×
10.11.2019
219.017.dfe8

Результат интеллектуальной деятельности: БЕСПРОВОДНАЯ СИСТЕМА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОЛОЖЕНИЯ УГОЛЬНОГО КОМБАЙНА И СПОСОБ ВЫРУБКИ

Вид РИД

Изобретение

№ охранного документа
0002705295
Дата охранного документа
07.11.2019
Аннотация: Изобретение относится к области угледобывающей промышленности и может быть использовано для определения положения угольного комбайна. Система содержит последовательно соединенные модуль датчиков, цифровой сенсорный модуль, модуль беспроводной связи и компьютерную систему дистанционного управления позиционированием комбайна с микропроцессором. При этом модуль датчиков включает в себя ультразвуковые датчики, установленные на основании каждой гидравлической опоры скребкового конвейера для измерения расстояния между гидравлической опорой и угольной стенкой, датчики перемещения, установленные внутри толкающего масляного цилиндра каждой упомянутой гидравлической опоры для определения расстояния выталкивания скребкового лотка скребкового конвейера, и тензометрический датчик, закрепленный на поверхности зубца зубчатой рейки скребковых лотков для определения деформации зубчатой рейки. Использование изобретения позволяет повысить надежность работы системы при ее упрощении. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Область техники

Настоящее изобретение относится к системе определения положения угольного комбайна и способу вырубки с его помощью и, в частности, к системе беспроводного определения положения, основанной на изменении деформации зубчатой рейки скребкового конвейера, и соответствующему способу вырубки.

Уровень техники

В процессе добычи угля условия работы полностью механизированного угледобывающего забоя жесткие, и на них влияют такие факторы, как слишком длинная поверхность забоя, обилие пылевых частиц, слабая освещенность и т. д., поэтому создание системы безоператорного автоматизированного мониторинга оборудования представляет собой проблему, которая требует срочного решения. Для оборудования, обслуживающего три машины, велика мобильность положения угольного комбайна, изменчивость траектории продвижения значительна, а ее точное позиционирование трудно поддерживать постоянным.

Существующая технология определения положения угольного комбайна использует метод одометра трека, метод расчета зубчатых передач, метод инфракрасной корреляции, метод ультразвукового отражения, метод беспроводной сети и т. д.; устройство контроля обычно расположено на угольном комбайне, соответственно, когда угольный забой разрезается с помощью угольного комбайна, трудно избежать повреждения оборудования и ошибок данных измерения датчиков ввиду воздействия большого количества добываемого угля и пыли, что делает их надежность чрезвычайно низкой.

РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Целью настоящего изобретения является обеспечить надежную, применимую, простую и реализуемую беспроводную систему определения положения угольного комбайна на основе изменения деформации зубчатой рейки и способ вырубки.

Указанная цель настоящего изобретения достигается следующим образом:

беспроводная система определения положения угольного комбайна содержит модуль датчиков, цифровой сенсорный модуль, модуль беспроводной связи и систему дистанционного управления позиционированием; модуль датчиков соединен со входом модуля беспроводной связи с помощью цифрового сенсорного модуля, а выход модуля беспроводной связи выполнен с возможностью соединения с микропроцессором компьютерной системы дистанционного управления позиционированием.

Модуль датчиков содержит ультразвуковой датчик, датчик перемещения и тензометрический датчик; ультразвуковой датчик расположен в одном и том же месте на основании каждой гидравлической опоры скребкового конвейера и выполнен с возможностью измерения расстояний между гидравлическими опорами и угольной стенкой; датчик перемещения расположен внутри толкающего масляного цилиндра каждой гидравлической опоры и выполнен с возможностью определения расстояния выталкивания скребкового лотка скребкового конвейера; тензометрический датчик расположен на поверхности зуба зубчатой рейки между подкладками зубчатой рейки скребковых лотков посредством технологии SMT (технология поверхностного монтажа) и выполнен с возможностью выработки сигнала деформации зубчатой рейки.

Цифровой сенсорный модуль выполнен с возможностью сбора и обработки сигналов

датчиков.

Модуль беспроводной связи использует беспроводную технологию Wi-Fi и состоит из двух частей, а именно: роутера беспроводной передачи и роутера беспроводного приема компьютерной системы дистанционного управления позиционированием, и выполнен с возможностью передачи по беспроводной сети данных в микропроцессор компьютерной системы дистанционного управления позиционированием.

Система дистанционного управления позиционированием использует промышленное управляющее программное обеспечение WINCC в качестве ядра для экранного мониторинга и использует микросхему ARM в качестве микропроцессора, для обработки, записи и отображения данных сигналов.

Способ беспроводного определения положения угольного комбайна, включает следующие этапы, на которых:

а) последовательно нумеруют скребковые лотки скребкового конвейера по направлению движения угольного комбайна, причем каждый скребковый лоток имеет собственный номер, а соответствующие им гидравлические опоры имеют такие же номера;

b) получают информацию о пространственном положении скребковых лотков: после завершения выталкивающего действия скребковых лотков скребковый лоток на концевой головке используется в качестве опорного для получения положения в горизонтальном направлении каждого скребкового лотка; при этом расстояние между угольным комбайном и угольной стенкой определяется с помощью ультразвукового датчика, а с датчика перемещения, расположенного внутри толкающего масляного цилиндра, получают информацию о толкающем расстоянии каждого скребкового лотка и информацию о положении каждого скребкового лотка в вертикальном направлении; цифровой сенсорный модуль обрабатывает и преобразует сигналы датчиков в сигналы данных и передает сигналы данных в микропроцессор компьютерной системы дистанционного управления позиционированием через модуль беспроводной связи, а микропроцессор далее обрабатывает сигналы данных и записывает, организует и отображает информацию о положении скребкового лотка с каждым номером;

c) выполняют определение положения угольного комбайна: при продвижении угольного комбайна зубцы ходового колеса угольного комбайна взаимодействуют с зубцами зубчатой рейки на скребковом лотке; когда зубцы ходового колеса сцепляются с зубцами, на которых расположен тензометрический датчик, вырабатывается сигнал деформации зубчатой рейки, который передается в микропроцессор через модуль беспроводной связи, на основании указанного сигнала деформации зубчатой рейки посредством микропроцессора определяется номер скребкового лотка, соответствующего указанному зубу, взаимодействующему с зубцами ходовых колес и определяется положения скребкового лотка с указанным номером в вертикальном и горизонтальном направлении, и, далее посредством микропроцессора определяется положение угольного комбайна как положение указанного скребкового лотка;

d) шаги а)-с) повторяются, а положение угольного комбайна определяется в режиме реального времени.

Поскольку вышеупомянутая схема освоена, то изобретение имеет следующие преимущества: после окончания процесса проходки комбайна, информация о пространственном положении каждого скребкового лотка передается с помощью ультразвукового датчика и датчика перемещения за одно действие, и положение угольного комбайна получается в реальном времени на основе информации обратной связи о деформации зубчатой рейки; система и способ являются надежными, применимыми, простыми и выполнимыми.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

На фиг. 1 показана диаграмма, дающая информацию о пространственном положении угольного комбайна в соответствии с настоящим изобретением.

На фиг. 2 представлена схема расположения тензометрического датчика в соответствии с настоящим изобретением.

На фиг. 3 представлена композиционная схема системы определения положения угольного комбайна в соответствии с настоящим изобретением.

Обозначения на рисунках: 1. Скребковый лоток; 2. Толкающий масляный цилиндр; 3. Гидравлическая опора; 4. Угольная стенка; 5. Угольный комбайн; 6. Подкладка направляющей скребкового лотка; 7. Расположение тензометрического датчика.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Беспроводная система определения положения угольного комбайна, содержащая модуль датчиков, цифровой сенсорный модуль, модуль беспроводной связи и систему дистанционного управления позиционированием; модуль датчиков соединен с входом модуля беспроводной связи через цифровой сенсорный модуль, а выход модуля беспроводной связи соединен с компьютерной системой дистанционного управления позиционированием.

Модуль датчиков содержит ультразвуковой датчик, датчик перемещения и тензометрический датчик; ультразвуковой датчик расположенный в одном и том же положении на основании каждой гидравлической опоры 3 и используется для измерения расстояния между гидравлической опорой 3 и угольная стенка 4; датчик перемещения расположен внутри толкающего масляного цилиндра 2 каждой гидравлической опоры и используется для определения расстояния выталкивания скребкового лотка 1; тензометрический датчик крепится на поверхности зубца зубчатой рейки между прокладками 6 направляющей каждого скребкового лотка способом SMT (технологии поверхностного монтажа) и используется для получения информации обратной связи о рабочем положении угольного комбайна, причем тензометрический датчик не закреплен на зубчатой рейке между соседними скребковыми лотками, чтобы обеспечить точность получения информации о положении угольного комбайна 5.

Цифровой сенсорный модуль выполнен с возможностью сбора и обработки сигналов датчиков.

Модуль беспроводной связи использует беспроводную технологию Wi-Fi, состоящую из двух частей, а именно: роутера беспроводной передачи и роутера беспроводного приема компьютерной системы дистанционного управления позиционированием.

Компьютерная система управления дистанционным позиционированием использует промышленное управляющее программное обеспечение WINCC в качестве ядра для экранного мониторинга и использует микросхему ARM в качестве микропроцессора обработки, записи и отображения данных сигналов.

Способ беспроводного определения положения очистного комбайна, включающий следующие этапы:

а) скребковые лотки скребкового конвейера последовательно нумеруются по направлению движения угольного комбайна, причем каждый скребковый лоток имеет собственный номер, а соответствующие им гидравлические опоры имеют такие же номера;

b) получают информацию о пространственном положении скребковых лотков: когда выполняется толкающее действие скребковых лотков, скребковый лоток на концевой головке используется в качестве опорного для получения положения горизонтального направления каждого скребкового лотка; при этом расстояние между угольным комбайна и угольной стенкой определяется с помощью ультразвукового датчика, а с датчика перемещения внутри толкающего масляного цилиндра получают информацию о толкающем расстоянии каждого скребкового лотка и информацию о положении в вертикальном направлении каждого скребкового лотка; цифровой сенсорный модуль обрабатывает и преобразует сигналы датчиков в сигналы данных и передает сигналы данных в микропроцессор компьютерной системы дистанционного управления позиционированием с помощью модуля беспроводной связи, а микропроцессор далее обрабатывает сигналы данных и записывает, организует и отображает информацию о

положении скребкового лотка с каждым номером;

c) определяют положение угольного комбайна: при движении угольного комбайна, зубцы ходового колеса взаимодействуют с зубцами зубчатой рейки на скребковом лотке; когда зубцы ходового колеса взаимодействуют с зубцами, на которых расположен тензометрический датчик, вырабатывается сигнал деформации зубчатой рейки, который передается в микропроцессор через модуль беспроводной связи, на основании указанного сигнала деформации зубчатой рейки посредством микропроцессора определяется номер скребкового лотка, соответствующего указанному зубу, взаимодействующему с зубцами ходовых колес, и определяется положение скребкового лотка в горизонтальном и вертикальном направлении, и далее посредством микропроцессора определяется положение угольного комбайна как положение указанного скребкового лотка;

d) шаги а)–с) повторяются, а положение угольного комбайна определяется в режиме

реального времени.

Далее настоящее изобретение будет пояснено со ссылкой на прилагаемые чертежи.

Исполнение 1:

На фиг. 1 система беспроводного определения положения угольного комбайна,

содержащая сенсорный модуль, цифровой сенсорный модуль, модуль беспроводной связи и компьютерную систему дистанционного управления позиционированием; модуль датчиков содержит ультразвуковой датчик, датчик перемещения и тензометрический датчик; цифровой сенсорный модуль используется для сбора и обработки сигналов датчиков; модуль беспроводной связи использует беспроводную Wi-Fi технологию и состоит из двух частей, а именно роутера беспроводной передачи и роутера беспроводного приема, и может осуществлять беспроводную передачу данных в компьютерную систему дистанционного управления позиционированием; компьютерная система дистанционного управления позиционированием использует промышленное программное обеспечение WINCC в качестве ядра для экранного мониторинга и использует микросхему ARM в качестве микропроцессора обработки, записи и отображения сигналов данных.

Как показано на фиг. 2 и 3, ультразвуковой датчик расположен в одном и том же положении на основании каждой гидравлической опоры 3 и выполнен с возможностью измерения расстояния между гидравлической опорой 3 и угольной стенкой 4; датчик перемещения расположен внутри толкающего масляного цилиндра 2 каждой гидравлической опоры и выполнен с возможностью определения расстояния выталкивания скребкового лотка 1; тензометрический датчик расположен на поверхности зубца зубчатой рейки между подкладками 6 зубчатой рейки каждого скребкового лотка посредством технологии поверхностного монтажа (SMT) и выполнен с возможностью выработки сигнала обратной связи о положении угольного комбайна при движении, а тензометрический датчик не крепится на зубчатой рейке между соседними скребковыми лотками, чтобы обеспечить точность получения информации о положении угольного комбайна.

Как показано на фиг. 2 и 3, способ беспроводного позиционирования очистного комбайна содержит следующие конкретные этапы:

а) скребковые лотки скребкового конвейера последовательно нумеруются в направлении движения угольного комбайна: 1, 2, ..., N-1 и N, где каждый скребковый лоток имеет независимый номер, а соответствующие гидравлические опоры и скребковые лотки имеют такие же номера;

b) получение информации о пространственном распределении: когда толкающее действие скребковых лотков завершено, скребковый лоток № 1 на концевой головке используется в качестве опорного для скребкового лотка № K, длина скребкового лотка равна N1, а полученное положение в горизонтальном направлении скребкового лотка составляет Nk = K * N1; расстояние M1 между угольным комбайном и угольной стенкой определяется с помощью ультразвукового датчика, датчик перемещения внутри толкающего масляного цилиндра может запрашивать выталкивающее расстояние M2 каждого скребкового лотка и длину M3 основания гидравлической опоры, так что можно получить вертикальное положение каждого скребкового лотка Mk = M1 + M2 + M3;

цифровой сенсорный модуль преобразует сигналы датчиков в сигналы данных и передает сигналы данных в микропроцессор компьютерной системы дистанционного управления позиционированием через модуль беспроводной связи, компьютерная система дистанционного управления позиционированием дополнительно обрабатывает сигналы данных, положение скребкового лотка задается (Nk, Mk), скребковые лотки № 1, 2, ..., N-1 и N расположены последовательно, и информация о данных записывается, организуется и отображается для получения информации о пространственном положении каждого скребкового лотка;

c) определение положения угольного комбайна: при движении угольного комбайна 5 зубцы ходового колеса угольного комбайна сцепляются с зубцами зубчатой рейки на скребковом лотке; когда зубцы ходового колеса сцепляются с зубцами, на которых установлен тензометрический датчик, компьютерная система дистанционного позиционирования может определять номер i скребкового лотка, к которому подходит угольный комбайн, с помощью принятого сигнала обратной связи, и на основании номера i скребкового лотка, может быть определено горизонтальное и вертикальное положение (Ni, Mi) скребкового лотка, соответствующее зубцу, взаимодействующему с ходовым колесом, и далее может быть определено положение угольного комбайна; и

d) шаги а)-с) повторяются, а положение угольного комбайна определяют в режиме реального времени.


БЕСПРОВОДНАЯ СИСТЕМА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОЛОЖЕНИЯ УГОЛЬНОГО КОМБАЙНА И СПОСОБ ВЫРУБКИ
БЕСПРОВОДНАЯ СИСТЕМА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОЛОЖЕНИЯ УГОЛЬНОГО КОМБАЙНА И СПОСОБ ВЫРУБКИ
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 51-60 of 104 items.
04.04.2018
№218.016.35eb

Устройство натяжения цепи скреперного конвейера, имеющее функцию очистки

Устройство натяжения цепи скреперного конвейера, имеющее функцию очистки, включает в себя передающее устройство, управляющую звездочку, скреперную цепь и планки. Устройство натяжения цепи скреперного конвейера расположено над скреперной цепью на управляющей звездочке. Аппараты очистки...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002646212
Дата охранного документа: 01.03.2018
10.05.2018
№218.016.4144

Система мониторинга усталости материала при изгибе для стальных канатов при действии на них коррозии и переменной нагрузки

Изобретение относится к системе мониторинга и, в особенности, к системе мониторинга материала при изгибе для стальных канатов при действии на них коррозии и переменной нагрузки. Система содержит систему приводов, систему грузов переменной силы, систему реверсивного контроля, систему настройки...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002649036
Дата охранного документа: 29.03.2018
10.05.2018
№218.016.4311

Поворотно-выдвижная гидравлическая крепь

Изобретение относится к горному делу, в частности к механизированным крепям, применяемым в подземных очистных забоях при полностью механизированной добыче угля в угольных шахтах. Предложена поворотно-выдвижная гидравлическая крепь, содержащая верхнюю балку, щитовую балку, подъемную раму,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002649700
Дата охранного документа: 04.04.2018
16.06.2018
№218.016.6314

Многоцилиндровая синхронная энергоэффективная высокопроизводительная гидравлическая подъемная система и способ ее работы

Изобретения относятся к многоцилиндровой синхронной энергоэффективной высокопроизводительной гидравлической подъемной системе и способу ее работы, которые могут быть применимы для гидравлических подъемников и строительных подъемных платформ и подобных подъемных устройств. Система содержит...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002657525
Дата охранного документа: 14.06.2018
20.06.2018
№218.016.63e2

Аппарат и метод для автоматического выравнивания корпуса конвейера на скреперном конвейере полностью механизированного угледобывающего забоя

Представлены аппарат и метод автоматического выравнивания корпуса конвейера на скреперном конвейере полностью механизированного угольного забоя. Аппарат состоит из гибких стержней и аппарата измерения относительного положения, каждый гибкий стержень находится между двумя смежными...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002657889
Дата охранного документа: 18.06.2018
02.08.2018
№218.016.7766

Бурильная штанга с противодействием блокированию для анкерного крепления подошвы выработки угольной шахты

Изобретение относится к области техники анкерного оборудования подошвы выработки, в частности к бурильной штанге для анкерного крепления подошвы выработки угольной шахты. Технический результат – одновременное выполнение бурения, промывки и выпуск шлама. Устройство имеет простую конструкцию и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002662831
Дата охранного документа: 31.07.2018
02.08.2018
№218.016.7784

Устройство и способ сбора энергии для клети с направляющими тросами

Устройство сбора энергии для клети с направляющими тросами содержит узел управления включением-выключением механической мощности, узел прижимной штанги, узел выработки электроэнергии, а также электрический узел. При осуществлении способа кинетическую энергию перемещения вверх-вниз клети со...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002662765
Дата охранного документа: 30.07.2018
05.09.2018
№218.016.82e5

Цельностальное, двухпластинчатое, самовозвратное, устойчивое к продольному изгибу распорное устройство и способ его изготовления

Изобретение относится к области строительства. Предложена цельностальная, двухпластинчатая, самовозвратная, устойчивая к продольному изгибу распорка и способ ее изготовления. Распорка содержит две рассеивающие энергию пластины сердечника, наружный рамный ограничивающий компонент, две стальные...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002665737
Дата охранного документа: 04.09.2018
26.09.2018
№218.016.8b8e

Устройство мониторинга и амортизации ударного воздействия падающего угля и способ для системы ленточного транспортера в угольной шахте

Устройство содержит группу (1) амортизирующих барабанов для ленты, амортизирующий держатель (2), амортизирующие пружины (3), накопительный демпфер (4) ударного воздействия, устройство (5) преобразования и передачи сигнала, и основную установочную плиту (6), группа (1) амортизирующих барабанов...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002667995
Дата охранного документа: 25.09.2018
26.09.2018
№218.016.8bc2

Система и способ обнаружения разрушения гантельного замка скребкового конвейера

Изобретение относится к системе и способу обнаружения разрушения замка. Система содержит скребковый конвейер, беспроводное устройство (2) измерения расстояния, беспроводное связное устройство, опорный контроллер и центр управления и контроля. Беспроводное устройство (2) измерения расстояния...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002667986
Дата охранного документа: 25.09.2018
Showing 1-6 of 6 items.
09.06.2018
№218.016.5ccb

Плавильный тигель и аппарат и способ сбора флотационной пены в плавильном тигле

Изобретение относится к плавильному тиглю, содержащему корпус тигля и аппарат сбора флотационной пены. Корпус тигля снабжен плавильной камерой, имеющей открытый верхний конец. Аппарат сбора флотационной пены содержит подвесной кронштейн, несущую плиту, поворотную плиту и приводной механизм,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002656122
Дата охранного документа: 01.06.2018
23.02.2020
№220.018.053b

Способ корреляционного моделирования нарушения соединения критических компонентов подъемника для глубокой скважины в условиях неполной информации

Изобретение раскрывает способ корреляционного моделирования нарушения соединения критических компонентов подъемника для глубокой скважины в условиях неполной информации. Технический результат заключается в повышении точности моделирования совместной вероятности множества состояний нарушения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002714852
Дата охранного документа: 19.02.2020
21.06.2020
№220.018.2959

Система и способ динамического определения и коррекции параметров управления

В настоящем изобретении раскрыта система и способ динамического определения и повторной коррекции параметров управления. Система содержит модуль сбора данных, модуль определения динамической модели в режиме онлайн для приводной системы с постоянным магнитом малой дальности действия, модуль...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002723827
Дата охранного документа: 17.06.2020
12.04.2023
№223.018.44f0

Устройство и способ для распределенного определения прямолинейности рабочей поверхности скребкового конвейера на основе волоконно-оптического измерения

Раскрыто устройство и способ для распределенного определения прямолинейности рабочей поверхности скребкового конвейера на основе волоконно-оптического измерения. Устройство содержит широкополосный источник излучения, группу первых волоконно-оптических циркуляторов, группу вторых...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002760069
Дата охранного документа: 22.11.2021
14.05.2023
№223.018.54ab

Многоступенчатый многоцелевой гидравлический нагнетатель с регулируемой скоростью нагнетания

Предоставлен многоступенчатый многоцелевой гидравлический нагнетатель с регулируемой скоростью нагнетания, содержащий часть, представляющую собой многоступенчатую нагнетающую конструкцию, контур гидравлического масла, управляющую часть контура гидравлического масла, контур нагнетаемой текучей...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002737073
Дата охранного документа: 24.11.2020
06.06.2023
№223.018.7826

Механическая муфта дождевальной машины барабанного типа и способ ее применения

Изобретение относится к муфтам. Механическая муфта дождевальной машины барабанного типа содержит выходной вал (1) понижающей передачи, втулку (3) с наружными шлицами, фланец (4) с внутренними шлицами, подшипник (5), выходной фланец (6), стопорное кольцо (9), устройство (10) в виде рычага...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002731047
Дата охранного документа: 28.08.2020
+ добавить свой РИД