CN111271109A - 一种矿用液压支架支护质量监测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种矿用液压支架支护质量监测装置，包括：矿用本安型微功耗无线兼有线电池供电压力传感器，矿用本安型微功耗无线兼有线电池供电姿态传感器，矿用本安型多功能显示终端，矿用本安型多功能显示主站，电源，电缆和上位机。采用无线通信的方式，实现了各结构件仰俯和倾斜角度、支架高度、采高、工作面起伏、合力作用点、工作阻力、立柱压力、初撑力、循环末阻力、周期来压、支架扭曲度、歪斜、倒架、挤架、扭曲度、不规则受力、疲劳度、压力超限、顶板周期来压等综合支护质量状态信息，具有多显示方式。实现了支护质量的全面、综合性的监测，保证了液压支架安全、高效、长寿命的使用，填补了液压支架没有支护质量全面监测的这一空白。

Description

一种矿用液压支架支护质量监测装置

技术领域

本发明涉及一种矿用液压支架支护质量监测装置，具体地说是一种智能化程度很高的液压支架支护质量和状态的监测装置。

背景技术

综采工作面的设备正朝着自动化、智能化的方向发展，占综采设备主要投资液压支架护质量的监测就显得由为重要。由于综采工作面环境恶劣，煤层条件复杂多变，目前国内外对液压支架支护质量监测的研究相对较少，有的提出了一种基于组态软件的液压支架压力远程监测系统, 实现了液压支架立柱压力的监测，但仅采集立柱压力数据且采用的是有线通信的方式；有的提出一种应用于液压支架控制系统的实现方案，开发了煤矿综采工作面液压支架监控系统，但是该系统需要与其自主研发的支架电液控制器配合才能使用，并且主要针对的是常规参数监测，不具有支架支护质量监测分析的功能。因此为及时监测液压支架支护质量，有必要发明一种矿用液压支架支护质量监测装置。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种矿用液压支架支护质量监测装置。

本发明采用的技术方案是：一种矿用液压支架支护质量监测装置，包括：矿用本安型微功耗无线兼有线电池供电压力传感器，矿用本安型微功耗无线兼有线电池供电姿态传感器，矿用本安型多功能显示终端，矿用本安型多功能显示主站，电源，电缆和上位机。

所述的矿用本安型微功耗无线兼有线电池供压力传感器安装在矿用液压支架的立柱和平衡油缸（两柱液压支架，四柱液压支架安装在前后立柱）进液口上，用于测量立柱和平衡油缸实时压力。压力传感器自带显示屏可实时显示当前测量压力和电池电量；

所述的矿用本安型微功耗无线兼有线电池供电姿态传感器安装在矿用液压支架的顶梁、前连杆和底座钢板平面上，该姿态传感器具有水平倾斜和仰俯双轴角度测量功能，可测量出顶梁、连杆和底座相对于水平面的相对双轴角度；

所述的矿用本安型多功能显示终端安装在支架立柱前方，通过无线或有线通信的方式获取压力传感器和姿态传感器的数据，经过终端的分析处理通过自带的液晶显示屏，显示出当前支架的受力状态、姿态状态和支护质量等信息；

所述的矿用本安型多功能显示主站安装在工作面第一架端头支架顶梁下方，实现对所有终端数据的获取并上传给上位机，主站通过液晶显示屏可显示主站目前通信状态；

所述的电源，电缆实现对终端与终端之间，终端与主站的供电和通信，上位机实现对液压支架支支护质量数据的存储、分析和展示等功能。

本发明的有益效果是：对矿用液压支架顶梁、连杆和底座的仰俯和倾斜角度、支架高度、工作面采高、工作面起伏角度、合力作用点的偏移情况、支架工作阻力、立柱压力、平衡油缸压力（两柱液压支架，四柱液压支架前后立柱压力）、初撑力、循环末阻力、周期来压、支架扭曲度等支护质量信息的综合监测和分析，实现了矿用液压支架支护质量的全面、综合性的监测，保证了综采面工作面液压支架安全、高效、长寿命的使用。

附图说明

图1本发明的矿用液压支架支护质量监测装置布置图；

图2本发明的矿用液压支架支护质量监测装置系统结构框图；

图3本发明的矿用液压支架支护质量监测装置姿态传感器流程图；

图4本发明的矿用液压支架支护质量监测装置压力态传感器流程图；

图5本发明的矿用液压支架支护质量监测装置智能终端流程图；

1—智能主站、 2—姿态传感器、3—压力传感器、4—智能终端、5—顶梁、6—立柱、7—平衡油缸、8—掩护梁、9—前连杆、10—底座。

具体实施方式

下面结合附图1-5对本发明的矿用液压支架支护质量监测装置做进一步详细阐述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1，2所示，一种矿用液压支架支护质量监测装置，包括：矿用本安型微功耗无线兼有线电池供电压力传感器，矿用本安型微功耗无线兼有线电池供电姿态传感器，矿用本安型多功能显示终端，矿用本安型多功能显示主站，电源，电缆和上位机部分。

如图1所示，智能主站1安装在端头第一台液压支架的顶梁5下方，用于获取各终端数据后上传给上位机，姿态传感器2分别安装在顶梁5、前连杆9、底座10的钢板上，用于测量仰俯和倾斜双轴角度，压力传感器3分别安装在立柱6和平衡油缸7（两柱液压支架，四柱液压支架安装在前后立柱）上用于测量立柱和平衡油缸压力，智能终端4安装于立柱前方，用于获取姿态和压力数据，经过分析、处理后通过自带液晶屏进行显示，并将数据上传给主站。

如图1，2所示，通过姿态传感器2测量的液压支架顶梁5、连杆9和底座6水平倾斜角度和仰俯角度双轴数据后，通过无线射频收发模块将数据以无线的方式上传至多功能显示终端，多功能显示终端通过对姿态数据分析，可以得出支架高度、工作面采高、工作面仰俯采角度等液压支架姿态信息。

如图3所示，姿态传感器初次上电时判断供电方式，然后进行系统初始化，传感器进入延时等待是否有设置指令，设置指令运行之后，通过双轴角度模块采集并处理当前设备的双轴姿态角度值，判断设备是否需要进行温度补偿校准，采集电池电量信息，当所有信息采集处理完成后可通过RS485总线的形式或者无线射频的形式将数据发送给智能终端，而后传感器进入延时等待设置指令，进入深度休眠状态，休眠结束传感器自动唤醒进入下一轮的数据采集。

所述的姿态传感器具有连续采集、定时主动发送、波动采集、主从访问工作模式，具有通信频段、传送速率、发射功率、空中唤醒、空中数据侦听可设置、电池电量监测等功能。姿态传感器采用内部电池供电，同时具备有线的总线通信方式。

如图1，2所示，通过压力传感器3测量的立柱6和平衡油缸7的压力数据后，通过无线射频收发模块将数据以无线的方式上传至多功能显示终端，多功能显示终端通过对压力数据分析，可以得出立柱压力、平衡压力、工作阻力等液压支架受力状态信息。

如图4所示，压力传感器初次上电时，判断当前供电状态，然后进入初始化设置，初始化完成后进入静默接收状态，然后压力传感器进入已设置的工作模式，完成当前压力值的采集和转换，判断是否需要进行温度补偿校准，通过压力传感器自带的液晶显示单元将压力传感的当前的压力值、电池电量和最大压力值等进行显示，通过RS485总线或者无线通信的方式将数据上传给智能终端，发送完数据后进入短时的延时等待，进入休眠模式，等待进入下个工作循环。

所述的压力传感器具有具有连续采集、定时主动发送、波动采集、主从访问工作模式，具有最低压力报警、最高压力报警，通信频段、传送速率、发射功率、空中唤醒、空中数据侦听可设置等功能。压力传感器采用内部电池供电，同时具备有线的总线通信方式。

如图1，2所示，通过液压支架姿态和受力状态综合分析，可以得出支架合力作用点的位置、支架歪斜、倒架、挤架、扭曲度、不规则受力、疲劳度、压力超限、初撑力不足、顶板周期来压步距等综合支护质量信息，在多功能终端上具有二维图形、数字、曲线等直观的方式进行显示，实现对现象与趋势进行显示和预警，为提高支架支护质量的调整提供实时的依据，通过人工对液压支架立柱和平衡千斤顶的姿态进行调整，可实现顶梁和顶板大面积的支护、防止结构件损坏、预防倒架、咬架，使液压支架始终处于良好支护状态，实现了支架支护质量和围岩的最佳耦合关系。

如图5所示，当智能终端初次上电时终端进入初始化，初始化完成后进行电源供电方式判断，然后进入系统的工作模式，对按键数据采集，其它外设数据收发，然后对二级无线数据收发获取压力传感器和姿态传感器数据，通过一级无线网络将数据发送给主站，通过高清液晶显示屏实时显示相关数据和处理分析结果。

所述的智能终端具有电池应急供电、两级无线通信、RS485通信接口、USB通信接口、高清液晶显示屏、多界面、多按键设置、数据采集、处理、分析、显示、控制、上传等功能。

如图2所示，上位机具有数字、列表、曲线、直方图、二维图、三维图等多种显示方式、具有工作面整体、单架、历史等多种查询方式、具有班报表、日报表、月报表、年报表等多种报表形式、具有远程在线访问等诸多功能。

Claims (6)

1.一种用于矿用液压支架支护质量监测装置，其特性在于，包括：矿用本安型微功耗无线兼有线电池供电压力传感器，矿用本安型微功耗无线兼有线电池供电姿态传感器，矿用本安型多功能显示终端，矿用本安型多功能显示主站，电源，电缆和上位机。

2.根据权利要求1所述的监测装置，其特征在于，所述的矿用本安型微功耗无线兼有线电池供压力传感器安装在矿用液压支架的立柱和平衡油缸（两柱液压支架，四柱液压支架安装在前后立柱）进液口上，用于测量立柱和平衡油缸压力；压力传感器自带显示屏可实时显示当前测量压力和电池电量。

3.根据权利要求1所述的监测装置，其特征在于，所述的矿用本安型微功耗无线兼有线电池供电姿态传感器安装在矿用液压支架的顶梁、前连杆和底座钢板平面上，该姿态传感器具有水平倾斜和仰俯双轴角度测量功能，可测量出顶梁、连杆和底座相对于水平面的相对双轴角度。

4.根据权利要求1所述的监测装置，其特征在于，所述的矿用本安型多功能显示终端安装在支架立柱前方，通过无线或有线通信的方式获取压力传感器和姿态传感器的数据，经过终端的分析处理通过自带的液晶显示屏，显示出当前支架的受力状态、姿态状态和支护质量等信息。

5.根据权利要求1所述的监测装置，其特征在于，所述的矿用本安型多功能显示主站安装在工作面第一架端头支架顶梁下方，实现对所有终端数据的获取并上传给上位机，主站通过液晶显示屏可显示主站目前通信状态。

6.根据权利要求1所述的监测装置，其特征在于，所述的电源，电缆实现对终端与终端之间，终端与主站的供电和通信，上位机实现对液压支架支支护质量数据的存储、分析和展示等功能。

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