本發(fā)明涉及煤礦綜采工作面自動化采煤，更具體的說是涉及一種綜采工作面自動控制與故障應對裝置。
背景技術(shù)：
1、綜采工作面采煤過程比較復雜，涉及的工藝段比較多，有割中部煤（向頭/尾），割底煤（向頭/尾），清浮煤（向頭/尾），斜切進刀（向頭/尾），割三角煤（向頭/尾），現(xiàn)有技術(shù)主要由人工操作完成，采煤效率及安全系數(shù)低。另外，煤礦綜采工作面狹長的空間、設(shè)備眾多、開采過程空間位置不斷變化，特別是，一個綜采工作面根據(jù)工作面長度，液壓支架的個數(shù)一般在120~180架，每個支架上安裝一個電液控制器，根據(jù)煤安要求，不能在本架控制器上操控本架液壓支架的各種動作，需要進行鄰架控制，這樣，控制命令是利用架間電纜進行命令信息傳送的，再加上遠程通訊數(shù)據(jù)的傳送，電纜數(shù)量非常多，又是始終在推移過程中，導致通信線纜故障頻發(fā)、維護保養(yǎng)難度較大，給傳統(tǒng)有線通信帶來巨大挑戰(zhàn)，嚴重影響通信質(zhì)量和生產(chǎn)效率，甚至威脅到工作面人員安全。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、有鑒于此，本發(fā)明提供了一種綜采工作面自動控制與故障應對裝置，提高采煤工作效率的同時，保證了采煤生產(chǎn)的安全高效。
2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
3、一種綜采工作面自動控制與故障應對裝置，包括：工智機、電液控制器以及無線通訊系統(tǒng)；
4、所述工智機搭載實時域操作系統(tǒng)和非實時域操作系統(tǒng)；實時域操作系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)存儲在數(shù)據(jù)存儲區(qū)，供非實時域操作系統(tǒng)分析和處理；
5、無線通信系統(tǒng)包括多個骨干節(jié)點組成的骨干網(wǎng)，以及終端設(shè)備與骨干節(jié)點組成的接入網(wǎng)，并連接非實時域操作系統(tǒng)；所述終端設(shè)備，布設(shè)在電液控制器上，所述骨干節(jié)點根據(jù)環(huán)境勘測結(jié)果布設(shè)于相應的液壓支架上，從而進行組網(wǎng)互聯(lián)，實現(xiàn)整個工作面液壓支架的遠程操控。
6、可選的，組成骨干網(wǎng)的骨干節(jié)點工作頻段為1.4ghz，采用異頻通信模式，實現(xiàn)帶寬無損的多跳無線通信；骨干節(jié)點由骨干通信單元、接入單元和中心處理單元組成，骨干通信單元完成相鄰骨干節(jié)點組網(wǎng)以及與上位機通信；接入單元完成與終端設(shè)備的無線通信、信號處理；中心處理單元完成與骨干通信單元、接入單元的信息交互與數(shù)據(jù)處理。
7、可選的，骨干網(wǎng)采用1430-1510mhz頻段，按照三階遞增頻率分配，相鄰節(jié)點40mhz間隔，通過ofdm調(diào)制實現(xiàn)單跳80mbps無損傳輸，端到端時延<15ms；終端接入網(wǎng)采用530-670mhz頻段，按照四頻點獨立分配，采用跳頻間隔≥40mhz的自適應fhss技術(shù)，金屬環(huán)境誤碼率<1×10-6；設(shè)計760mhz跨層頻差隔離，雙頻段差異化調(diào)制，通過非對稱頻譜架構(gòu)徹底避免骨干網(wǎng)與接入網(wǎng)的互調(diào)干擾，骨干網(wǎng)以及接入網(wǎng)采用ofdm及qpsk相結(jié)合的調(diào)制方式，實現(xiàn)數(shù)據(jù)報文指令的快速有效可靠傳輸。
8、可選的，無線通訊系統(tǒng)將頻點遷移與業(yè)務優(yōu)先級綁定的無縫切換機制，在終端切換節(jié)點時維持舊鏈路關(guān)鍵指令傳輸，實現(xiàn)≤2ms中斷時延；非實時域操作系統(tǒng)動態(tài)分配頻率資源，支持終端從530mhz至670mhz頻點遷移時保持業(yè)務連續(xù)性。
9、可選的，所述終端設(shè)備自主監(jiān)測信號質(zhì)量并觸發(fā)切換：終端設(shè)備實時監(jiān)測當前服務小區(qū)的信號質(zhì)量，當信號質(zhì)量下降到預設(shè)閾值以下時，觸發(fā)切換請求；所述終端設(shè)備主動執(zhí)行鄰區(qū)掃描測量：終端設(shè)備按照網(wǎng)絡側(cè)提供的測量配置參數(shù)，主動對鄰區(qū)信號進行掃描和測量；所述終端設(shè)備自主決策切換目標節(jié)點：終端設(shè)備基于自身生成的目標小區(qū)列表，結(jié)合當前服務小區(qū)的狀態(tài)和業(yè)務需求，自主做出切換決策。
10、可選的，所述終端設(shè)備集成rs485接口、can接口、rs232接口、和lan接口，建立工業(yè)總線與以太網(wǎng)共存的混合傳輸架構(gòu)，包括骨干節(jié)點通信架構(gòu)，接入架構(gòu)和處理單元架構(gòu)，用于實現(xiàn)多跳傳輸與邊緣計算的有機融合。
11、可選的，還包括實時處理和預警系統(tǒng)，用于對采煤機位置、丟架、人員闖入、遠程急停、遠程閉鎖、本地急停、本地閉鎖都能進行處理，并進行預警。
12、可選的，非實時域操作系統(tǒng)部署采煤工藝顯示軟件和采煤工藝編輯軟件；采煤工藝顯示軟件用于顯示傳感器數(shù)據(jù)和采煤工藝的運行狀態(tài)，具體參數(shù)包括：支架立柱壓力值、支架推移行程、當前執(zhí)行到第幾工藝段、每個工藝段執(zhí)行狀態(tài)、支架降移升動作狀態(tài)、采煤機實際位置；采煤工藝編輯軟件進行采煤工藝編輯，劃分采煤工藝段數(shù)量和工藝段執(zhí)行順序，并根據(jù)實際工作面特點、設(shè)備型號、設(shè)備尺寸，設(shè)置各個工藝段的工藝參數(shù)；工藝參數(shù)包括工藝段數(shù)量、采煤機起始位置、采煤機結(jié)束位置、采煤機運行方向、采煤機左滾筒高度、采煤機右滾筒高度、采煤機運行速度，每個工藝段的液壓支架動作類型、每個動作相對于采煤機的中心位置偏移量、立柱的過渡壓力、目標行程、降移升前置動作時間、降移升后置動作時間。
13、經(jīng)由上述的技術(shù)方案可知，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供了一種綜采工作面自動控制與故障應對裝置，具有以下有益效果：（1）工智機高集成小體積，有效解決了現(xiàn)場安裝空間受限的問題；（2）工智機控制精度高，并能預警和及時處理自動跟機過程中發(fā)現(xiàn)的各類故障，確保了系統(tǒng)的安全性、可靠性和精確性；（3）工智機在綜采工作面系統(tǒng)中能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)共享，省去了液壓支架電液控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)服務器（端頭控制器）與上位機的通訊環(huán)節(jié)，極大提高了數(shù)據(jù)采集的速度及可靠性；（4）采用無線自組網(wǎng)系統(tǒng)，使自主截割過程的跟機控制速度滿足采煤工藝要求。
1.一種綜采工作面自動控制與故障應對裝置，其特征在于，包括：工智機、電液控制器以及無線通訊系統(tǒng)；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種綜采工作面自動控制與故障應對裝置，其特征在于，組成骨干網(wǎng)的骨干節(jié)點工作頻段為1.4ghz，采用異頻通信模式，實現(xiàn)帶寬無損的多跳無線通信；骨干節(jié)點內(nèi)部由骨干通信單元、接入單元和中心處理單元組成，骨干通信單元完成相鄰骨干節(jié)點組網(wǎng)以及與上位機通信；接入單元完成與終端設(shè)備的無線通信、信號處理；中心處理單元完成與骨干通信單元、接入單元的信息交互與數(shù)據(jù)處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種綜采工作面自動控制與故障應對裝置，其特征在于，骨干網(wǎng)采用1430-1510mhz頻段，按照三階遞增頻率分配，相鄰節(jié)點40mhz間隔，通過ofdm調(diào)制實現(xiàn)單跳80mbps無損傳輸，端到端時延<15ms；終端接入網(wǎng)采用530-670mhz頻段，按照四頻點獨立分配，采用跳頻間隔≥40mhz的自適應fhss技術(shù)，金屬環(huán)境誤碼率<1×10-6；設(shè)計760mhz跨層頻差隔離，雙頻段差異化調(diào)制，通過非對稱頻譜架構(gòu)徹底避免骨干網(wǎng)與接入網(wǎng)的互調(diào)干擾，骨干網(wǎng)以及接入網(wǎng)采用ofdm及qpsk相結(jié)合的調(diào)制方式，實現(xiàn)數(shù)據(jù)報文指令的快速有效可靠傳輸。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種綜采工作面自動控制與故障應對裝置，其特征在于，無線通訊系統(tǒng)將頻點遷移與業(yè)務優(yōu)先級綁定的無縫切換機制，在終端切換節(jié)點時維持舊鏈路關(guān)鍵指令傳輸，實現(xiàn)≤2ms中斷時延；非實時域操作系統(tǒng)動態(tài)分配頻率資源，支持終端從530mhz至670mhz頻點遷移時保持業(yè)務連續(xù)性。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種綜采工作面自動控制與故障應對裝置，其特征在于，所述終端設(shè)備自主監(jiān)測信號質(zhì)量并觸發(fā)切換：終端設(shè)備實時監(jiān)測當前服務小區(qū)的信號質(zhì)量，當信號質(zhì)量下降到預設(shè)閾值以下時，觸發(fā)切換請求；所述終端設(shè)備主動執(zhí)行鄰區(qū)掃描測量：終端設(shè)備按照網(wǎng)絡側(cè)提供的測量配置參數(shù)，主動對鄰區(qū)信號進行掃描和測量；所述終端設(shè)備自主決策切換目標節(jié)點：終端設(shè)備基于自身生成的目標小區(qū)列表，結(jié)合當前服務小區(qū)的狀態(tài)和業(yè)務需求，自主做出切換決策。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種綜采工作面自動控制與故障應對裝置，其特征在于，所述終端設(shè)備集成rs485接口、can接口、rs232接口和lan接口，建立工業(yè)總線與以太網(wǎng)共存的混合傳輸架構(gòu)，包括骨干節(jié)點通信架構(gòu)，接入架構(gòu)和處理單元架構(gòu)，用于實現(xiàn)多跳傳輸與邊緣計算的有機融合。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種綜采工作面自動控制與故障應對裝置，其特征在于，還包括實時處理和預警系統(tǒng)，用于對采煤機位置、丟架、人員闖入、遠程急停、遠程閉鎖、本地急停、本地閉鎖都能進行處理，并進行預警。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種綜采工作面自動控制與故障應對裝置，其特征在于，非實時域操作系統(tǒng)部署采煤工藝顯示軟件和采煤工藝編輯軟件；采煤工藝顯示軟件用于顯示傳感器數(shù)據(jù)和采煤工藝的運行狀態(tài)，具體參數(shù)包括：支架立柱壓力值、支架推移行程、當前執(zhí)行到第幾工藝段、每個工藝段執(zhí)行狀態(tài)、支架降移升動作狀態(tài)、采煤機實際位置；采煤工藝編輯軟件進行采煤工藝編輯，劃分采煤工藝段數(shù)量和工藝段執(zhí)行順序，并根據(jù)實際工作面特點、設(shè)備型號、設(shè)備尺寸，設(shè)置各個工藝段的工藝參數(shù)；工藝參數(shù)包括工藝段數(shù)量、采煤機起始位置、采煤機結(jié)束位置、采煤機運行方向、采煤機左滾筒高度、采煤機右滾筒高度、采煤機運行速度，每個工藝段的液壓支架動作類型、每個動作相對于采煤機的中心位置偏移量、立柱的過渡壓力、目標行程、降移升前置動作時間、降移升后置動作時間。