通信系统是综采工作面液压支架电液控制系统信息传递的通道与桥梁,目前多采用CAN总线作为通信总线,易受井下复杂电磁环境的干扰,导致支架控制器内部通信硬件出现故障,造成控制器“失联”现象,且CAN总线通信系统采用多主通信模式,单台控制器“失联”将导致整个电液控制系统无法正常工作,造成安全隐患。设计了CAN通信保护电路,可使通信系统在较大负载情况下稳定运行,在复杂环境中具有较强的抗干扰性。基于CAN总线通信协议,结合令牌环网思想,提出了CAN总线通信故障检测与诊断方法,通过合理设计数据的帧结构与故障检测方式,弥补了CAN总线通信模式下节点丢失时难以定位的缺陷,并将增加数据长度对传输负载的影响降到最低,确保良好的通信性能。以2台端头控制器配合6台液压支架控制器组成环网,通过上位机不定时下发命令模拟井下实际操作时总...

综采工作面环境恶劣,煤矿井下顺槽监控系统缺乏对液压支架的直观体现。针对上述问题,运用Lab VIEW开发出一套基于双总线的自动监控系统,同时建立综采工作面液压支架模型,通过支架控制器和端头服务器实时反馈数据,模拟支架动作和运动状态,实现对综采工作面液压支架运行状况的动态监测。该系统通过了现场调试和井下运行试验,试验结果表明系统性能稳定、运行可靠、仿真准确,满足设计要求,具有较高的实用价值。

为解决当前综采工作面液压支架健康状态评估和寿命预测的迫切需求,提出了一种应用于液压支架的层次型模糊综合评价方法。该方法采用基于三标度法的改进型模糊层次分析法计算健康状态参量的权重向量,引入变异系数和梯形模糊数的概念对评价结果去分歧化,提高了综合评价结果的一致性和有效性。在综合评价的基础上可得到液压支架健康指数和综合健康水平。同时,在此基础上建立了基于健康指数的液压支架寿命预测模型,实现了液压支架综合健康管理。以晋煤集团古书院矿152313工作面所使用的液压支架为例分析健康状态评估和寿命预测,结果表明;该方法所预测的评估时刻到失效大修的剩余寿命为13.45个月,而这与预期大修时间13个月基本一致,验证了上述模型的合理性和有效性。

针对煤矿井下液压支架容易发生不直现象的问题,基于液压支架电液控制系统,提出了一种综采工作面调直的方法,涉及采煤机、液压支架以及支架控制器。采煤机定位装置以及支架控制器内包含抗干扰蓝牙芯片。该方法通过3个调直参数来调整支架动作进行调直,调直参数通过蓝牙来测量。参数的基准用接收信号强度指示(RSSI)值来表示。根据3个调直参数,推导出了该方法的调直仿真方程。经过实验仿真验证了该方法的可行性以及参数测量的精确性。

随着液压支架电液控制系统智能化进程不断推进,基于CAN总线的电液控制系统通信数据量越来越大,总线数据冲突增多,高优先级节点占据总线控制权,造成了低优先级节点持续发送失败的饥饿现象,严重影响通信实时性,阻碍其智能化进程,甚至威胁工作面安全工作生产。针对这种现象,对液压支架电液控制通信系统进行了详细的分析,结合系统结构和信息特点对CAN标识符和动态调度算法进行设计,提出了基于EDF(Earliest Deadline First)的总线动态调度策略,通过实验验证,该动态调度策略能够极大改善节点饥饿现象,降低系统平均时延,提高系统的实时性,为实现自动化无人值守工作面打好基础。

矿井机械化综采工作面工况复杂,光线昏暗,液压支架操作人员活动范围狭窄,这使得支架操作人员操作电液控制器控制液压支架时视野受到限制,无法对液压支架进行灵活控制。为进一步满足对液压支架高效性、灵活性的控制需求,提出了一种基于蓝牙通信的液压支架电液控制器的无线遥控方法,开发了无线遥控的软硬件系统,设计了蓝牙主从机的配对方案及通信协议,使无线遥控器能准确无误的向目标支架传递控制命令,实现了对目标支架的无线近距离灵活控制。与此同时,搭建了无线遥控系统实验平台,通过测试,目标支架动作迅速,状态参数传输准确,验证了本控制系统的可行性。

现有液压支架调直方法受到传感器测量误差和液压支架推移误差的影响,使得调直误差较大;且在非高斯量测噪声环境下,传统基于卡尔曼滤波(KF)算法的调直方法对液压支架轨迹的预测准确度低,无法达到理想的调直效果。针对上述问题,提出了一种基于最大熵卡尔曼滤波(MCKF)算法的液压支架调直方法。首先根据液压支架的位置坐标和工作面推进方向确定调直参考直线;然后根据液压支架调直原理构建液压支架线性推移系统的状态方程和观测方程,经MCKF算法处理后得到液压支架推移后的预测轨迹;最后根据液压支架预测轨迹与调直参考直线解算出每架液压支架的推移距离补偿量,从而达到调直目的。仿真结果表明:与现有基于KF算法的调直方法相比,基于MCKF算法的液压支架调直方法能够有效降低量测噪声和过程噪声对液压支架直线度的影响,特别当量测噪声服从...

针对煤矿井下综采工作面空间狭小、液压支架的传感器数量众多、布线以及维修困难等问题,文中设计一种基于ZigBee与5G无线通信技术的液压支架无线传感器网络系统。首先介绍无线传感器与无线收发器的硬件与软件设计,并研究了ZigBee与5G通信传输数据的方式。然后制作集成液压支架传感器数据的中央控制系统,融合一种适用于液压支架无线传感器网络的分簇式DFD节点故障诊断算法。最后进行测试实验,实验结果表明,文中的无线传感器网络能够将采集的液压支架无线传感器数据传输至无线收发器,通过工作面5G基站传输至井下中央控制系统,再通过支架间电缆传输至支架控制器,满足液压支架对无线传感器网络的高精度、高稳定性和低能耗的要求。该研究可为煤矿井下液压支架电液控制系统无线化奠定基础。

综采工作面通信节点数量多、通信距离长、电磁环境复杂。针对现有液压支架电液控制器通信系统普遍缺乏故障诊断功能的问题,以ZDYZ-JK型液压支架电液控制器为研究对象,设计了一套具有故障诊断和故障定位功能的液压支架电液控制器通信系统。该系统具有双路通信网络,其中一路采用总线结构同时连接主控制器和所有间架控制器,另一路则采用串联结构,仅连接相邻2台间架控制器。主控制器与间架控制器间的通信采用总线方式,手动模式下的间架控制器间邻架通信及控制则采用串联方式,二者互不干扰。间架控制器在接收到主控制器的通信信号后,会实时进行故障诊断并记录故障情况,同时会周期性向相邻支架上的间架控制器发送诊断信息,使得存在总线通信故障的间架控制器的诊断结果能够通过相邻支架上的间架控制器反馈给主控制器,从而可以在间架控...