基于高频动态压力传感器的煤矸石含量识别系统及方法技术方案

本发明专利技术提供了一种基于高频动态压力传感器的煤矸石含量识别系统及方法，属于煤矸石含量识别技术领域；解决了现有煤矸石识别方法中无法对煤矸石含量进行准确统计从而导致放煤关闭的时间无法准确确定使得放煤效率低的问题；包括多台液压支架，液压支架的后插板下方固定有高频动态压力传感器总成，高频动态压力传感器总成与支架控制器相连，支架控制器与电磁阀组相连，电磁阀组通过液压管路连接液压支架上的油缸；支架控制器还连接有上位机，上位机用于分析处理高频动态压力传感器总成采集的压力数据，并通过压力时间数据识别出煤块和矸石以及矸石含量百分比，然后发送放煤信号给支架控制器；本发明专利技术应用于综采工作面。本发明专利技术应用于综采工作面。本发明专利技术应用于综采工作面。

【技术实现步骤摘要】
基于高频动态压力传感器的煤矸石含量识别系统及方法


[0001]本专利技术提供了一种基于高频动态压力传感器的煤矸石含量识别系统及方法，属于煤矸石含量识别


技术介绍

[0002]我国是煤炭大国，在煤炭开采中实现自动化是未来必然趋势，而自动放顶煤就是综采自动化的一种情况。在放煤的过程中什么时候自动关闭放煤口是重中之重，原因如下：放煤口关早了会有煤炭没放干净；放煤口关晚了会放出大量煤矸石，降低煤炭质量，影响原煤发热量。市面上很难找到一种在放煤过程中识别煤矸石含量并停止放煤的较成熟的解决方案，基于以上原因，本专利技术提出了一种全新的煤矸石含量识别系统及方法，可以识别当前煤流中煤矸石含量百分比，以及通过识别到的矸石百分比是否达到阈值来关闭放煤口的应用。

技术实现思路

[0003]本专利技术为了解决现有煤矸石识别方法中无法对煤矸石含量进行准确统计从而导致放煤关闭的时间无法准确确定使得放煤效率低的问题，提出了一种基于高频动态压力传感器的煤矸石含量识别系统及方法。
[0004]为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：一种基于高频动态压力传感器的煤矸石含量识别系统，包括放置在综采工作面用于支撑顶板的多台液压支架，每台液压支架的后尾梁内部通过千斤顶连接有后插板，每台液压支架上设置有一个支架控制器，所述液压支架的后插板下方固定有高频动态压力传感器总成，所述高频动态压力传感器总成用于实现在放煤过程中对煤块和煤矸石的压力检测，所述高频动态压力传感器总成通过第一连接导线与支架控制器相连，所述支架控制器通过第二连接导线与电磁阀组相连，所述电磁阀组通过液压管路连接液压支架上后尾梁和后插板的油缸，用于对液压支架上后尾梁和后插板上的油缸动作进行控制；
[0005]所述支架控制器还通过导线连接有上位机，所述上位机用于分析处理高频动态压力传感器总成采集的压力数据，并通过压力时间数据识别出煤块和矸石以及矸石含量百分比，然后发送放煤信号给支架控制器。
[0006]所述高频动态压力传感器总成由沿纵向布置的若干个高频动态压力传感器组成，每个高频动态压力传感器的采集频率均不低于2MHz。
[0007]所述后尾梁和后插板伸出后会顶在岩石上封堵煤块。
[0008]所述上位机中预设有用于判断煤块还是矸石的临界q值，所述临界q值是压力曲线的峰值与出现拐点的时间的比值。
[0009]一种基于高频动态压力传感器的煤矸石含量识别方法，采用基于高频动态压力传感器的煤矸石含量识别系统，包括如下步骤：
[0010]第一步：完成煤矸石含量识别系统中各个组件的连接；
[0011]第二步：上位机配置相关阈值；
[0012]第三步：打开放煤口，开始放煤；
[0013]第四步：煤块及矸石混合物下落，部分砸中高频动态压力传感器总成；
[0014]第五步：高频动态压力传感器将采样数据传给支架控制器；
[0015]第六步：撞击结束后支架控制器将撞击数据转发给上位机；
[0016]第七步：上位机根据撞击数据和配置的阈值数据判断撞击材料以及计算矸石含量百分比有没有超过阈值；
[0017]第八步：如果第六步判断的矸石含量百分比超过阈值，则上位机下发给支架控制器关闭放煤的信号；
[0018]第九步：支架控制器收到关闭放煤口信号后给电磁阀组下发关闭放煤口对应动作的电信号；
[0019]第十步：电磁阀组控制液压管路实现液压支架动作；
[0020]第十一步：矸石含量识别及关闭放煤口流程完毕。
[0021]所述第二步中配置的相关阈值包括：煤块和矸石的临界q值、矸石含量百分比阈值、计算矸石百分比时间范围，其中煤块和矸石的临界q值是压力曲线的峰值与出现拐点的时间的比值。
[0022]所述高频动态压力传感器总成由多个高频动态压力传感器组成，不同的硬物撞击时会分别触发对应的高频动态压力传感器采集压力值，计算矸石含量百分比时选择一个时间范围内的高频动态压力传感器采集的压力值进行计算。
[0023]本专利技术相对于现有技术具备的有益效果为：本专利技术提供的一种基于高频动态压力传感器的煤矸石含量识别系统及方法根据煤炭和矸石硬度性质的区别，从而造成压力曲线上峰值与拐点时间的区别，通过高频动态压力传感器总成采集煤流上的煤块和矸石的压力值进行识别判断，并计算出矸石含量百分比，根据矸石含量百分比实现放煤口的自动关闭，流程简单，成本低，可以实现放煤自动化的同时提升煤炭质量。
附图说明
[0024]下面结合附图对本专利技术做进一步说明：
[0025]图1为应用本专利技术的系统进行放煤前的结构示意图；
[0026]图2为应用本专利技术的系统进行放煤中的结构示意图；
[0027]图3为应用本专利技术的系统放煤结束后关闭放煤口的结构示意图；
[0028]图4为采用硬度不同的软硬两种物体撞击力随时间变化的曲线图；
[0029]图5为物体撞击高频动态压力传感器总成的一种实施例示意图；
[0030]图中：1为液压支架、2为后插板、3为后尾梁、4为待放煤块、5为岩层、6为高频动态压力传感器总成、7为第一连接导线、8为支架控制器、9为上位机、10为第二连接导线、11为电磁阀、12为液压管路。
具体实施方式
[0031]如图1至图5所示，本专利技术提供了一种基于高频动态压力传感器的煤矸石含量识别系统，包括液压支架1，后插板2，后尾梁3，待放煤块4，岩层5，高频动态压力传感器总成6，连
接高频动态压力传感器总成6和支架控制器8的第一连接导线7，支架控制器8，上位机9，连接支架控制器8和电磁阀组11的第二连接导线10，电磁阀组11，连接电磁阀组11和液压支架油缸的液压管路12。
[0032]本专利技术中采用的各个组件的描述即功能如下：
[0033]液压支架1：综采工作面的主要支撑设备，用于支撑顶板，防止坍塌。
[0034]后插板2：放顶煤的主要机械结构，该机构配合后尾梁3实现开启放煤口操作，该机构收回来后待放煤块4就会自由掉落，实现放煤。
[0035]后尾梁3：放顶煤的主要机械结构，该机构配合后插板2实现开启放煤口操作，该机构收回来后待放煤块4就会自由掉落，实现放煤。
[0036]待放煤块4：放煤过程中要放落的煤块。
[0037]岩层5：天然岩层，后插板2、后尾梁3伸出后会顶在岩层5上，起到封堵煤块的作用。
[0038]高频动态压力传感器总成6：沿纵向由若干个高频动态压力传感器组成，每个高频动态压力传感器采集的频率能达到2MHz。煤块和矸石在下落过程中会砸中纵向的某个高频动态压力传感器，通过高频动态压力传感器的动态采集数据可以绘出压力随时间变化的曲线，撞击过程中的压力数据会传给支架控制器8，由支架控制器8将数据同步传给上位机9，由上位机9对数据进行处理分析。
[0039]第一连接导线7：用于连接高频动态压力传感器总成6和支架控制器8，实现二者之间的数据通讯。
[0040]支架控制器8：第一、用于本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于高频动态压力传感器的煤矸石含量识别系统，包括放置在综采工作面用于支撑顶板的多台液压支架，每台液压支架的后尾梁内部通过千斤顶连接有后插板，每台液压支架上设置有一个支架控制器，其特征在于：所述液压支架的后插板下方固定有高频动态压力传感器总成，所述高频动态压力传感器总成用于实现在放煤过程中对煤块和煤矸石的压力检测，所述高频动态压力传感器总成通过第一连接导线与支架控制器相连，所述支架控制器通过第二连接导线与电磁阀组相连，所述电磁阀组通过液压管路连接液压支架上后尾梁和后插板的油缸，用于对液压支架上后尾梁和后插板上的油缸动作进行控制；所述支架控制器还通过导线连接有上位机，所述上位机用于分析处理高频动态压力传感器总成采集的压力数据，并通过压力时间数据识别出煤块和矸石以及矸石含量百分比，然后发送放煤信号给支架控制器。2.根据权利要求1所述的一种基于高频动态压力传感器的煤矸石含量识别系统，其特征在于：所述高频动态压力传感器总成由沿纵向布置的若干个高频动态压力传感器组成，每个高频动态压力传感器的采集频率均不低于2MHz。3.根据权利要求2所述的一种基于高频动态压力传感器的煤矸石含量识别系统，其特征在于：所述后尾梁和后插板伸出后会顶在岩石上封堵煤块。4.根据权利要求3所述的一种基于高频动态压力传感器的煤矸石含量识别系统，其特征在于：所述上位机中预设有用于判断煤块还是矸石的临界q值，所述临界q值是压力曲线的峰值与出现拐点的时间的比值。5.一种基于高频动态压力传感器的煤矸石含量识别方法，采用如...

【专利技术属性】
技术研发人员：王宏伟，刘治国，刘晓俊，张鑫，
申请(专利权)人：太原向明智控科技有限公司，
类型：发明
国别省市：