支架控制器及液压支架电液控制系统的制作方法

1.本实用新型涉及煤矿设备技术领域，特别涉及一种支架控制器及液压支架电液控制系统。


背景技术：

2.在矿井下作业时，位于综采工作面上的液压支架会协同采煤机按照预定程序执行推移和升降柱等动作，进而导致液压支架很容易对现场值班人员造成致命性的机械伤害。现有的综采工作面通常利用人员定位标识卡、辅以人员闭锁卡，并借助接入的监控设备以及传感器获取到的图像、声音以及压力等相关数据，对值班人员进行保护。
3.在实现本技术的过程中，发明人发现现有技术中支架控制器至少存在以下问题：单一的传感器采集到的数据无法保证监控数据的准确性，而过多的分立设备又会给现场作业及设备的使用带来不便。而液压支架电液控制系统作为综采工作面的关键系统，其核心部件为支架控制器，但目前还无法基于支架控制器的配置并从支架控制器的角度实现本质化的人员安全闭锁。
4.因此，一种能够实时获取作业现场图像信息并进行分析处理的支架控制器及液压支架电液控制系统亟待研究。


技术实现要素：

5.针对上述现有技术存在的不足之处，本实用新型提供了一种支架控制器及液压支架电液控制系统，解决了现有技术中仅从支架控制器自身的配置无法实现人员安全闭锁的技术问题。
6.本实用新型一方面提供了一种支架控制器，包括：
7.主控单元，所述主控单元包括主板，所述主板上电连接有核心板，所述主板上设置有控制接口和交换机模块；
8.接口单元，所述接口单元包括连接器板，所述连接器板上设置有传感器模组和摄像头模组，所述连接器板分别与所述控制接口和所述交换机模块电连接；
9.所述主板用于接收所述连接器板上所述传感器模组所采集的环境信息以及所述摄像头模组采集到的图像信息，并通过所述核心板对所述环境信息以及所述图像信息进行处理。
10.可选的，所述主板上还设置有人体检测模块，所述人体检测模块用于采集人体数据信息。
11.可选的，所述连接器板电连接有急停闭锁开关。
12.可选的，所述主控单元还包括显示板和按键板，所述显示板和所述按键板均与所述主板电连接，所述按键板用于接收按键信息并将所述按键信息传递至所述主板，所述显示板用于展示所述主板输出的数据信息。
13.可选的，所述主板上设置有三路网络信号接口、一路数字信号接口、三路控制信号
接口和一路差分信号接口，其中，所述网络信号接口用于传输网络信号，所述网络信号用于上传电液控数据以及所述摄像头模组的网络数据；所述数字信号接口用于传输数字信号，所述数字信号用于控制液压支架之间的网络通信；所述控制信号接口用于传输控制信号，所述控制信号用于控制所述主板和所述连接器板之间的逻辑控制通信；所述差分信号接口用于传输差分信号，所述差分信号用于升级或者调试系统。
14.可选的，所述交换机模块包括交换机芯片，所述交换机芯片上设置有一路以太网接口和一路媒体独立接口，且所述交换机芯片上每一路电源通过磁珠进行滤波处理。
15.可选的，所述连接器板上设置有交换机配置电路，所述核心板通过所述交换机配置电路控制所述交换机芯片的上下电。
16.可选的，所述交换机芯片包括半双工工作状态和全双工工作状态。
17.本实用新型提供的支架控制器，将内部硬件划分为主控单元以及接口单元，各自独立设计，耦合度低；通过加载摄像头模组，配合传感器模组使用，能够在保证支架控制器的基本支架控制功能的基础上，通过实时视频监控获取环境信息以及图像信息，进而实现对综采工作面人员的视频识别并闭锁支架，既降低了人员机械伤害的风险，又保证了设备的平稳运行。
18.本实用新型另一方面提供了一种液压支架电液控制系统，包括：
19.如上述所述的支架控制器；
20.算法服务器，所述算法服务器与所述支架控制器通信连接，所述算法服务器获取所述支架控制器采集的数据，并对所述数据进行分析生成分析结果；
21.监控平台，所述监控平台与所述算法服务器通信连接，所述监控平台用于获取所述分析结果。
22.可选的，所述液压支架电液控制系统还包括电源箱，所述电源箱包括两个输出端，每一所述输出端电连接三个所述支架控制器，三个所述支架控制器之间串联构成子网，相邻两个所述电源箱之间通过光纤主干网连接构成主干网，所述支架控制器将采集到的数据从子网传输至所述主干网，并通过所述主干网传输至所述算法服务器中。
23.本实用新型提供的液压支架电液控制系统，利用支架控制器采集作业现场的数据信息，数据信息具体包括作业现场的环境信息以及图像信息，再将采集到的数据信息通过网络上传至算法服务器中，在算法服务器中通过基于算法模型开发的智能识别系统，利用深度学习算法对数据信息进行识别与分析，进而实现对综采工作面上工作人员以及设备状态进行检测与识别，最后将分析结果上传至监控平台，便于作业人员通过监控平台直观获取分析结果并进一步进行操作控制，提高了综采工作面的智能化水平，实现高效安全的开采。
24.下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
25.附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：
26.图1为本技术支架控制器的一个实施例的连接结构示意图；
27.图2为本技术支架控制器中人体检测模块的一个实施例的电路图；
28.图3为本技术支架控制器中交换机芯片供电部分的一个实施例的电路图；
29.图4为本技术支架控制器中交换机芯片供电部分的一个实施例的电路图；
30.图5为本技术液压支架电液控制系统的一个实施例的连接结构示意图。
31.图中：
32.1、主控单元；101、主板；102、核心板；103、控制接口；104、交换机模块；105、人体检测模块；106、按键板；107、显示板；
33.2、接口单元；201、连接器板；202、摄像头模组；203、急停闭锁开关；
34.3、支架控制器；
35.4、算法服务器；
36.5、监控平台。
具体实施方式
37.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
38.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
39.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
40.本实用新型提供了一种支架控制器3，如图1所示，包括主控单元1和接口单元2，主控单元1包括主板101，主板101上电连接有核心板102，主板101上设置有控制接口103和交换机模块104，接口单元2包括连接器板201，连接器板201上设置有传感器模组和摄像头模组202，连接器板201分别与控制接口103和交换机模块104电连接，主板101用于接收连接器板201上传感器模组所采集的环境信息以及摄像头模组202采集到的图像信息，并通过核心板102对环境信息以及图像信息进行处理。
41.本实用新型提供的支架控制器3，将内部硬件划分为主控单元1以及接口单元2，各自独立设计，耦合度低；通过加载摄像头模组202，配合传感器模组使用，能够在保证支架控制器3的基本支架控制功能的基础上，通过实时视频监控获取环境信息以及图像信息，进而实现对综采工作面人员的视频识别并闭锁支架，既降低了人员机械伤害的风险，又保证了设备的平稳运行。
42.具体地，在上述实施例中，主板101上还设置有人体检测模块105，人体检测模块105用于采集人体数据信息。在本实施方式中，通过在主板101上设置人体检测模块105，采
集人体数据信息，结合连接器板201上设置的摄像头模组202，实现了对人体检测的冗余化，提高了作业人员进入液压支架区域识别的绝对准确性，提升了装置整体的安全性。具体地，人体检测模块105通过红外热释电人体检测电路实现人体检测功能，红外热释电人体检测电路的接口电路图如图2所示，图中u12为sr602红外传感器，是基于红外线技术的自动控制模块，通过主板101向红外传感器进行供电，使得红外传感器处于工作状态，当红外传感器检测到人体通过时，信号引脚输出高电平，输出高电平的持续时间可通过调节电阻进行调整，如果作业人员一直处于检测范围内，则信号引脚持续输出高电平，知道工作人员离开后，高电平才变为低电平，选用sr602红外传感器使得人体检测模块105具有灵敏度高、响应速度快、功耗低等优势，对于人体检测以及人体数据信息的采集更加准确。
43.具体地，在上述实施例中，连接器板201电连接有急停闭锁开关203。在本实施方式中，通过在连接器板201上电连接有急停闭锁开关203，使得当支架控制器3或者液压支架因各种可能的原因意外出现故障，造成紧急情况的发生时，位于液压支架控制器3附近的作业人员能够通过直接拍下急停闭锁开关203来停止对液压支架所有的控制动作，避免液压支架失控对作业人员或者周围环境与设备造成不可逆的损害，急停闭锁开关203增加了设备运行的容错，提升了设备整体运行的稳定性以及安全性。
44.具体地，在上述实施例中，主控单元1还包括显示板107和按键板106，显示板107和按键板106均与主板101电连接，按键板106用于接收按键信息并将按键信息传递至主板101，显示板107用于展示主板101输出的数据信息。在本实施方式中，主板101能直接接收来源于作业人员在按键板106上输入的按键信息，并基于按键信息在主板101上实现对主板101接收到的环境信息以及图像信息进行分析处理，并通过核心板102控制逻辑运算得到分析结果，具体包括检测与识别作业现场是否存在作业人员，每个作业人员是否佩戴安全帽，以及对采煤机滚筒、采煤机摇臂和支架护帮板的开闭状态进行识别等，以及具有网络通信等相关功能，按键板106的设置使得支架控制器3具有较强的灵活性，能够根据作业人员的实际需求实现功能，并且将主板101与显示板107进行连接，能够使得位于作业现场的作业人员随时监测到主板101输出的数据信息，方便且直观的获取分析结果。
45.具体地，在上述实施例中，主板101上设置有三路网络信号接口、一路数字信号接口、三路控制信号接口和一路差分信号接口，其中，网络信号接口用于传输网络信号，网络信号用于上传电液控数据以及摄像头模组202的网络数据；数字信号接口用于传输数字信号，数字信号用于控制液压支架之间的网络通信；控制信号接口用于传输控制信号，控制信号用于控制主板101和连接器板201之间的逻辑控制通信；差分信号接口用于传输差分信号，差分信号用于升级或者调试系统。
46.在本实施方式中，主板101与连接器板201之间通过30pin的fpc排线连接，即主板101与连接器版之间的排线能够在一定程度内弯曲，并且主板101上设置有多种信号接口以产生不同功能不同用途的信号，具体地，网络信号为两线网口rj11网络信号，主要用于上传电液控数据以及摄像头模组202所产生的网络数据；数字信号为can信号，主要用于控制液压支架之间的网络通信；而控制信号主要用于控制主板101和连接器板201之间的逻辑控制通信；差分信号为usb信号，主要用于升级或者调试系统。
47.具体地，在上述实施例中，交换机模块104包括交换机芯片，交换机芯片上设置有一路以太网接口和一路媒体独立接口，且交换机芯片上每一路电源通过磁珠进行滤波处
理。在本实施方式中，交换机芯片的型号为bcm89251，并且交换机芯片支持两路接口，其中一路为以太网接口，即br phy接口或100base-tx phy接口，另一路为媒体独立接口，即mii接口，本技术中的交换机芯片，支持基于端口的vlan、流速控制以及dos攻击预防机制等，最大功耗低至0.734w，并且交换机芯片中每一路电源都通过磁珠进行滤波处理，有效提高了电源质量，并提高了交换机芯片运行的稳定性。
48.具体地，在上述实施例中，连接器板201上设置有交换机配置电路，核心板102通过交换机配置电路控制交换机芯片的上下电。在本实施方式中，参见说明书附图3和图4，图中u7为交换机芯片的电源芯片，从连接器板201接入12v的电源，经过电压变换后输出稳定的3.3v电压，其中1.0v的电压传递至bcm89251交换机芯片进行供电，为了防止干扰，对交换机芯片中每一路输出的信号都进行滤波处理，同时为了控制交换机的上电时序，核心板102可以通过图3中en3来控制交换机芯片的上电时间，具体地，当连接器板201接通12v电源后，核心板102，即图中io控制en3为低电平，此时开关q10断开，电阻r132将电源芯片u7的使能控制管脚en拉低，u7停止工作，便断开交换机芯片供电；而当en3为高电平时，u7正常工作，为交换机芯片进行供电。
49.具体地，在上述实施例中，交换机芯片包括半双工工作状态和全双工工作状态。在本实施方式中，交换机芯片能够通过采集电路中的电平信号来设置对应的工作模式，具体为rmii工作模式，在此工作模式下，交换机芯片能够处于全双工状态以及半双工状态，其中全双工工作状态允许数据在两个方向上同时进行传输，半双工状态下在同一时间允许数据在一个方向上进行传输，实际上是切换的单工状态。
50.本实用新型另一方面提供了一种液压支架电液控制系统，如图5所示，包括上述支架控制器3、算法服务器4和监控平台5，算法服务器4与支架控制器3通信连接，算法服务器4获取支架控制器3采集的数据信息，并对数据信息进行分析生成分析结果，监控平台5与算法服务器4通信连接，监控平台5用于获取分析结果。
51.本实用新型提供的液压支架电液控制系统，利用支架控制器3采集作业现场的数据信息，数据信息具体包括作业现场的环境信息以及图像信息，再将采集到的数据信息通过网络上传至算法服务器4中，在算法服务器4中通过基于算法模型开发的智能识别系统，利用深度学习算法对数据信息进行识别与分析，进而实现对综采工作面上工作人员以及设备状态进行检测与识别，最后将分析结果上传至监控平台5，便于作业人员通过监控平台5直观获取分析结果并进一步进行操作控制，提高了综采工作面的智能化水平，实现高效安全的开采。
52.具体地，在上述实施例中，液压支架电液控制系统还包括电源箱，电源箱包括两个输出端，每一输出端电连接三个支架控制器3，三个支架控制器3之间串联构成子网，相邻两个电源箱之间通过光纤主干网连接构成主干网，支架控制器3将采集到的数据从子网传输至主干网，并通过主干网传输至算法服务器4中。在本实施方式中，设置电源箱向支架控制器3进行供电，每一电源箱的两侧均设置有输出端，每一输出端用于与三个支架控制器3进行连接，电源箱与支架控制器3之间形成双层网络架构，具体地，电源箱之间通过光纤主干网连接，带宽为1000mbps，每三台支架控制器3串联构成子网，子网带宽为100mbps，而其余的驱动器以及网络外设都连接在支架控制器3上，由支架控制器3进行供电，采用双层网络架构，各层结构独立且可分割，具有较强的灵活性。
53.显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。