一种液压支架支护状态无线监测装置的制作方法

本实用新型涉及采煤工作面液压支架状态监测技术领域，尤其涉及一种液压支架支护状态无线监测装置。

背景技术：

综采工作面是煤炭的第一生产现场，液压支架作为综采工作面的主要设备之一，其支护(工作)状态数据的获取是液压支架智能控制的基础，而传统的液压支架数据采集方式由于布线安装复杂、传输不稳定等因素，不便于实现智能化的数据采集。例如，采用can总线通信传输数据方式中，在随着采煤工作面的推进以及升降架等操作，有线网络容易被扯断，易发生网络故障，影响监测装置的工作稳定性，甚至导致整个监测装置无法正常工作。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型实施例提供一种液压支架支护状态无线监测装置，可以解决采煤工作面推进过程中存在的有线线缆容易扯断的风险，从而保证监测装置的工作稳定性。

为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

本实用新型实施例提供一种液压支架支护状态无线监测装置，包括：支架状态信息采集单元、数据处理显示单元及监测主站，所述支架状态信息采集单元及数据处理显示单元分别设于所述液压支架上，所述监测主站设于顺槽中，所述支架状态信息采集单元与数据处理显示单元之间、数据处理显示单元与监测主站之间分别通过无线信道连接；

其中，支架状态信息采集单元，用于采集液压支架在综采工作面中的状态信息并打包后发送；所述状态信息包括：位置、姿态和/或压力数据；

数据处理显示单元，用于接收支架状态信息采集单元发送的数据并对所述数据进行解析处理，将处理后的数据发送；

监测主站，用于接收所述处理后的数据，对所述处理后的数据进行解析及分析，确定液压支架支护状态；

所述支架状态信息采集单元与数据处理显示单元之间、数据处理显示单元与监测主站之间分别通过无线信道连接。

可选地，所述监测装置还包括：所述监测装置还包括：顺槽监测分站，所述监测分站通过无线信道与所述监测主站连接。

可选地，所述支架状态信息采集单元与数据处理显示单元之间、所述数据处理显示单元与顺槽监测分站之间通lora无线信道连接，所述顺槽监测分站与所述监测主站之间通过工业以太网连接。

可选地，所述支架状态信息采集单元包括：传感模块、控制器模块、数据转换模块、lora天线模块及供电模块；

所述传感模块的输出端与所述数据转换模块的输入端连接，所述数据转换模块的输出端与控制器模块连接；

所述lora天线模块连接于所述控制器模块的输出端；

所述传感模块、数据转换模块、lora射频模块及控制器模块还分别与供电模块连接。

可选地，所述传感模块包括：倾角传感器、压力传感器、采高传感器及行程传感器，各所述传感器通过i/o口或i2c总线与控制模块进行交互。

可选地，所述支架状态信息采集单元还包括lora射频模块，所述lora射频模块设置于所述控制器模块与lora天线模块之间的线路上。

可选地，所述数据处理显示单元包括处理显示子单元和处理显示主单元，所述处理显示子单元为多个，所述处理显示子单元和处理显示主单元之间通信连接，所述处理显示主单元与所述顺槽监测分站和/或监测主站通过无线信道通信连接。

本实用新型实施例一种液压支架支护状态无线监测装置，包括：支架状态信息采集单元、数据处理显示单元及监测主站，所述支架状态信息采集单元及数据处理显示单元分别设于所述液压支架上，所述监测主站设于顺槽中，所述支架状态信息采集单元与数据处理显示单元之间、数据处理显示单元与监测主站之间分别通过无线信道连接。将占有空间位置的支架状态信息采集单元、数据处理显示单元及监测主站通过线路连接关系连接组成一套监测系统，提供了一种新的液压支架支护状态监测装置，由于将综采工作面中的支架状态信息采集单元、数据处理显示单元及监测主站之间分别通过无线信道连接，以实现数据的传输，不需要在综采工作面布设复杂的线缆，解决了现有技术中采煤工作面推进过程中存在的有线线缆容易扯断的风险的技术问题，从而保证监测装置的工作稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本实用新型液压支架支护状态无线监测装置一实施例结构示意图；

图2为本实用新型中支架状态信息采集单元一实施例结构示意图；

图3为本实用新型中支架状态信息采集单元一实施例内部接口示意图；

图4为本实用新型提供的处理显示子单元一实施例结构示意图；

图5为本实用新型提供的处理显示主单元一实施例结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型实施例进行详细描述。

应当明确，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例，为了更加清楚说明本实用新型，在以下的具体实施例中描述了众多技术细节，本领域技术人员应当理解，没有其中的某些细节，本实用新型同样可以实施。另外，为了凸显本实用新型的实用新型主旨，涉及的一些本领域技术人员所熟知的方法、手段、零部件及其应用等未作详细描述，但是，这并不影响本实用新型的实施。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例一

参看图1所示，本实用新型实施例提供的液压支架支护状态无线监测装置，可应用于监测综采工作面液压支架的支护工作状态，为液压支架智能化控制提供数据支撑。

所述监测装置包括：支架状态信息采集单元100、数据处理显示单元及监测主站500，所述支架状态信息采集单元100及数据处理显示单元分别设于所述液压支架上，所述监测主站500设于顺槽中，所述支架状态信息采集单元100与数据处理显示单元之间、数据处理显示单元与监测主站之间分别通过无线信道连接。

其中，支架状态信息采集单元100，用于采集液压支架在综采工作面中的状态信息并打包后发送；所述状态信息包括：位置、姿态和/或压力数据。

数据处理显示单元，用于接收支架状态信息采集单元发送的数据并对所述数据进行解析处理，将处理后的数据发送。

数据处理显示单元，还用于输出所述数据至显示屏上显示。

监测主站，用于接收所述处理后的数据，对所述处理后的数据进行解析及分析，确定液压支架支护状态。

所述对数据进行解析为信号处理技术中的公知常识；数据分析具体为利用适当的统计方式对采集的数据进行分析，为现有技术，在此均不再具体赘述。

例如，对采集的液压支架的位置坐标数据解析出来后，根据所述坐标数据与液压支架正常工作状态位置坐标阈值进行比较，确定液压支架当前支护状态是正常还是异常，根据所述数据还可以量化支护状态，为液压支架的自动控制提供数据支撑。

具体地，所述监测主站，还用于基于所述数据确定液压支架控制信息并予以显示。

本实用新型实施例提供的液压支架支护状态无线监测装置，包括：支架状态信息采集单元、数据处理显示单元及监测主站，所述支架状态信息采集单元及数据处理显示单元分别设于所述液压支架上，所述监测主站设于顺槽中，所述支架状态信息采集单元与数据处理显示单元之间、数据处理显示单元与监测主站之间分别通过无线信道连接。将占有空间位置的支架状态信息采集单元、数据处理显示单元及监测主站通过线路连接关系连接组成一套监测系统，提供了一种新的液压支架支护状态监测装置，由于将综采工作面中的支架状态信息采集单元、数据处理显示单元及监测主站之间分别通过无线信道连接，以实现数据的传输，不需要在综采工作面布设复杂的线缆，解决了现有技术中采煤工作面推进过程中存在的有线线缆容易扯断的风险的技术问题，从而保证监测装置的工作稳定性。

需要说明的是，本申请的发明点不在于对各组成部件或各组成部件形成的监控系统实现上述预定功能的程序或逻辑控制电路的改进，而在于形成监控系统的各组成部件之间特定的连接关系及各部件设于特定的空间位置，本领域技术人员根据本发明的技术构思，可以选择实现上述预定功能的程序或逻辑控制电路，为现有技术。为了凸显本实用新型的实用新型主旨在于结构及连接关系的改进，就不再赘述本文中实现预定功能的具体程序或逻辑控制电路。

在一些实施例中，所述监测装置还包括：顺槽监测分站400，所述监测分站通过无线信道与所述监测主站500连接，用于接收数据处理显示单元发送的处理后的数据，输出至显示屏上显示，并将所述处理后的数据通过无线信道发送至监测主站。

所述无线信道可以采用zigbee、wif、wifi、蓝牙、4g等无线通信芯片实现通信，但是，该种无线信道通信方式，其通信距离短、信号穿透性差。

因此，为了克服上述问题，在一些实施例中，所述支架状态信息采集单元与数据处理显示单元之间、所述数据处理显示单元与顺槽监测分站之间通lora无线信道连接，所述顺槽监测分站与所述监测主站之间通过工业以太网连接。

本实用新型实施例提供的监测装置，通过在综采工作面的液压支架上设置所述支架状态信息采集单元100及数据处理显示单元，在顺槽中设置所述顺槽监测分站400，三者之间通过lora无线信道连接进行数据传输，由于lora无线通信方式具有井下全无线、低功耗、抗扰强及传输距离远的特点，采用该连接方式组成的监测装置具有较好的工作稳定性。

参看图2所示，所述支架状态信息采集单元100包括：传感模块101、控制器模块102、数据转换模块103、lora天线模块105及供电模块106；

所述传感模块101的输出端与所述数据转换模块103的输入端连接，所述数据转换模块103的输出端与控制器模块102连接；所述传感模块101用于采集液压支架在综采工作面中的状态信息，所述数据转换模块103为模数转换模块，用于将模拟信号转换成数字信号。

所述lora天线模块105连接于所述控制器模块102的输出端；所述传感模块101、数据转换模块103、lora射频模块及控制器模块102还分别与供电模块连接，所述供电模块106用于为其他各模块供电。

参看图3所示，具体地，所述传感模块101包括：倾角传感器140、压力传感器130、采高传感器110及行程传感器120，各所述传感器通过i/o口或i²c总线与控制模块进行交互。

其中，采高传感器110可以采用光电传感芯体，输出信号为模拟信号，通过i/o接口经过数据转换模块103与控制器模块102连接；行程传感器120采用行程传感芯体，输出信号为数字信号，通过i²c数据总线接口直接与控制器模块102连接；压力传感器130采用压力传感芯体，输出信号为模拟信号，通过i/o接口经过数据转换模块103与控制器模块102连接；倾角传感器140采用加速度传感芯体，输出信号为模拟信号，通过i/o接口经过数据转换模块103与mcu模块102连接。

在一些具体液压支架支护状态监测实例中，所述采高传感器110可安装于液压支架底掩护梁，行程传感器120安装于液压支架底座前端，其采集的数据可以反映液压支架与刮板输送机相对位置、液压支架与相邻液压支架相对位置；压力传感器130安装于立柱下腔以及平衡千斤顶两腔，用于采集液压支架在工作过程中承受的压力；倾角传感器140分别安装于液压支架顶梁、底座、四连杆、掩护梁、护帮千斤顶以及护帮板上，用于监测液压支架的姿态信息，所述姿态信息主要用倾角这一指标表示。

所述支架状态信息采集单元还包括lora射频模块，所述lora射频模块设置于所述控制器模块与lora天线模块之间的线路上。

本实施例中，通过在控制器模块与lora天线模块之间的线路上设置lora射频模块，可以放大控制器模块输出的射频信号，从而使lora天线模块成功将信号辐射出去，以提高数据传输的稳定性。

在一些实施例中，所述数据处理显示单元包括处理显示子单元200和处理显示主单元300，所述处理显示子单元200为多个，所述处理显示子单元200和处理显示主单元300之间通信连接，所述处理显示主单元与所述顺槽监测分站和/或监测主站通过无线信道通信连接；

所述处理显示子单元200，用于从支架状态信息采集单元处接收数据，对所述数据解析后显示，并将数据打包发送至处理显示主单元300。

其中，工作面液压支架的数量通常沿综采工作面长度方向设置多台，对应的，每台或几台液压支架对应设有一套处理显示子单元200。由于其可以将液压支架的工作状态信息的数据在界面上予以显，这样可以使综采工作面的作业人员观测到相应液压支架的工作状态，以确保生产的安全。

所述处理显示主单元300，用于从处理显示子单元200处接收数据，经过解析将所对应处理显示子单元的数据显示，并将所述数据打包发送至顺槽监测分站300和/或监测主站顺槽监测分站400。

本实施例中，当采用无线通信方式进行数据传输时，在巷道内可能存在信号“死角”，致使信号较弱而影响传输稳定性，为了避免可能存在的信号“死角”，通过增设处理显示主单元300，起到信号中继或放大的作用，可以提高数据传输或通信的稳定性。具体的，所述处理显示主单元300设置于顺槽与开切眼的交汇处附近。

本实施例提供的技术方案，在监测装置内设有液压支架状态信息显示分站200和主站300，监测装置既能独立于现有的工作面集控中心单独工作，也能将数据接入现有的顺槽集控中心或者地面集控中心，实现了监测装置的灵活使用，增加了监测装置的应用场景。

具体地，所述监测装置还包括：地面监测中心500，用于接收顺槽监测中心发送的液压支架的工作状态并显示，以基于所述液压支架的工作状态控制所述液压支架。

在一些实施例中，所述处理显示子单元200和处理显示主单元300之间通过lora无线信道通信连接。

参照图4所示，数据显示子单元的一具体实施例结构图中，数据显示子单元200包括显示模块210、控制器模块220、数据转换模块230、lora射频模块240、lora天线模块250及供电模块260；显示模块210、数据转换模块230、lora射频模块240与控制器模块连接220；所述显示模块210、数据转换模块230、lora射频模块240、控制器模块220与供电模块260连接；所述lora天线模块250与lora射频模块240连接；所述lora射频模块240接收支架状态信息采集单元100的发送数据包，经过数据转换模块230转换后发送到控制器模块220进行处理，控制器模块220驱动显示模块210显示所监测的液压支架的支护状态信息，并通过lora射频模块240扩频调制后经lora天线模块250将数据包转发至处理显示主单元300。

参照图5，数据显示主单元300包括显示模块310、控制器模块(mcu)320、数据转换模块330、lora射频模块340、lora天线模块350、供电模块360；所述显示模块310、数据转换模块330、lora射频模块340与控制器模块连接320；所述显示模块310、数据转换模块330、lora射频模块340、控制器模块320与供电模块360连接；所述lora天线模块350与lora射频模块340连接；所述lora射频模块340接收数据显示子单元200的数据包，经过数据转换模块330转换后发送到控制器模块320进行处理，控制器模块320驱动显示模块310显示所有数据显示子单元200的数据信息，并通过lora射频模块340经将lora天线模块350将数据发送至检顺槽监测分站400。

供电模块260和供电模块360包括5v电池和电压转换模块，用于为其他模块提供不同的电压。

所述顺槽监测分站包括第一上位机服务器410和界面组态软件420，所述界面组态软件420运行于所述上位机服务器410中。

所述上位机服务器420输入端与lora射频模块连接，所述上位机服务器运行所述界面软件，用于完成数据的收发、存储及显示。

具体地，所述上位机服务器420输入端通过db9接头与lora射频模块连接。

所述监测主站500包括第二上位机服务器510和分析监测软件520，所述第二上位机服务器510运行所述分析监测软件520，用于完成数据的分析计算及输出显示；

根据计算结果确定控制信息，将所述控制信息发送至顺槽监测分站，以使所述顺槽监测分站根据所述控制信息控制液压支架。

其中，界面组态软件420及分析监测软件520具体是以计算机可执行程序或代码化指令的形式存在，可以具体存储于存储介质中，例如，光盘、u盘、硬盘等存储介质。

所述顺槽监测分站，还用于接收监测主站发送的控制信息，并基于所述控制信息控制液压支架。

所述行程传感器模块安装于液压支架底座前端，液压支架在推移过程中需要保证与刮板输送机保持垂直，行程传感器模块所得数据不仅能够反映当前液压支架与刮板输送机相对位置，也能反映当前液压支架与相邻液压支架相对位置。若液压支架在推移过程中发生歪斜，所述加速度传感器模块能够获取倾斜角度。所述加速度传感器模块可以将所采集的距离信息换算成液压支架的位置信息。

所述传感模块100所采集的数据中包含液压支架编号信息，处理显示子单元200可安装于其所对应的一组(五个)液压支架中编号最小的液压支架上。

具体地，所述液压支架在综采工作面中的状态信息携带有液压支架编号信息。

监测主站400，还用于根据所述液压支架编号信息确定对应的液压支架工作状态。这样，在液压支架工作状态出现异常时，可以快速确定出具体的液压支架，以进行加强支护或抢修，从而保证综采工作面的安全。

本实用新型实施例提出的液压支架支护状态无线监测装置，可以通过多种具有无线传输功能的传感器模块采集液压支架工作过程中的状态信息，将所得信息处理后可得到液压支架的工作状态，为矿井工作人员进行液压支架控制提供依据，为液压支架自动控制系统提供数据支撑，满足了煤矿工作人员对于液压支架信息采集的需求，填补了市场上该液压支架支护状态无线监测装置的空白，对采煤工作面智能化系统研发具有重要意义。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。另外，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型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实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。