技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種大傾角采煤工作面液壓支架位姿的檢測方法，尤其涉及一種包含真傾角和傾角方位的液壓支架位姿檢測方法。

背景技術(shù)

在大傾角綜采工作面，液壓支架支承頂板并對頂板進(jìn)行有效控制，保證頂板的穩(wěn)定性。隨著煤炭開采技術(shù)的發(fā)展，對工作面液壓支架的穩(wěn)定性和安全性要求越來越高。在傾斜方向上重力分量的作用下，液壓支架在隨工作面前移過程中會逐漸下滑甚至出現(xiàn)一定程度的偽斜角度，這就降低了工作面的支護(hù)質(zhì)量，不利于工作面“三直一平”的實(shí)現(xiàn)，嚴(yán)重時(shí)出現(xiàn)倒架危險(xiǎn)。現(xiàn)場作業(yè)人員在大傾角工作面調(diào)架時(shí)，通視條件差，通行不便，勞動強(qiáng)度大。對液壓支架位姿實(shí)時(shí)檢測、監(jiān)控，不僅可以及時(shí)掌握液壓支架的運(yùn)行狀態(tài)，還可以評估工作面的支護(hù)質(zhì)量，根據(jù)實(shí)時(shí)檢測結(jié)果調(diào)整支架的運(yùn)行狀態(tài)，保證開采活動的順利進(jìn)行。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述缺陷，本發(fā)明提供一種大傾角綜采工作面液壓支架工作位姿確定方法，其能準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)的呈現(xiàn)液壓支架的工作位姿。

本發(fā)明為了解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種大傾角綜采工作面液壓支架位姿檢測方法，其特征在于：包括以下步驟：

(1)通過安裝在液壓支架底座上的雙軸傾角傳感器，實(shí)時(shí)測量出兩相互垂直軸向上的傾角；傳感器的輸出端通過A/D轉(zhuǎn)換器連接到液壓支架控制器上，支架控制器獲得傳感器信號，并對應(yīng)到支架控制器內(nèi)建立的模型；

(2)以雙軸傾角傳感器建立數(shù)學(xué)模型，x、y軸分別為雙軸傾角傳感器的兩個(gè)相互垂直軸，交點(diǎn)為A，將其延長與水平面分別交于B、C兩點(diǎn)；過A點(diǎn)做水平面的垂線，連接BD、CD、BC；過A點(diǎn)做BC的垂線，交于E點(diǎn)，連接DE；雙軸傾角傳感器能夠測量以水平面為參考面的相互垂直雙軸方向上的傾角變化，那么雙軸傾角傳感器測得的兩個(gè)相互垂直軸向上的夾角分別為∠ABD=α₁、∠ACD=α₂，液壓支架的真傾角為∠AED=α，斜面夾角相對于y軸的方位角為∠ABE=γ；

(3)在三角錐體ABCD中，已知AD⊥BD,AD⊥CD,AB⊥AC,AE⊥BC，令BD=h，則由三角關(guān)系可得：

AB=；

AC=；

BC==；

在直角三角形ABC中，AE×BC=AB×AC，則有：

AE==；

Cosγ==；

Sinα==；

則α=；

γ=；

(4)雙軸傾角傳感器首先測量出兩個(gè)相互垂直軸向上相對于水平面的傾斜角，接著將信號傳輸至A/D轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換后傳輸至液壓支架控制器對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、運(yùn)算和校正，最后對結(jié)果存儲顯示；通過以上步驟和方法，可以計(jì)算和確定任意時(shí)刻液壓支架的真傾角和傾角方位。

在所述大傾角綜采工作面的液壓支架底座上安裝雙軸傾角傳感器，用于測量液壓支架的真傾角與傾角方位；在所述大傾角采煤工作面的液壓支架頂梁上安裝距離傳感器，用于測量液壓支架與煤壁的距離；在所述大傾角采煤工作面的液壓支架上安裝壓力傳感器，用于獲得液壓支架的壓力數(shù)據(jù)；在所述大傾角采煤工作面的液壓支架上還安裝有支架控制器，用于液壓支架的狀態(tài)監(jiān)測與動作控制；所述傾角傳感器、距離傳感器和壓力傳感器均通過A/D轉(zhuǎn)換器與支架控制器的輸入端連接，支架控制器的輸出端分別與數(shù)據(jù)功能顯示屏和電磁閥連接，電磁閥另一端與液壓支架連接；多臺支架控制器支架通過CAN總線連接，并連接到井下順槽主控計(jì)算機(jī)；順槽主控計(jì)算機(jī)將所獲得的位姿信息實(shí)時(shí)分析運(yùn)算，并將其轉(zhuǎn)換為可視化圖形界面，實(shí)現(xiàn)支架狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控。

本發(fā)明的有益效果是：通過實(shí)時(shí)采集液壓支架的傾角、距離信息，從而計(jì)算液壓支架與工作面的相對空間關(guān)系，可以將所獲得的位姿信息導(dǎo)入到液壓支架監(jiān)控系統(tǒng)中，并轉(zhuǎn)換為可視化圖形界面，直觀的顯示給遠(yuǎn)程監(jiān)控操作人員，操作人員根據(jù)液壓支架的空間位姿可以更加有效的對其控制，降低工作面調(diào)架難度，利于工作面“三直一平”的實(shí)現(xiàn)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明支架位姿檢方法圖。

圖2為液壓支架傾角及傾角方位計(jì)算模型。

圖3為本發(fā)明支架位姿檢測系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖。

圖中：1-支架控制器、2-A/D轉(zhuǎn)換器、3-距離傳感器、4-壓力傳感器、5-雙軸傾角傳感器、6-存儲器、7-數(shù)據(jù)功能顯示屏、8-電磁閥、9-液壓支架、10-CAN適配器、11-順槽主控計(jì)算機(jī)。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的闡述：