一種基于采煤機和支架協同控制的記憶割煤控制方法與流程

本發明涉及一種基于采煤機和支架協同控制的記憶割煤控制方法，尤其涉及一種依據采煤工藝，設置機架協同點和記憶割煤階段，在不同機架協同點對記憶割煤階段進行控制，進而調整采煤機和液壓支架的協同控制方法。

背景技術：

目前煤礦開采大多使用電牽引式采煤機，具備記憶截割的自動化功能，即由采煤機司機操作采煤機沿工作面煤層人工進行一個循環采煤的工作流程即為示范刀(或叫基準刀)，采煤機控制系統通過分析處理示范刀的數據形成采煤機截割軌跡，并記錄在采煤機存儲器中，為采煤機自動截割提供依據。全工作面液壓支架在采煤機記憶割煤過程中跟隨采煤機運行而進行自動控制，即在綜采工作面，液壓支架能按照相關采煤工藝要求進行自動動作不需要人工參與；如液壓支架自動進行自動移架、自動推溜等動作。由于綜采工作面的地質環境復雜，不同的地質環境需要不同的采煤機工藝，支架動作數量、液壓系統穩定性等一系列問題，需要采煤機在記憶割煤控制過程中協同液壓支架控制系統工作，如何找到一種液壓支架系統與采煤機記憶割煤系統協同的自動控制方法是目前綜采工作面全工作面連續自動化開采急需解決的關鍵技術問題。

在現有技術中，CN201210265864公開了一種采煤機自動截割控制系統及自動截割控制方法，所采用的控制系統包括控制器、數據存儲器、采煤機工況檢測裝置和控制主機；采煤機工況檢測裝置包括行走位移檢測單元、檢測右搖臂擺動角度的角度檢測單元一、檢測工作面傾角的角度檢測單元二、檢測左搖臂擺動角度的角度檢測單元三和檢測采煤機仰采或俯采角度的角度檢測單元四，左調高油缸和右調高油缸均由控制器控制；其控制方法包括步驟：(1)學習并記憶當前所開采煤層的截割軌跡；(2)根據記憶軌跡完成自動割煤，并實時調整記憶軌跡；(3)重復步驟二，直至完成當前所開采煤層的全部開采過程。本發明系統電路簡單、設計合理且控制方法簡便、使用效果好，能實現采煤機自動截割控制。能實現采煤機自動截割控制。但其僅能學習記憶固定的搖臂截割軌跡和采煤機的速率，無法根據工作面液壓支架跟機效果進行對采煤機進行協同干預控制。系統定制程度高，缺乏階段性記憶區間劃分，無法滿足三角煤跟機區域的復雜工藝生產過程。

CN201510020533公開了一種基于關鍵點和跟機階段的工作面端頭三角煤區域工作面液壓支架自動控制方法，在工作面端頭三角煤區域以液壓支架為基本單位設置若干關鍵點，通過所述關鍵點和采煤工藝的時間差異將整個跟機動作過程劃分為不同的跟機階段；各支架控制器接收采煤機的位置狀態信息，當判斷采煤機達到某一關鍵點時，結合液壓支架的以往動作判斷液壓支架的跟機階段，從而控制液壓支架自動進行相應跟機階段的跟機動作。本發明依據采煤工藝需要確定并設置關鍵點，能夠適應于各種綜采工作面不同采煤工藝要求，具有良好的適應性，有利于推廣應用；通過設置關鍵點將整個跟機動作控制過程劃分為幾個階段，在各個階段液壓支架動作清晰明確，支架控制器軟件實現簡單。但其僅對全工作面采煤工藝過程中支架控制方法進行描述，未結合采煤機記憶割煤進行協同控制，自動化生產效率有限。

CN201410226816公開了一種綜采工作面跟機視頻動態切換監控系統，包括用于采煤機位置檢測的煤機位置檢測裝置；用于采集采煤機工作狀態視頻的攝像機系統；用于傳輸攝像機系統視頻信號的無線以太網信號發射接收裝置；用于處理位置檢測裝置檢測信息和控制采煤機和攝像機的控制系統；本發明的有益效果是采用激光測距和無線傳輸系統，對采煤機實現實時精確控制。但其僅對采煤機位置及狀態信息檢測進行了描述，未闡述結合上述信息用何種方法對采煤機實現實時精確控制。

技術實現要素：

為提升工作面自動化開采程度及開采效率，提高設備子系統相互協同工作的安全性，本發明提出一種基于采煤機和支架協同控制的記憶割煤控制方法，保障了綜采工作面的安全高效自動化開采。

一種基于采煤機和支架協同控制的記憶割煤控制方法，其相關系統主要包括工作面液壓支架電液控制系統、采煤機控制系統、智能協同控制系統三大部分組成。

本發明基于采煤機控制系統和液壓支架控制系統信息交互基礎，智能協同控制系統采用自動系統控制方法用于工作面自動化開采，其執行設備包括采煤機機及其控制系統、液壓支架、支架控制器及其控制系統。采煤機控制系統與智能協同控制系統通過專用通訊線進行傳輸采煤機運行狀態。支架電液控制系統與智能協同控制系統部署在同一主機中，兩個系統共享液壓支架傳感數據和采煤機運行狀態傳感數據。智能協同控制系統可將采煤機記憶割煤劃分為對應的階段記憶，分別通過采煤機控制系統和液壓支架控制系統對采煤機和支架進行動作控制。

采煤機運行狀態傳感器分別安裝在采煤機機身和液壓支架立柱上，其中采煤機機身上安裝采煤機運行狀態傳感器的發送裝置，其中每個液壓支架立柱上安裝一個采煤機運行狀態傳感器的接收裝置。當采煤機依據采煤工藝自動運行采煤時，采煤機機身上的發送裝置發送有范圍限制的紅外線信號，在此發送范圍內的液壓支架立柱上的接收裝置收到該信號后，將這些信息報送給支架控制器，支架控制器根據這些信息判斷采煤機的運行狀態。

依據采煤工藝確定并設置機架協同點，機架協同點以液壓支架為基本單位，即依據采煤工藝選取工作面上的一個或多個液壓支架所在范圍作為對應的一個機架協同點。結合采煤工藝中采煤機在工作面不同運行方向和跟機階段，智能協同系統將采煤機記憶割煤劃分為對應的階段記憶，對采煤機運行狀態和支架跟機動作狀態進行判斷，完成采煤機和支架協同控制過程。

附圖說明

附圖1為本發明所述基于采煤機和支架協同控制的記憶割煤控制系統連接簡圖。

附圖2為本發明所述關鍵記憶割煤階段和機架協同點布置圖。

具體實施方式

具體實施步驟為：

①依據采煤工藝確定并設置機架協同點參數；

②啟動采煤機控制系統、電液控制系統、智能協同系統；

③啟動采煤機，開始按相關采煤工藝進行采煤工作；

④啟動液壓支架控制系統工作面自動跟機功能；

⑤智能系統系統根據采煤機控制系統、液壓支架控制系統對采煤機和支架進行協同控制，根據不同區域支架狀態向采煤機發出下一階段運行狀態控制指令。

下面結合具體的實施例來說明機架協同點的設置和控制方式：

參見附圖2，假設采煤工藝可劃分為22個階段，以上行割煤為例，在第2、3、5、6、7、8、11階段設置機架協同點，與本發明相關的機架協同點及智能協同系統判斷依據如下：

階段2中協同點：在此協同點，小號端頭支架執行自動移架過程，智能協同系統判斷電液控制系統中小號端頭支架區域1～N號范圍內支架行程值全部小于R₁時，向采煤機發送繼續執行第3階段記憶割煤指令；否則，采煤機暫停記憶截割，等待端頭支架動作完成。

階段3中協同點：在此協同點，小號端頭支架執行推溜過程，智能協同系統判斷電液控制系統中小號端頭支架區域1～N號范圍內支架行程值全部大于R₂時，向采煤機發送繼續執行第4階段記憶割煤指令；否則，采煤機暫停記憶截割，等待端頭支架動作完成。

階段5中協同點：在此協同點，跟機移架范圍內和上行彎曲段內支架補充移架過程，智能協同系統判斷電液控制系統中該范圍內支架行程值全部小于R₁時，向采煤機發送繼續執行第6階段記憶割煤指令；否則，采煤機暫停記憶截割，等待該范圍內支架動作完成。

階段6中協同點：在此協同點，清浮煤過程，智能協同系統判斷是否清浮煤階段結束，向采煤機發送繼續執行第7階段記憶割煤指令；否則，采煤機重復執行清浮煤記憶階段。

階段7中協同點：在此協同點，上行彎曲段形成過程，智能協同系統判斷電液控制系統中彎曲段范圍內支架是否全部動作完成，如果完成，向采煤機發送繼續執行第8階段記憶割煤指令；否則，采煤機暫停記憶截割，等待彎曲段范圍內支架動作完成。

階段8中協同點：在此協同點，上行彎曲段至大號端頭范圍內支架推溜過程，智能協同系統判斷電液控制系統中彎曲段范圍內支架行程值全部大于R₂，如果滿足，向采煤機發送繼續執行第9階段記憶割煤指令；否則，采煤機暫停記憶截割，等待該范圍內支架動作完成。

階段11中協同點：在此協同點，跟機工藝切換過程，智能協同系統判斷電液控制系統中上行跟機工藝是否完成，如果完成，向采煤機發送繼續執行第12階段記憶割煤指令；否則，采煤機暫停記憶截割，等待相關支架動作完成。

以下行割煤為例，在第13、14、16、17、18、19、22階段設置機架協同點，與本發明相關的機架協同點及智能協同系統判斷依據如下：

階段13中協同點：在此協同點，大號端頭支架執行自動移架過程，智能協同系統判斷電液控制系統中大號端頭支架區域即M號至大號端頭架范圍內支架行程值全部小于R₁時，向采煤機發送繼續執行第14階段記憶割煤指令；否則，采煤機暫停記憶截割，等待端頭支架動作完成。

階段14中協同點：在此協同點，大號端頭支架執行推溜過程，智能協同系統判斷電液控制系統中大號端頭支架區域即M號至大號端頭架范圍內支架行程值全部大于R₂時，向采煤機發送繼續執行第15階段記憶割煤指令；否則，采煤機暫停記憶截割，等待端頭支架動作完成。

階段16中協同點：在此協同點，跟機移架范圍內和下行彎曲段內支架補充移架過程，智能協同系統判斷電液控制系統中該范圍內支架行程值全部小于R₁時，向采煤機發送繼續執行第17階段記憶割煤指令；否則，采煤機暫停記憶截割，等待該范圍內支架動作完成。

階段17中協同點：在此協同點，清浮煤過程，智能協同系統判斷是否清浮煤階段結束，向采煤機發送繼續執行第18階段記憶割煤指令；否則，采煤機重復執行清浮煤記憶階段。

階段18中協同點：在此協同點，下行彎曲段形成過程，智能協同系統判斷電液控制系統中彎曲段范圍內支架是否全部動作完成，如果完成，向采煤機發送繼續執行第19階段記憶割煤指令；否則，采煤機暫停記憶截割，等待彎曲段范圍內支架動作完成。

階段19中協同點：在此協同點，下行彎曲段至小號端頭范圍內支架推溜過程，智能協同系統判斷電液控制系統中彎曲段范圍內支架行程值全部大于R₂，如果滿足，向采煤機發送繼續執行第20階段記憶割煤指令；否則，采煤機暫停記憶截割，等待該范圍內支架動作完成。

階段22中協同點：在此協同點，跟機工藝切換過程，智能協同系統判斷電液控制系統中下行跟機工藝是否完成，如果完成，向采煤機發送繼續執行第1階段記憶割煤指令；否則，采煤機暫停記憶截割，等待相關支架動作完成。

以上所述，僅為本發明專利較佳的具體實施方式，但本發明專利的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明專利揭露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發明專利的保護范圍之內。