一种极薄煤层液压支架定位控制系统及支架数据传输方法与流程

本发明涉及煤层液压支架通信控制，特别涉及一种极薄煤层液压支架定位控制系统及支架数据传输方法。

背景技术：

1、近年来，由于煤矿综采设备与技术的提升以及过度开采，使得厚煤层与中厚煤层的储量急剧减少甚至枯竭，薄煤层与极薄煤层逐渐成为主采煤区；但极薄煤层开采空间狭小，煤层构造复杂，作业环境恶劣、生产安全隐患多，综采难度大，极大的影响了生产的安全性和效率，极薄煤层液压支架的远程控制可以满足极薄煤层的生产要求，减少人工参与、提高生产效率、安全性；通过液压支架支护装备的远程控制系统可以高精度、实时性的调整液压支架以应对煤层变化等保障生产人员安全、提高生产效率，远程控制对于极薄煤层液压支架就显得尤为重要。

2、当前，极薄煤层煤矿智能化的发展还在初步阶段，煤矿开采设备种类繁多，不同生产商的每套设备都有独立操作系统和不同的通信协议，操作系统之间无法互联互通、部分设备还存在技术垄断等问题；数据格式与标准没有统一，为煤矿智能化开采带来了巨大的阻力；传统液压支架系统在极薄煤层矿井中存在定位精度不足的问题，难以满足对支架位置的高精度实时远程控制需求，从而定位精度不足；大部分系统采用的通信技术存在较大的延迟，影响了对液压支架实时状态的获取和远程控制的实时性，从而通信延迟大；一些系统在设备互联性方面存在问题，不同设备之间的信息交互受限，难以实现整体系统的高效协同工作，从而使得设备互联性差。

3、因此，目前在对于设备进行定位以控制设备的具体状态时，因设备较多且每个设备的状态不同以致所接收到的每个设备的位置的定位精度不同，难以对处于极薄煤层内的所有液压支架进行统一精确的控制，不容易在复杂的地质环境下提高煤矿生产效率及保障作业人员安全。

技术实现思路

1、本发明实施例提供一种极薄煤层液压支架定位控制系统及支架数据传输方法，可以解决现有技术中，存在的难以对处于极薄煤层内的所有液压支架进行统一精确的控制的问题。

2、本发明实施例提供一种极薄煤层液压支架定位控制系统，包括液压支架模块、uwb模块、5g通信模块和云平台终端；

3、所述液压支架模块，包括设置在多台液压支架上的主控模块，所述主控模块与每台液压支架的主机相连，所述液压支架用于支撑和调整在极薄煤层掘进过程中巷道的支护；

4、所述uwb模块，部署在每台液压支架上，并与每台液压支架上的主控模块连接；

5、所述5g通信模块，包括部署在每台液压支架上的5g模组cpe，并与每台液压支架上的主控模块连接；所述5g通信模块还与工作面基站通信连接，工作面基站与云平台终端通信连接；

6、所述主控模块，用于控制与其对应液压支架的状态；

7、所述主控模块根据在极薄煤层内液压支架的实际状况控制并调整uwb模块的发射功率和接收灵敏度，以使每个uwb模块对与其对应的液压支架的定位精度一致，并将精确位置信息传输至主控模块，主控模块将采集的液压支架状态信息通过5g通信模块传输至工作面基站，并通过工作面基站传输至云平台终端；

8、所述5g模组cpe将主控模块的信号转换为5g信号，并能通过工作面基站与云平台终端互相通信；

9、所述云平台终端用于分析液压支架的实时数据，并根据采煤详情远程控制液压支架。

10、优选地，所述主控模块包括传感器与执行器；

11、所述传感器用于采集液压支架的液压系统参数及机械状态，并通过工作面基站传输至云平台终端；

12、所述执行器用于根据云端平台反馈的数据控制液压支架的运动及机械状态。

13、优选地，所述主控模块将采集的液压支架状态信息通过5g通信模块传输至工作面基站，包括：

14、主控模块将采集的液压支架的状态信息通过485通信协议传输给网关，网关将其转换为以太网信号，再由5g模组cpe将其转换为5g信号，并通过5g模组cpe传输至工作面基站。

15、优选地，所述液压支架通过软总线技术与uwb模块和5g模组cpe进行自发现及自组网，用于实现液压支架与其相关联的设备间的协同工作。

16、优选地，所述云平台终端用于集中存储、处理和分析液压支架的实时数据，并能通过uwb模块和5g模组cpe将信息传输至主控模块，进而主控模块控制液压支架的运动及机械状态。

17、优选地，还包括plc和监控箱；

18、plc和监控箱在顺槽侧接收工作面基站的5g信号，并将其转换为485信号传递给液压支架上设置的主控模块。

19、优选地，所述5g模组cpe在使用时配置5g模组cpe的通信频率及传输速率。

20、优选地，在使用时，液压支架及矿井覆盖范围内将部署充足的5g网络基站，用以提供覆盖范围内5g通信需求。

21、本发明实施例还提供一种极薄煤层液压支架定位控制系统的支架数据传输方法，包括以下步骤：

22、每台液压支架上的主控模块通过传感器采集对应液压支架的实时状态信息；

23、每台液压支架上设置了5g通信模块和uwb定位模块，5g通信模块通过5g网络连接到工作面基站，实现液压支架与矿井网络间的通信，uwb定位模块利用宽带无线技术实现液压支架在狭小空间内的厘米级定位，将液压支架的精确位置信息传输至主控模块；

24、液压支架上的主控模块将采集的状态信息通过485通信协议传输给网关，网关将其转换为以太网信号，并通过5g通信模块传输至工作面基站；

25、工作面基站将液压支架的实时状态数据传送至矿井的云平台终端，云平台终端根据液压支架的实时状态信息进行调整并通过5g通信模块和uwb定位模块将调整信息传递至主控模块控制液压支架的实时状态。

26、本发明实施例提供一种极薄煤层液压支架定位控制系统及支架数据传输方法，与现有技术相比，其有益效果如下：

27、本发明通过在极薄煤层内的每台液压支架上设置主控模块和uwb模块，并建立主控模块与uwb模块之间的联系，使主控模块根据在极薄煤层内液压支架的实际状况控制并调整与其对应的uwb模块的发射功率和接收灵敏度，以使得每个uwb模块对于与其对应的液压支架的定位精度一致，并将每台液压支架定位精度一致的位置信息传输至主控模块以通过5g通信模块传输至云平台终端对其进行统一分析并控制，因uwb模块对于与其相对应的液压支架进行定位时是通过当前液压支架的实际状态来调整液压支架的定位精度并使得每台液压支架的定位精度一致，并将精度一致的位置信息传输至云平台终端，云平台终端可对处于极薄煤层内的所有液压支架进行统一精确的控制，在复杂的地质环境下可提高煤矿生产效率及保障作业人员安全。

28、并且，本发明在每台液压支架上设置5g模组cpe，利用其高宽带和低延时的特性实现对每台液压支架的位置数据和状态信息实时传输至操作段，实现对液压支架的高精度实时控制和监测，提高了作业的实时性和精准性，且能使得作业人员可以在安全距离之外进行精准操作，降低作业风险。

技术特征：

1.一种极薄煤层液压支架定位控制系统，其特征在于，包括：液压支架模块、uwb模块、5g通信模块和云平台终端；

2.根据权利要求1所述的一种极薄煤层液压支架定位控制系统，其特征在于，所述主控模块包括传感器与执行器；

3.根据权利要求1所述的一种极薄煤层液压支架定位控制系统，其特征在于，所述主控模块将采集的液压支架状态信息通过5g通信模块传输至工作面基站，包括：

4.根据权利要求1所述的一种极薄煤层液压支架定位控制系统，其特征在于，

5.根据权利要求1所述的一种极薄煤层液压支架定位控制系统，其特征在于，所述云平台终端用于集中存储、处理和分析液压支架的实时数据，并能通过uwb模块和5g模组cpe将信息传输至主控模块，进而主控模块控制液压支架的运动及机械状态。

6.根据权利要求1所述的一种极薄煤层液压支架定位控制系统，其特征在于，还包括plc和监控箱；

7.根据权利要求1所述的一种极薄煤层液压支架定位控制系统，其特征在于，所述5g模组cpe在使用时配置5g模组cpe的通信频率及传输速率。

8.根据权利要求1所述的一种极薄煤层液压支架定位控制系统，其特征在于，

9.一种极薄煤层液压支架定位控制系统的支架数据传输方法，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结本发明公开了一种极薄煤层液压支架定位控制系统及支架数据传输方法，涉及煤层液压支架通信控制技术领域，包括液压支架模块、UWB模块、5G通信模块和云平台终端。本发明通过在极薄煤层内的每台液压支架上设置UWB模块和5G模组CPE，利用UWB技术的宽带无线技术实现对液压支架厘米级的高精度定位，利用5G模组CPE的高带宽和低时延的特性实现对液压支架的位置数据和状态信息实时传输至操作端，实现对液压支架位置及状态信息的高精度实时控制和监测，提高了作业的实时性和精准性，且能使得作业人员可以在安全距离之外进行精准操作，降低作业风险。技术研发人员：郝敬宾,孙晓凯,刘新华,庄静,孙强,李琳,吕海军受保护的技术使用者：徐州华东机械有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/23