专利名称：综采工作面监控系统和采煤机的制作方法
技术领域：
本发明涉及工程机械领域，具体而言，涉及综采工作面视频监控系统和采煤机。
背景技术：
井下工作环境复杂恶劣，空间狭小，地形复杂，特别是在薄煤层的工作环境，受到空间狭小的制约，严重影响了生产安全和采煤效率，也增加了工人的劳动强度。目前鲜有简单实用的监控方法将视频监控系统放置于综采工作面，对工作面的状况及采煤机运行状况进行实时监控。因此对采煤自动化程度的提升凸显得更加重要。相关技术中在采煤系统的液压支架上装采煤机位置接收系统，以接收采煤机位置，每隔一个支架上装有摄像头采集附近的工作面状态，通过光纤或以太网通信将采集到的视频信号及采煤机位置信息传输到顺槽内的控制室。控制室继而通过对采煤机的位置判 断来切换液压支架上的摄像头，以此来实现工作面状态的监控。上述方法涉及到的设备有液压支架、视频通信系统、采煤机位置通信系统、中央控制系统等多台设备，并将这多台设备进行有效配合才能完成工作面状态的监控。该方案实现起来复杂困难而且需要多台设备相互配合，系统的可靠性会降低，故障点会增加。其次，由于以太网的通讯距离限制，所以长距离通讯要增加很多节点，影响了系统的可靠性。并且单纯传输视频信号，控制室内的工作人员很难感受到实际工作面采煤机的割煤与割岩情况。因此，需要一种新的综采工作面监控技术，能够同时采集工作面的视频信息和音频信息，全面真实地监控工作面的工作情况，并且无需多台设备的配合，直接采集采煤机的工作面信息。
发明内容
考虑到上述背景技术，本发明的一个目的是提供一种综采工作面监控系统，能够同时采集工作面的视频信息和音频信息，并直接采集采煤机的工作面情况。根据本发明的一个方面，提供了一种综采工作面监控系统，包括至少一个采集装置，安装于采煤机，采集工作面的视频信息和/或音频信息，并将所述视频信息和/或所述音频信息传送至数据传输单元；所述数据传输单元，将所述视频信息和/或所述音频信息传输至显示装置；显示装置分别对所述视频信息和/或所述音频信息进行处理，并播放处理后的音频信息。因此，通过采集装置能够同时获取工作面的视频信息和音频信息，并由显示装置进行实时监控，并且由于将采集装置设置在采煤机上，该采集装置能够跟随采煤机运动，真实反映采煤机的工作面的情况。在上述技术方案中，优选地，所述采集装置可以包括摄像头、摄像头服务器和电源，所述摄像头用于采集工作面图像，所述摄像头服务器包括视频编码器、音频编码器和光电转换器，所述视频编码器和所述音频编码器均连接至所述光电转换器，分别将所述视频编码器输出的电信号和所述音频编码器输出的电信号转换成相应的光信号；所述数据传输单元包括光纤交换机，用于将所述光电转换器输出的光信号通过光纤传输至所述显示装置，所述显示装置还用于显示所述视频信息。 在上述技术方案中，优选地，所述光纤设置于所述采煤机的动力电缆中。可减少光纤的布置线路，避免外界影响所造成的损坏，且实时性强，可靠性高。在上述任一技术方案中，优选地，综采工作面监控系统还可以包括采煤机控制单元和控制器，所述采煤机控制单元设置于所 述采煤机处，接收来自控制器的控制信号，根据所述控制信号控制所述采煤机中摇臂的升降、控制所述采煤机中滚筒或油泵的起停或控制所述采煤机的牵引；所述控制器，用于向所述采煤机控制单元发送所述控制信号。当操作人员在显示装置中观察到采煤机的工作状态不满足正常工作状态时，可以发出操作信号，控制器根据该操作信号生成控制采煤机运行状态的控制信号，从而调整采煤机的运行状态，直到满足正常工作状态，避免出现危险，提高了采煤效率。在上述技术方案中，优选地，所述综采工作面监控系统还可以包括提醒单元，在接收到来自所述控制器的提醒指令时进行提醒；所述采煤机控制单元还用于将采煤机的运行状态信息发送至所述控制器；所述控制器还用于将所述运行状态信息与预设运行状态条件进行比较，在所述运行状态信息不满足所述预设运行状态条件时，向所述提醒单元发送提醒指令。由于采煤工作环境恶劣危险，因此可将实时采集搭配运行状态与预设运行状态条件进行比较，在不满足预设运行状态条件时，进行危险提醒，例如语音提醒或警示灯提醒，使操作人员能够及时采取相应措施。在上述技术方案中，优选地，还可以包括报警单元，连接至所述显示装置，在接收到来自所述显示装置的报警指令时进行报警；所述显示装置还用于识别出所述音频信息的音频范围和音频大小，并根据所述音频范围和音频大小判断是否满足预设报警条件，在满足所述预设报警条件时，向所述报警单元发送报警指令。通过对音频范围及音量的大小的识别，分辨在工作面的滚筒所切割到的是岩石还是煤层。工作面以外的控制中心，结合滚筒运行电流及经过识别的音频信息，判定此时滚筒割到的是煤还是岩石。工作面以外的控制中心还可针对工矿的实际情况，对音频范围及音量大小进行报警范围设定，当不满足预设报警条件时进行报警。在上述任一技术方案中，优选地，所述数据传输单元包括网关，所述网关连接至所述光纤交换机；所述采煤机控制单元连接至所述数据传输单元，通过所述网关将所述采煤机控制单元的运行状态信息分配给所述光纤交换机，并由所述光纤交换机将所述运行状态信息通过所述光纤传输至所述控制器，所述控制器通过所述数据传输单元将所述控制信号传输至所述采煤机控制单元。在上述任一技术方案中，优选地，所述至少一个采集装置通过以太网或光纤将所述音频信息和所述视频信息传送至所述数据传输单元；所述采煤机控制单元通过以太网或CAN总线将所述音频信息和所述视频信息传送至所述数据传输单元。在上述任一技术方案中，优选地，所述控制器和所述提醒单元集成在所述显示装置中，所述控制器将所述运行状态信息传输至所述显示装置进行显示。可以将控制器集成在显示装置中，显示装置集成了显示功能、控制功能以及预警功能。该显示装置位于采煤机工作面以外的控制中心。在上述任一技术方案中，优选地，所述显示装置包括存储器，保存所述视频信息和所述音频信息。对工作面的视频信息和音频信息进行存储，可以回放工作面的情况，使用磁盘阵列对存储的数据进行双备份。在上述任一技术方案中，优选地，所述至少 一个采集装置安装于所述采煤机的摇臂周边。将采集装置安装在摇臂附近可以观测到采煤机摇臂和滚筒周边的工作情况，跟随采煤机运动，无需多台设备相互配合，可实现综采面的视频监控，监控系统更稳定。根据本发明的另一方面，还提供了一种米煤机，包括如上述任一技术方案中所描述的综采工作面监控系统。应用了该综采工作面监控系统的采煤机，能够使工作面以外的操作人员能够全面监控综采工作面的情况，并及时对采煤机进行有效控制，避免可能出现的危险。根据本发明的综采工作面监控系统采用光纤方式传输交互数据，无需过多的中继站，提高了信息的实时性，并且只需要在采煤机上设置采集装置就可以实现信息的采集并通过显示装置进行显示，无需多台设备相互配合，提高了系统的稳定性；此外，还能够真实地采集工作面的音频信息，供后期使用。
图I示出了根据本发明的一个实施例的综采工作面监控系统的示意图；图2示出了根据本发明的又一个实施例的综采工作面监控系统的示意图。图I至图2中的部件名称与附图标记之间的对应关系为102采集装置；104数据传输单元；106显示装置；1024摄像头；1026摄像头服务器；1022电源；1044光纤交换机；1042网关；110采煤机控制单元；1第一显示器；2第二显不器；1064控制器。
具体实施例方式为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式
对本发明进行进一步的详细描述。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。图I示出了根据本发明的一个实施例的综采工作面监控系统的示意图。如图I所示，根据本发明的实施例的综采工作面监控系统，包括至少一个采集装置102，安装于采煤机，采集工作面的视频信息和/或音频信息，并将所述视频信息和/或所述音频信息传送至数据传输单元104 ;数据传输单元104，将视频信息和/或音频信息传输至显示装置106 ;显示装置106，分别对视频信息和/或音频信息进行处理，并显示处理后的视频信息，以及所述显示装置106中还包括音频设备，所述音频设备播放处理后的音频信肩、O采集装置102还可将采集的视频信息进行预处理，以有效地降低摄像头由于工作环境和外部物理震荡环境所引起的垂直或者水平方向地抖动而导致视频输出的模糊，稳定的视频可以更好地表现图像细节，从而提高视频监视的质量。因此，通过采集装置102能够同时获取工作面的视频信息和音频信息，并由显示装置进行实时监控，并且由于将采集装置102设置在采煤机上，该采集装置102能够跟随采煤机运动，真实反映采煤机的工作面的情况。接下来结合图2详细说明根据本发明的综采工作面监控系统，该综采工作面监控系统中的采集装置102可以包括摄像头1024、摄像头服务器1026和电源1022，摄像头1024用于采集工作面图像，摄像头服务器1026包括视频编码器、音频编码器和光电转换器，视频编码器和音频编码器均连接至光电转换器，分别将视频编码器输出的电信号和音频编码器输出的电信号转换成相应的光信号；所述数据传输单兀104包括光纤交换机 1044,用于将光电转换器输出的光信号通过光纤传输至显不装置106。优选地，可将所述光纤设置于采煤机的动力电缆中。可减少光纤的布置线路，避免外界影响所造成的损坏，且实时性强，可靠性高。该综采工作面监控系统还可以包括采煤机控制单元110，设置于采煤机处，接收来自控制器1064的控制信号，根据该控制信号控制采煤机中摇臂的升降、控制所述采煤机中滚筒或油泵的起停或控制所述采煤机的牵引；控制器1064，用于向采煤机控制单元110发送所述控制信号。当操作人员在显示装置106中观察到采煤机的工作状态不满足正常工作状态时，可以发出操作信号，控制器1064根据该操作信号生成控制采煤机运行状态的控制信号，从而调整采煤机的运行状态，直到满足正常工作状态，避免出现危险，提高了采煤效率。该综采工作面监控系统还可以包括提醒单元112，在接收到来自控制器1064的提醒指令时进行提醒；采煤机控制单元110还用于将采煤机的运行状态信息发送至控制器1064 ;控制器1064还用于将运行状态信息与预设运行状态条件进行比较，在运行状态信息不满足预设运行状态条件时，向提醒单元112发送提醒指令。采煤机的运行状态信息可以包括油泵的工作电流，压力油的速度，电控箱的温度，电机的温度、采煤机的位置等等。由于采煤工作环境恶劣危险，因此可将实时采集的运行状态信息与预设运行状态条件进行比较，在不满足预设运行状态条件时，进行危险提醒，例如语音提醒或警示灯提醒，使操作人员能够及时采取相应措施。该综采工作面监控系统还可以包括报警单元108，连接至显示装置106，在接收到来自所述显示装置106的报警指令时进行报警；显示装置106还用于识别出所述音频信息的音频范围和音频大小，并根据所述音频范围和音频大小判断是否满足预设报警条件，在满足所述预设报警条件时，向所述报警单元108发送报警指令。通过对音频范围及音量的大小的识别，分辨在工作面的滚筒所切割到的是岩石还是煤层。工作面以外的控制中心，结合滚筒运行电流及经过识别的音频信息，判定此时滚筒割到的是煤还是岩石。工作面以外的控制中心还可针对工矿的实际情况，对音频范围及音量大小进行报警范围设定，当不满足预设报警条件时进行报警。
所述数据传输单元104包括网关1042，所述网关1042连接至所述光纤交换机1044 ;所述采煤机控制单元110连接至所述数据传输单元104，通过所述网关1042将所述采煤机控制单元110的运行状态信息分配给所述光纤交换机1044，并由所述光纤交换机1044将所述运行状态信息通过所述光纤传输至所述控制器1064，所述控制器1064通过所述数据传输单元104将所述控制信号传输至所述采煤机控制单元110。因此，可以将交互数据通过网络或光纤方式进行传输。所述至少一个采集装置102通过以太网或光纤将音频信息和/或视频信息传送至数据传输单元104;所述采煤机控制单元110通过以太网或CAN总线将所述音频信息和/或所述视频信息传送至数据传输单元104。可将控制器1064和提醒单元112集成在所述显示装置106中，该控制器1064将所述运行状态信息传输至显示装置106进行显示。可以将控制器1064集成在显示装置106中，这样，显示装置106便集成了显示功能、控制功能以及预警功能。该显示装置106位于采煤机工作面以外的控制中心。 从图2中可以看出显示装置106包括两个显示器(第一显示器I和第二显示器2)和主机1062,主机1062用于对来自光纤交换机1044的视频信号以及音频信号进行处理,第一显示器I显示采煤机工作面的画面，第二显示器2显示来自控制器1064的采煤机运行状态信息或显示来自采集装置102的自身运行状态信息。主机1062还能够对视频信号进行防抖处理，真实显示工作面信息。并且从主机1062输出的音频信号输出给图I中的音频设备进行播放。所述显示装置106包括存储器(图中未示出)，保存所述视频信息和所述音频信息。对工作面的视频信息和音频信息进行存储，可以回放工作面的情况，使用磁盘阵列对存储的数据进行双备份。优选地，至少一个采集装置102安装于采煤机的摇臂周边。将采集装置安装在摇臂附近可以观测到采煤机摇臂和滚筒周边的工作情况，跟随采煤机运动，无需多台设备相互配合，可实现综采面的视频监控，监控系统更稳定。实际上安装2个采集装置便能够大致采集到采煤机的工作面，两个采集装置可安装在采煤机的两侧。若以以太网来进行长距离传输，则需要增加过多的中继站，从图2中可以看出，采用了光纤传输之后，就无需过多的中继站，提高了信息的实时性，并且只需要在采煤机上设置采集装置就可以实现信息的采集并通过显示装置进行显示，无需多台设备相互配合，提高了系统的稳定性；此外，还能够真实地采集工作面的音频信息，供后期使用。根据本发明的另一方面，还提供了一种采煤机，包括如上面所描述的综采工作面监控系统。应用了该综采工作面监控系统的采煤机，能够使工作面以外的操作人员能够全面监控综采工作面的情况，并及时对采煤机进行有效控制，避免可能出现的危险。综上所述，装在采煤机机身上的采集装置102将采集到的工作面视频信息通过以光纤传输给数据传输单元104。数据传输单元104又将将工作面的视频信息、音频信息、采煤机状态信息及控制信息通过采煤机带有光纤介质的主电缆传输给采煤工作面以外的控制中心(即显示装置106)。控制中心对接收到的视频信息进行防抖处理，并显示在显示装置106的显示屏上，对接收到的音频信息进行分析并外放。位于控制中心的工作人员根据显示屏上采煤工作面画面及采煤机状态信息，实时得对采煤机进行监视与控制。以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技 术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种综采工作面监控系统，其特征在于，包括 至少一个采集装置(102)，安装于采煤机，采集工作面的视频信息和/或音频信息，并将所述视频信息和/或所述音频信息传送至数据传输单元(104)； 所述数据传输单元(104)，将所述视频信息和/或所述音频信息传输至显示装置(106)； 所述显示装置(106)，分别对所述视频信息和/或所述音频信息进行处理，并播放处理后的音频信息。
2.根据权利要求I所述的综采工作面监控系统，其特征在于，所述采集装置(102)包括摄像头(1024)、摄像头服务器(1026)和电源(1022)，所述摄像头(1024)用于采集工作面图像，所述摄像头服务器(1026 )包括视频编码器、音频编码器和光电转换器，所述视频编码器和所述音频编码器均连接至所述光电转换器，分别将所述视频编码器输出的电信号和所述音频编码器输出的电信号转换成相应的光信号； 所述数据传输单元(104)包括光纤交换机(1044)，用于将所述光电转换器输出的光信号通过光纤传输至所述显示装置(106 )，所述显示装置(106 )还用于显示所述视频信息。
3.根据权利要求2所述的综采工作面监控系统，其特征在于，所述光纤设置于所述采煤机的动力电缆中。
4.根据权利要求3所述的综采工作面监控系统，其特征在于，还包括采煤机控制单元(110)和控制器(1064)，所述采煤机控制单元(110)设置于所述采煤机处，接收来自控制器(1064)的控制信号，根据所述控制信号控制所述采煤机中摇臂的升降、控制所述采煤机中滚筒或油泵的起停或控制所述采煤机的牵引； 所述控制器(1064)，用于通过所述数据传输单元(104)向所述采煤机控制单元(110)发送所述控制信号。
5.根据权利要求4所述的综采工作面监控系统，其特征在于，还包括提醒单元(112)，连接至所述控制器(1064)，在接收到来自所述控制器(1064)的提醒指令时进行提醒； 所述采煤机控制单元(110)还用于将采煤机的运行状态信息发送至所述控制器(1064)； 所述控制器(1064 )还用于将所述运行状态信息与预设运行状态条件进行比较，在所述运行状态信息不满足所述预设运行状态条件时，向所述提醒单元(112)发送提醒指令。
6.根据权利要求5所述的综采工作面监控系统，其特征在于，还包括报警单元(108)，连接至所述显示装置(106)，在接收到来自所述显示装置(106)的报警指令时进行报警； 所述显示装置(106)还用于识别出所述音频信息的音频范围和音频大小，并根据所述音频范围和音频大小判断是否满足预设报警条件，在满足所述预设报警条件时，向所述报警单元(108)发送报警指令。
7.根据权利要求5所述的综采工作面监控系统，其特征在于，所述数据传输单元(104)还包括网关(1042)，所述网关(1042)连接至所述光纤交换机(1044)； 所述采煤机控制单元(110)连接至所述数据传输单元(104)，通过所述网关1044将所述采煤机控制单元(110)的运行状态信息分配给所述光纤交换机，并由所述光纤交换机(1044)将所述运行状态信息通过所述光纤传输至所述控制器(1064)，所述控制器(1064)通过所述数据传输单元(104)将所述控制信号传输至所述采煤机控制单元(110)。
8.根据权利要求7所述的综采工作面监控系统，其特征在于，所述至少一个采集装置(102)通过以太网或光纤将所述音频信息和所述视频信息传送至所述数据传输单元(104); 所述采煤机控制单元(110)通过以太网或CAN总线将所述音频信息和所述视频信息传送至所述数据传输单元。
9.根据权利要求I至8中任一项所述的综采工作面监控系统，其特征在于，所述显示装置(106)包括存储器，保存所述视频信息和/或所述音频信息。
10.一种采煤机，其特征在于，包括如权利要求I至9中任一项所述的综采工作面监控系统。
全文摘要
本发明提供了一种综采工作面监控系统，包括至少一个采集装置，安装于采煤机，采集工作面的视频信息和/或音频信息，并将所述视频信息和/或所述音频信息传送至数据传输单元；所述数据传输单元，将所述视频信息和/或所述音频信息传输至显示装置；显示装置，分别对所述视频信息和/或所述音频信息进行处理，并播放处理后的音频信息。根据本发明的技术方案，直接通过采集装置便能够获取综采工作面的音频信息和视频信息，并且通过显示装置进行实时监测，以及通过音频设备播放采集的音频信息，可直观地监控工作面的情况。本发明还提供了一种具备该综采工作面监控系统的采煤机。
文档编号G05B19/418GK102759911SQ20121020621
公开日2012年10月31日 申请日期2012年6月20日 优先权日2012年6月20日
发明者张会, 程千里, 郭建华 申请人:三一重型装备有限公司