专利名称：一种放顶煤工作面自动放煤控制系统及其放煤方法
技术领域：
本发明涉及一种放顶煤工作面自动放煤控制系统及其放煤方法，尤其涉及一种采用支架电液控制系统来实现无人工干预的自动放煤的控制系统及其放煤方法。
背景技术：
在地下开采中放顶煤工作面，由于放煤过程与刮板运输机的载荷和速度、放顶煤煤层厚度、落煤的煤岩界面和采煤机的运行速度等多种因素相关，目前，还全部采用手动控制放煤过程，井下工人的劳动强度大、工作环境恶劣，放煤效率低。操作工人在进行放煤控制时需要观察放煤口落煤情况，由于粉尘较大放煤口落煤情况也很难精细判断，操作人员还需要靠听声音来识别是否落下岩石。为了提高放煤效率，降低工人的劳动强度，急需解决自动放煤的问题。
发明内容
为了实现放顶煤工作面自动放煤问题，本发明提出一种依据待放煤量、运煤速度和工作面单位时间放煤量来确定放煤时间的技术方案，并通过液压支架电液控制系统实现自动放煤控制。具体技术方案为一种放顶煤工作面自动放煤控制系统，包括监控主机、支架控制器、倾角传感器、 测距仪、数据采集装置，所述测距仪和所述数据采集装置安装在放顶煤支架中的端头液压支架上，所述数据采集装置连接放顶煤工作面的刮板运输机；所述支架控制器与放顶煤支架的数量相同，每个放顶煤支架设置有一个所述支架控制器；所述倾角传感器与放顶煤支架的数量相同，每个放顶煤支架的尾梁上设置有一个所述倾角传感器；所述监控主机安装在井下顺槽，其无线连接每个所述支架控制器；所述测距仪和所述数据采集装置与同一放顶煤支架上的所述支架控制器电气连接；每个倾角传感器通过连接器与同一放顶煤支架上的所述支架控制器电气连接。所述监控主机为计算机、可编程序控制器和单片机中的任意一种。所述测距仪用于测量顶煤厚度。所述数据采集装置用于采集刮板运输机的运行参数，并通过其连接的支架控制器将所述运行参数报送到所述监控主机。所述倾角传感器用于测量放顶煤支架尾梁的摆动角度。上述放顶煤工作面自动放煤控制系统的放煤方法，包括通过数据采集装置，采集刮板运输机的运行参数，通过与数据采集装置相连的支架控制器将运行参数报送到监控主机，通过测距仪测量顶煤厚度，并通过与测距仪相连的支架控制器将顶煤厚度报送到顺槽监控主机，通过倾角传感器测量各放顶煤支架尾梁的摆动角度，并通过与各倾角传感器相连的支架控制器将摆动角度报送到监控主机；监控主机根据刮板运输机的运行参数，确定单位时间内允许的放煤量，并根据顶煤厚度和各房顶煤支架尾梁的摆动角度，确定允许放煤的放顶煤支架和其放煤时间；监控主机根据确定的允许放煤的放顶煤支架和其放煤时间，给相应的放顶煤支架的支架控制器发送控制命令；接收到控制命令的放顶煤支架支架控制器根据控制命令开始对尾梁进行动作控制，倾角传感器实时将尾梁的摆动角度反馈给支架控制器，当尾梁的摆动角度达到控制命令的要求时，支架控制器停止对尾梁进行动作控制；允许放煤的放顶煤支架的支架控制器根据控制命令开启放煤口，按照控制命令中给定的时间进行放煤。数据采集装置采集刮板运输机的运行参数，并将运行参数通过支架控制器报送给监控主机，监控主机根据运行参数判断刮板运输机是否超载，如果超载，则给各放顶煤支架的支架控制器发送控制命令，关闭放煤口停止放煤。本发明的优点在于1、放煤过程无需人工干预，可实现工作面自动放煤；2、通过液压支架的支架控制器作为中转联系控制系统的处理器(监控主机)和放煤口，由于煤矿中的液压支架上一般都安装有支架控制器，其减少了技术改造成本，便于在矿井中推广；3、监控主机设置在顺槽，与支架控制器无线连接，一方面避免工作面恶劣的环境对监控主机产生不良影响，另一方面避免有线连接时由于电缆断开等问题对系统的稳定性产生的破坏。
附图1为本发明所述的放顶煤工作面自动放煤控制系统的结构简图。附图标记如下1-监控主机；2-放顶煤支架；3-刮板运输机；4-支架控制器；5-数据采集装置； 6-测距仪；7-倾角传感器；8-放顶煤支架(端头液压支架)。
具体实施例方式参见附图1，一种放顶煤工作面自动放煤控制系统，包括监控主机、支架控制器、倾角传感器、测距仪、数据采集装置，其中每架放顶煤支架上都设置有一个支架控制器，每架放顶煤支架的尾梁上都设置有一个倾角传感器，每个倾角传感器通过连接器与同一放顶煤支架上的支架控制器电气连接，测距仪和数据采集装置安装在放顶煤支架中的端头液压支架(即两端的放顶煤支架)上，数据采集装置一端连接放顶煤工作面的刮板运输机的控制机构，另一端电气连接端头液压支架上的支架控制器，测距仪电气连接端头液压支架上的支架控制器，优选数据采集装置和测距仪与支架控制器的连接方式为无线连接；监控主机安装在井下顺槽，每个支架控制器分别与监控主机无线连接。监控主机为计算机、可编程序控制器和单片机中的任意一种，也可以是其它处理器装置。测距仪用于测量顶煤厚度，其可以是任意一种已知的测距装置。数据采集装置用于采集刮板运输机的运行参数，并通过其连接的支架控制器将采集的运行参数报送到监控主机。倾角传感器用于测量放顶煤支架尾梁的摆动角度，尾梁的摆动角度对应放煤口的大小，当摆动角度较大时，放煤口较大，当摆动角度较小时，放煤口较小。上述放顶煤工作面自动放煤控制系统的放煤方法，包括通过数据采集装置，采集刮板运输机的运行参数，通过与数据采集装置相连的支架控制器将运行参数报送到监控主机，通过测距仪测量顶煤厚度，并通过与测距仪相连的支架控制器将顶煤厚度报送到顺槽监控主机，通过倾角传感器测量各放顶煤支架尾梁的摆动角度，并通过与各倾角传感器相连的支架控制器将摆动角度报送到监控主机，数据采集装置、测距仪和倾角传感器的测量或采集动作可以同时进行，也可以不同时进行，其测量或采集动作可以根据预先设定的频率自动进行，也可以在支架控制器或监控主机发出测量或采集命令时进行；监控主机根据刮板运输机的运行参数，确定单位时间内允许的放煤量，并根据顶煤厚度和各放顶煤支架尾梁的摆动角度，即放煤口大小，确定允许放煤的放顶煤支架和其放煤时间，确定方法是本领域的公知常识，在此不予累述；监控主机根据确定的允许放煤的放顶煤支架和其放煤时间，给相应的放顶煤支架的支架控制器发送控制命令；接收到控制命令的放顶煤支架支架控制器根据控制命令开始对尾梁进行动作控制，倾角传感器以一定的频率将尾梁的摆动角度(即放煤口的大小信息)反馈给支架控制器，当尾梁的摆动角度达到控制命令的要求时，支架控制器停止对尾梁进行动作控制；允许放煤的放顶煤支架的支架控制器根据控制命令开启放煤口，按照控制命令中给定的时间进行放煤，当给定的时间结束时，循环执行上述放煤方法，直到放煤结束。优选数据采集装置可以采集刮板运输机的运行参数，并将运行参数通过支架控制器报送给监控主机，监控主机根据运行参数判断刮板运输机是否超载，如果超载，则给各放顶煤支架的支架控制器发送控制命令，关闭放煤口停止放煤。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。
权利要求
1.一种放顶煤工作面自动放煤控制系统，其特征在于包括监控主机、支架控制器、倾角传感器、测距仪、数据采集装置，所述测距仪和所述数据采集装置安装在放顶煤支架中的端头液压支架上，所述数据采集装置连接放顶煤工作面的刮板运输机；所述支架控制器与放顶煤支架的数量相同，每个放顶煤支架设置有一个所述支架控制器；所述倾角传感器与放顶煤支架的数量相同，每个放顶煤支架的尾梁上设置有一个所述倾角传感器；所述监控主机安装在井下顺槽，其无线连接每个所述支架控制器；所述测距仪和所述数据采集装置与同一放顶煤支架上的所述支架控制器电气连接；每个倾角传感器通过连接器与同一放顶煤支架上的所述支架控制器电气连接。
2.如权利要求1所述的控制系统，其特征在于所述监控主机为计算机、可编程序控制器和单片机中的任意一种。
3.如权利要求1所述的控制系统，其特征在于所述测距仪用于测量顶煤厚度。
4.如权利要求1所述的控制系统，其特征在于所述数据采集装置用于采集刮板运输机的运行参数，并通过其连接的支架控制器将所述运行参数报送到所述监控主机。
5.如权利要求1所述的控制系统，其特征在于所述倾角传感器用于测量放顶煤支架尾梁的摆动角度。
6.使用如权利要求1-5其中任一所述放顶煤工作面自动放煤控制系统的放煤方法，其特征在于通过数据采集装置，采集刮板运输机的运行参数，通过与数据采集装置相连的支架控制器将运行参数报送到监控主机，通过测距仪测量顶煤厚度，并通过与测距仪相连的支架控制器将顶煤厚度报送到顺槽监控主机，通过倾角传感器测量各放顶煤支架尾梁的摆动角度，并通过与各倾角传感器相连的支架控制器将摆动角度报送到监控主机；监控主机根据刮板运输机的运行参数，确定单位时间内允许的放煤量，并根据顶煤厚度和各放顶煤支架尾梁的摆动角度，确定允许放煤的放顶煤支架和其放煤时间；监控主机根据确定的允许放煤的放顶煤支架和其放煤时间，给相应的放顶煤支架的支架控制器发送控制命令；接收到控制命令的放顶煤支架支架控制器根据控制命令开始对尾梁进行动作控制，倾角传感器实时将尾梁的摆动角度反馈给支架控制器，当尾梁的摆动角度达到控制命令的要求时，支架控制器停止对尾梁进行动作控制；允许放煤的放顶煤支架的支架控制器根据控制命令开启放煤口，按照控制命令中给定的时间进行放煤。
7.根据权利要求6所述的放煤方法，其特征在于，数据采集装置采集刮板运输机的运行参数，并将运行参数通过支架控制器报送给监控主机，监控主机根据运行参数判断刮板运输机是否超载，如果超载，则给各放顶煤支架的支架控制器发送控制命令，关闭放煤口停止放煤。
全文摘要
一种放顶煤工作面自动放煤控制系统及其放煤方法，包括监控主机、支架控制器、倾角传感器、测距仪、数据采集装置，测距仪和数据采集装置安装在放顶煤支架中的端头液压支架上，数据采集装置连接放顶煤工作面的刮板运输机；支架控制器与放顶煤支架的数量相同，每个放顶煤支架设置有一个支架控制器；倾角传感器与放顶煤支架的数量相同，每个放顶煤支架的尾梁上设置有一个倾角传感器；监控主机安装在井下顺槽，其无线连接每个支架控制器；测距仪和数据采集装置与同一放顶煤支架上的支架控制器电气连接；每个倾角传感器通过连接器与同一放顶煤支架上的支架控制器电气连接。
文档编号E21D23/16GK102493827SQ201110388729
公开日2012年6月13日 申请日期2011年11月30日 优先权日2011年11月30日
发明者牛剑峰 申请人:北京天地玛珂电液控制系统有限公司