采煤机采高和卧底量数据远程采集、显示装置的制作方法

本发明涉及一种采煤机采高和卧底量数据远程采集、显示装置。

背景技术：

在综合机械化采煤中，采煤机承担割煤、装煤和为其他设备开拓行进空间的职能。根据采煤机机械结构，采高为上滚筒上沿最高点到所配套刮板输送机底板的垂直距离；卧底为下滚筒下沿到刮板输送机底板的直线距离。因此，采煤机的采高和卧底量直接决定顶板和底板的平整度，而平整的底板为综采工作面其它设备(如刮板输送机、液压支架等)的运行提供了良好的工作环境，采煤机的采高和卧底量是由采煤机摇臂上所带调高油缸实时控制。

采煤机现有操作方式有两种：一是通过采煤机身手把近距离跟机操作，这种操作方式存在顶板落煤落矸伤人隐患，但因操作人员距离采煤机较近，可以通过观察来判断采煤机滚筒高度、牵引速度等运行状态，从而保证一定精度的综采工作面工程质量。二是遥控器远程操作，使采煤机司机操作距离延长至十米以外，虽然保证了安全，但由于采煤机割煤现场煤尘大、视野小，在这个距离采煤机司机很难观察其运行状况。相对于近距离跟机操作，该操作方式使综采工作面底板平整度明显下降。因此，其改进和创新势在必行。

技术实现要素：

针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本发明之目的就是提供一种采煤机采高和卧底量数据远程采集、显示装置，可有效解决远程实时显示采煤机采高和卧底数据，实现采煤机远程安全、精确操作的问题。

本发明解决的技术方案是：

一种采煤机采高和卧底量数据远程采集、显示装置,包括采煤机牵引部、摇臂、滚筒和调高油缸，摇臂下端通过第一铰接点与采煤机牵引部铰接，滚筒转动连接在摇臂的自由端上，调高油缸的缸体远离活塞杆的一端通过第二铰接点与采煤机牵引部铰接，调高油缸的活塞杆远离缸体的一端通过第三铰接点与摇臂下端铰接，调高油缸的活塞杆伸缩，带动摇臂绕第一铰接点转动，构成滚筒的位置调节结构，所述的调高油缸上设置有用于采集其伸缩长度的行程传感器，该采煤机采高和卧底量数据远程采集、显示装置还包括设置在采煤机机架上的固定收发装置和远端手持遥控器，行程传感器的输出端与固定收发装置的输入端相连，固定收发装置的输出端与调高油缸的信号输入端相连，固定收发装置通过无线传输信号与远端手持遥控器相连。

所述固定收发装置用于接收行程传感器采集到的调高油缸伸缩长度信号，并通过该长度信号得到采煤机的采高h和卧底l的数据信号，并将该数据信号传输给手持遥控器，在手持遥控器的显示器上显示，同时可以接收手持遥控器发来的对调高油缸的控制信号，对调高油缸做出对应的伸缩操作；

所述手持遥控器用于接收固定收发装置发送的数据信号，并在显示器上显示，同时也可以通过按键发来对调高油缸的控制信号，从而对调高油缸做出对应的伸缩操作；

通过行程传感器采集调高油缸伸缩长度信号，控制器通过该伸缩长度信号得到采煤机的采高h和卧底l的具体方法为：

a：调高油缸长度，具体为第二铰接点与第三铰接点的间距，为固有长度和伸长量之和，随调高油缸的伸长/缩短变化，伸长量通过行程传感器采集，为已知量；

b:第三铰接点和第一铰接点之间的间距，为固定值；

c:第一铰接点和第二铰接点的间距，为固定值；

s：摇臂长度，具体为第一铰接点到滚筒中心的距离，为固定值；

h：机身高度，采煤机牵引部底板(其与所配套刮板输送机底板齐平)到第一铰接点的间距，为固定值；

∠β：第一铰接点和第二铰接点的连线与水平线的夹角，为固定值；

∠ε：第一铰接点、滚筒中心的连线与第三铰接点、第一铰接点连线的夹角，为固定值；

∠α：第三铰接点、第一铰接点连线与第一铰接点、第二铰接点连线的夹角，为固定值；

∠δ：第一铰接点、滚筒中心的连线与水平线之间的夹角(锐角)；

r：滚筒半径，为固定值；

将上述已知量和固定值带入以下公式可以得到：

∠α＝arcos((b²+c²-a²)/2bc)；

∠δ＝∠α+∠β+∠ε-180°；

则滚筒中心到第一铰接点的竖直间距p＝sin(δ)×s；

则采煤机采高h＝h+p+r；

即：采煤机摇臂采高h＝h+sin(arcos((b²+c²-a²)/2bc)+∠β+∠ε-180°)×s+r；

采煤机摇臂卧底l＝r-(h-sinδ)

即得到采煤机采高h和卧底l。

所述的固定收发装置包括第一壳体和装在第一壳体内的控制器、第一微处理器和第一收发模块，行程传感器的信号输出端与控制器的输入端相连，控制器的输出端与调高油缸的信号输入端相连，第一微处理器通过信号线与控制器相连，第一微处理器的输出端与第一收发模块的输入端相连；所述的手持遥控器包括第二壳体、装在第二壳体内的第二收发模块、第二微处理器以及装在第二壳体上的显示器，第一收发模块通过无线传输信号与第二收发模块相连，第二收发模块的输出端与第二微处理器的输入端相连，第二微处理器的输出端与显示器输入端相连。

本发明结构新颖独特，简单合理，易生产，易操作，成本低，实现了煤矿井下双向无线数据传输功能，实现了在远程操作采煤机的同时，在手持遥控器上显示采高和卧底量参数，在远程安全操作的前提下，实现了精确控制，大大提升了综采工作面底板平整度，有效提升了工程质量，有良好的社会和经济效益。

附图说明

图1-2为本发明的采煤机摇臂2个不同角度的结构示意图。

图3-6为本发明牵引部、摇臂、滚筒和调高油缸几何关系示意图。

图7为本发明电路原理图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。

由图1-7给出，本发明包括采煤机牵引部4、摇臂2、滚筒1和调高油缸3，摇臂2下端通过第一铰接点7与采煤机牵引部4铰接，滚筒1转动连接在摇臂2的自由端上，调高油缸3的缸体远离活塞杆的一端通过第二铰接点8与采煤机牵引部4铰接，调高油缸3的活塞杆远离缸体的一端通过第三铰接点6与摇臂2下端铰接，调高油缸3的活塞杆伸缩，带动摇臂绕第一铰接点7转动，构成滚筒的位置调节结构，所述的调高油缸3上设置有用于采集其伸缩长度的行程传感器，该采煤机采高和卧底量数据远程采集、显示装置还包括设置在采煤机机架上的固定收发装置12和远端手持遥控器13，行程传感器的输出端与固定收发装置12的输入端相连，固定收发装置12的输出端与调高油缸3的信号输入端(调高油缸的信号输输入端为电磁液压换向阀，用于控制调高油缸的动作)相连，固定收发装置12通过无线传输信号与远端手持遥控器13相连；

所述固定收发装置12用于接收行程传感器采集到的调高油缸伸缩长度信号，并通过该长度信号得到采煤机的采高h和卧底l的数据信号，并将该数据信号传输给手持遥控器，在手持遥控器的显示器上显示，同时可以接收手持遥控器13发来的对调高油缸的控制信号，对调高油缸做出对应的伸缩操作；

所述手持遥控器13用于接收固定收发装置发送的数据信号，并在显示器上显示，同时也可以通过按键发来对调高油缸的控制信号，从而对调高油缸做出对应的伸缩操作；

通过行程传感器采集调高油缸伸缩长度信号，控制器通过该伸缩长度信号得到采煤机的采高h和卧底l的具体方法为：

如图3-图6所示，

a：调高油缸长度，具体为第二铰接点8与第三铰接点6的间距，为固有长度和伸长量之和，随调高油缸的伸长/缩短变化，伸长量通过行程传感器采集，为已知量；

b:第三铰接点6和第一铰接点7之间的间距，为固定值；

c:第一铰接点7和第二铰接点8的间距，为固定值；

s：摇臂长度，具体为第一铰接点7到滚筒中心5的距离，为固定值；

h：机身高度，采煤机牵引部4底板(其与所配套刮板输送机底板齐平)到第一铰接点7的间距，为固定值；

∠β：第一铰接点7和第二铰接点8的连线10与水平线的夹角，为固定值；

∠ε：第一铰接点7、滚筒中心5的连线11与第三铰接点6、第一铰接点7连线9的夹角，为固定值；

∠α：第三铰接点6、第一铰接点7连线9与第一铰接点7、第二铰接点8连线10的夹角，为固定值；

∠δ：第一铰接点7、滚筒中心5的连线11与水平线之间的夹角(锐角)；

r:滚筒半径，为固定值；

根据已知量和图3-6所示的几何关系，将上述已知量和固定值带入以下公式可以得到：

∠α＝arcos((b²+c²-a²)/2bc)；

∠δ＝∠α+∠β+∠ε-180°；

则滚筒中心5到第一铰接点7的竖直间距p＝sin(δ)×s；

则采煤机采高h＝h+p+r；

即：采煤机摇臂采高h＝h+sin(arcos((b²+c²-a²)/2bc)+∠β+∠ε-180°)×s+r；

采煤机摇臂卧底l＝r-(h-sinδ)

即得到采煤机采高h和卧底l。

所述固定收发装置12和手持遥控器13均设置有与其匹配的电源模块，用于为各个元器件提供稳定可靠的工作电压。

为保证使用效果，所述的固定收发装置12包括第一壳体和装在第一壳体内的控制器、第一微处理器和第一收发模块，行程传感器的信号输出端与控制器的输入端相连，控制器的输出端与调高油缸3的信号输入端相连，第一微处理器通过信号线与控制器相连，第一微处理器的输出端与第一收发模块的输入端相连；固定收发装置12可安装在采煤机自带的控制箱内，各个元器件之间通过信号线连接。

所述的手持遥控器13包括第二壳体、装在第二壳体内的第二收发模块、第二微处理器以及装在第二壳体上的显示器，第一收发模块通过无线传输信号与第二收发模块相连，第二收发模块的输出端与第二微处理器的输入端相连，第二微处理器的输出端与显示器输入端相连。

所述的第二壳体内上装有与第二微处理器输入端相连的按键，第二壳体可采用具有防爆性能的壳体。

上述各部件中：

行程传感器：用于采集调高油缸的伸缩长度，并将伸缩长度信号转化为数字信号，再通过信号线传输给控制器，该行程传感器为现有技术，如美国temposonics公司生产的rh-m-0950m-p10-1s-2b2100/950mm型位置传感器；

控制器：用于接收行程传感器采集到的调高油缸伸缩长度信号，并通过该伸缩长度信号得到采煤机的采高h和卧底l的数据信号，并通过信号线将该数据信号传输给第一微处理器，同时接收第一微处理器发来的对调高油缸的控制信号，对调高油缸做出对应的伸缩操作；

第一微处理器：用于接收控制器发送数据信号，并将数据信号传输给第一无线收发模块；同时，可以接收第一无线收发模块的调高油缸操作指令数据并将指令数据传输给控制器；该微处理器为现有技术，如美国微芯科技公司生产的型号为dspic33fj64gp706的微处理器。

第一无线收发模块：用于将第一微处理器的数据信号无线传输给手持遥控器的第二无线收发模块；同时，可以接收手持遥控器通过第二无线收发模块无线传输来的无线数据信号，经选频放大、锁相接收解调后进入第一微处理器，该第一无线收发模块为现有技术，如深圳道川电子有限公司生产的srw1012型射频收发器；

第二无线收发模块：用于将第二微处理器的数据信号无线传输给第一无线收发模块；同时，可以接收第一无线收发模块无线传输来的无线数据信号，经选频放大、锁相接收解调后进入第二微处理器，该第二无线收发模块为现有技术，如深圳道川电子有限公司生产的srw1012型射频收发器；

第二微处理器：用于接收按键信号，传输至第二无线收发模块；同时，接收第二无线收发模块发送的数据信号，并传输至显示器的lcd屏，该第二微处理器为现有技术，如美国微芯科技公司生产的型号为dspic33fj64gp706的微处理器；

按键：用于发送指定信号至第二微处理器；

显示器：用于接收第二微处理器的信号并显示数据，可采用常规的lcd显示器；

所述的控制器为plc控制器；通过plc控制器直接将采集到的调高油缸伸长量带入上述公式，直接得到采煤机采高h和卧底l的数据信号并通过数据传输在显示器上显示，实时所述控制器为现有技术，如欧姆龙自动化(中国)有限公司生产的型号为pwj-40tw-a的plc控制器。

本发明使用时，通过手持遥控器对采煤机摇臂的位置实时调整，实现了在远程操作采煤机的同时，在手持遥控器上显示采高和卧底量参数，在远程安全操作的前提下，实现了精确控制，大大提升了综采工作面底板平整度，有效提升了工程质量，有良好的社会和经济效益。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明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揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。