911部分位于激光模块外壳内、部分位于激光模块外壳外，激光发射器、信息处理电路板均设置于壳体71内，测距镜头911连接于壳体71的侧壁上，测距镜头911部分伸出壳体71外，激光测距模块91在工作时由激光发射器射出一束激光，射出的激光束经测距镜头911聚光后射向工作面煤壁，经工作面煤壁反射回来由信息处理电路板内的光电元件接收，信息处理电路板内的计时器测定激光束从发射到接收的时间，光速和往返时间的乘积的一半，即激光测距模块91和被测量物体即工作面煤壁之间的倾斜距离。激光测距模块91测得的距离信息经电缆快速接头61、电缆62传输至信息处理显示模块51。具体地，激光测距模块91实时测得本模块至工作面煤壁的距离S，每次割煤前距离为S1，割煤后距离为S2，激光测距模块91将割煤前距离S1、割煤后距离S2传输至信息处理显示模块51，信息处理显示模块51根据L＝a(S2-S1)计算获得割煤厚度L，a为角度修正参数，a＝cosA·cos(C-D)，其中，角度A为液压支架X方向的倾角，角度C为液压支架Z方向的方向位角，角度A和角度C均通过倾角信息采集模块31测量所得，角度D为工作面走向与正北方向的锐角夹角，由矿方全站仪测量所得。将一天内每次割煤厚度L相加即为该处当天的进尺，将不同监测点位当天的进尺取平均值即为整个工作面的进尺。由于激光测距模块91设置于壳体71上，壳体71设置于液压支架上，激光测距模块91能够跟随液压支架自动迁移，无需人工移动，大大节省了人力，而且激光测距模块至工作面煤壁的距离S通过高精度激光测距获得，具有误差小、自动化程度高，无人为干扰的优点，提高了监测效率。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (9)

1.一种液压支架监测装置，其特征在于，包括上部固定机构(11)、位移信息采集模块(21)、倾角信息采集模块(31)、下部固定机构(41)、信息处理显示模块(51)及壳体(71)，所述上部固定机构(11)与所述位移信息采集模块(21)、所述倾角信息采集模块(31)相连接，所述下部固定机构(41)与所述位移信息采集模块(21)相连接，所述位移信息采集模块(21)、所述倾角信息采集模块(31)均与所述信息处理显示模块(51)电连接，所述上部固定机构(11)与液压支架的顶板(81)相互平行，所述倾角信息采集模块(31)与所述液压支架的顶板(81)相互平行，所述倾角信息采集模块(31)设置于所述壳体(71)内，所述上部固定机构(11)、所述下部固定机构(41)及所述信息处理显示模块(51)均设置于所述壳体(71)外，还包括激光测距模块(91)，所述激光测距模块(91)包括激光发射器、信息处理电路板、测距镜头(911)，所述激光发射器、所述信息处理电路板均设置于所述壳体(71)内，所述测距镜头(911)连接于所述壳体(71)的侧壁上，所述测距镜头(911)部分伸出所述壳体(71)外，所述激光发射器位于所述测距镜头(911)后方，所述激光发射器发出的激光束经所述测距镜头(911)后向外投射，所述信息处理电路板与所述信息处理显示模块(51)电连接，向外投射后反射回的所述激光束经所述信息处理电路板处理后得到所述激光测距模块(91)至工作面煤壁之间的倾斜距离，每次割煤前距离为S1，割煤后距离为S2，所述信息处理电路板将S1、S2的值传输至所述信息处理显示模块(51)，所述信息处理显示模块(51)根据L＝a(S2-S1)计算获得割煤厚度L，a＝cosA·cos(C-D)，其中，角度A为所述液压支架X方向的倾角，角度C为所述液压支架Z方向的方向位角，所述角度A、所述角度C均由所述倾角信息采集模块(31)测量所得，所述角度D为工作面走向与正北方向的锐角夹角。
2.根据权利要求1所述的液压支架监测装置，其特征在于，所述位移信息采集模块(21)为位移传感器，所述位移传感器包括位移传感器主体(211)、拉绳(212)，所述拉绳(212)一端与所述位移传感器主体(211)相连接，所述拉绳(212)另一端用于与所述液压支架的底板(82)相连接，所述拉绳(212)适于相对所述位移传感器主体(211)伸缩，所述拉绳(212)与液压支架的活柱(83)相互平行。
3.根据权利要求2所述的液压支架监测装置，其特征在于，所述位移传感器还包括拉绳固定环(213)，所述拉绳固定环(213)连接于所述拉绳(212)的与所述液压支架的底板(82)相连接的一端。
4.根据权利要求3所述的液压支架监测装置，其特征在于，所述位移传感器主体(211)设置于所述壳体(71)内，所述拉绳(212)的与所述液压支架的底板(82)相连接的一端位于所述壳体(71)外。
5.根据权利要求4所述的液压支架监测装置，其特征在于，所述位移传感器还包括保护端头(214)，所述保护端头(214)为管状体，所述壳体(71)的下盖上开设有安装孔，所述保护端头(214)设置于所述安装孔处，所述拉绳(212)的与所述液压支架的底板(82)相连接的一端穿过所述保护端头(214)。
6.根据权利要求5所述的液压支架监测装置，其特征在于，所述上部固定机构(11)包括固定板(111)、多个第一磁性单元(112)，所述固定板(111)与所述液压支架的顶板(81)相互平行，所述多个第一磁性单元(112)均与所述固定板(111)相互连接，所述多个第一磁性单元(112)均匀间隔排列，所述固定板(111)连接于所述壳体(71)的上盖。
7.根据权利要求6所述的液压支架监测装置，其特征在于，所述下部固定机构(41)包括调节扣(411)、绳索(412)、第二磁性单元(413)，所述绳索(412)一端穿过所述调节扣(411)，所述绳索(412)另一端与所述第二磁性单元(413)相连接，所述调节扣(411)用于调节所述绳索(412)的长度并锁定，所述调节扣(411)与所述拉绳固定环(213)相连接，所述第二磁性单元(413)用于连接于所述液压支架的底板(82)上。
8.根据权利要求7所述的液压支架监测装置，其特征在于，还包括电缆快速接头(61)、电缆(62)，所述位移信息采集模块(21)、所述倾角信息采集模块(31)均通过所述电缆快速接头(61)与所述电缆(62)相连接，所述电缆(62)另一端连接所述信息处理显示模块(51)。
9.根据权利要求8所述的液压支架监测装置，其特征在于，所述电缆快速接头(61)包括内接头(611)、外接头(612)，所述内接头(611)连接于所述壳体(71)的侧板上，所述内接头(611)部分位于所述壳体(71)内、部分位于所述壳体(71)外，所述外接头(612)套接在所述内接头(611)的位于所述壳体(71)外的部分上，所述内接头(611)与所述位移信息采集模块(21)、所述倾角信息采集模块(31)相连接，所述外接头(612)与所述电缆(62)相连接。
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