液压支架支护姿态监测方法与装置与流程

本发明涉及智能化开采，尤其涉及一种液压支架支护姿态监测方法与装置。

背景技术：

1、液压支架是采煤工作面支护顶板、防护煤壁、隔离采空区冒落矸石的主要支护设备，在煤矿井下实际应用过程中发现，受井下恶劣生产环境的影响，倾角传感器的监测结果非常容易发生失真，即液压支架并未发生任何动作，但倾角传感器的监测数据一直发生抖动，导致计算结果存在较大的误差。采煤工作面生产过程中主要需要分析液压支架顶梁与底座的夹角以及对液压支架支护状态的发展趋势进行分析，相关技术中姿态结算方法存在过度解算的问题，需要安装多个传感器、解算时间长，且不能实现对液压支架支护姿态的发展趋势进行分析预测，难以满足采煤工作面实际工程需求，因此，亟需对液压支架的支护姿态监测方法与装置进行创新研发

技术实现思路

1、本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的实施例提出一种液压支架支护姿态监测方法与装置，该液压支架支护姿态监测装置具有结构简单、成本低、监测方便的优点。

2、根据本发明实施例的液压支架支护姿态监测装置，液压支架支护姿态监测装置包括测高传感器、平衡千斤顶传感器和数据处理机构，所述测高传感器包括管体和应力计，所述管体的两端封闭，所述管体的两端分别与两个检测点相连，所述应力计位于所述管体内并邻近所述管体的一端端部，所述应力计用以获取两个检测点之间的高度差，所述平衡千斤顶传感器位于平衡千斤顶的上腔和下腔以检测所述平衡千斤顶的上腔和下腔的压力值，所述数据处理机构包括数据分析模块、数据存储模块和报警模块，所述数据分析模块与所述测高传感器和所述平衡千斤顶传感器通讯连接以接收数据，所述数据分析模块将数据进行解算并发送信号至报警模块，所述报警模块用以发出警报。

3、根据本发明实施例的液压支架支护姿态监测装置具有结构简单、成本低、监测方便的优点。本申请具有以下优势：监测装置可以实现对液压支架支护姿态进行实时高效解算，还能判断液压支架的支护姿态发展趋势，通过利用简单的水压原理实现了对液压支架不同位置高差的测量，测量精度较高，且测量数据过程中不会出现抖动。

4、在一些实施例中，所述应力计为水压应力计，所述水压应力计具有通讯模块用以实时发送压力值数据，所述平衡千斤顶传感器为压力传感器，所述压力传感器具有通讯模块用以实时发送压力值数据。

5、在一些实施例中，所述测高传感器至少有四个，所述测高传感器布置在液压支架上以获取所述液压支架上的两个检测点之间的高度差。

6、根据本发明实施例的液压支架支护姿态监测方法，液压支架支护姿态监测方法，包括以下步骤：

7、测量液压支架的结构参数，选取立柱千斤顶的下端和上端、底座的前端和顶梁的前端为参考点a点、c点、b点和d点，测量所述参考点中a点与b点、c点与d点之间的距离、所述a点至所述液压支架的底座的下部平面的垂直距离、所述b点至所述液压支架的底座的下部平面的垂直距离、所述c点至所述顶梁上表面的垂直距离和所述d点至所述顶梁上表面的垂直距离；

8、在所述液压支架上安装测高传感器，所述测高传感器分别测量所述c点到过所述a点的水平面的垂直距离、所述d点到过所述a点的水平面的垂直距离、所述c点到过所述b点的水平面的垂直距离和所述d点到过所述b点的水平面的垂直距离；

9、基于所述c点到过所述a点的水平面的垂直距离、所述d点到过所述a点的水平面的垂直距离、所述c点到过所述b点的水平面的垂直距离和所述d点到过所述b点的水平面的垂直距离，计算所述液压支架顶梁上表面与底座下部平面的夹角，根据两个夹角的大小判断所述液压支架的支护姿态；

10、在液压支架平衡千斤顶的上腔和下腔分别安装压力传感器，分别对平衡千斤顶上腔和下腔的压力值进行监测，根据所述上腔压力值和所述下腔压力值的差值分析判断所述液压支架的支护姿态发展趋势，进而调整所述立柱千斤顶以对液压支架的支护姿态进行调整。

11、在一些实施例中，在测量液压支架的结构参数步骤中所述立柱千斤顶下端a点至所述底座下部平面的垂直距离为l1,所述底座前端b点至所述底座下部平面的垂直距离为l2,所述a点与所述b点两点之间的距离为l3,所述立柱千斤顶上端c点至所述顶梁上表面的垂直距离为l4,所述顶梁前端d点至所述顶梁上表面的垂直距离为l5,所述c点与所述d点两点之间的距离为l6,l2＝l1,l5＝l4。

12、在一些实施例中，在所述液压支架上安装测高传感器步骤中所述c点至过所述a点的水平面的垂直距离为l7，所述d点至过所述a点的水平面的垂直距离为l8，所述c点至过所述b点的水平面的垂直距离为l9，所述d点至过所述b点的水平面的垂直距离为l10。

13、在一些实施例中，由所述c点向l8做垂线，垂足为e点，则所述液压支架顶梁上表面与过所述a点的水平面的夹角为：

14、

15、由所述b点向过所述a点的水平面做垂线，垂足为f，则所述液压支架底座下部平面与过所述a点的水平面的夹角为：

16、

17、∠fab的计算结果表示液压支架的整体支护状态，将∠dce与∠fab的计算结果进行相加，根据二者相加之和判断液压支架的支护姿态。

18、在一些实施例中，所述上腔的压力值和所述下腔压力值的差值与∠dce的大小正相关。

19、在一些实施例中，所述测高传感器的管体的两端分别与两个检测点相连，所述管体内的应力计布置在所述管体的一端以得到两个检测点之间的压差，

20、

21、其中，p为两个检测点之间的水压差；ρ为液体的密度；h为两个检测点之间的垂直距离，g为重力加速度，所述应力计检测得到的数据为压差p，ρ和g为常数。

技术特征：

1.一种液压支架支护姿态监测装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的液压支架支护姿态监测装置，其特征在于，所述应力计为水压应力计，所述水压应力计具有通讯模块用以实时发送压力值数据，所述平衡千斤顶传感器为压力传感器，所述压力传感器具有通讯模块用以实时发送压力值数据。

3.根据权利要求1所述的液压支架支护姿态监测装置，其特征在于，所述测高传感器至少有四个，所述测高传感器布置在液压支架上以获取所述液压支架上的两个所述检测点之间的高度差。

4.液压支架支护姿态监测方法，其特征在于，包括以下步骤：

5.根据权利要求4所述的液压支架支护姿态监测方法，其特征在于，在测量液压支架的结构参数步骤中所述立柱千斤顶下端a点至所述底座下部平面的垂直距离为l1,所述底座前端b点至所述底座下部平面的垂直距离为l2,所述a点与所述b点两点之间的距离为l3,所述立柱千斤顶上端c点至所述顶梁上表面的垂直距离为l4,所述顶梁前端d点至所述顶梁上表面的垂直距离为l5,所述c点与所述d点两点之间的距离为l6,l2＝l1,l5＝l4。

6.根据权利要求4所述的液压支架支护姿态监测方法，其特征在于，在所述液压支架上安装测高传感器步骤中所述c点至过所述a点的水平面的垂直距离为l7，所述d点至过所述a点的水平面的垂直距离为l8，所述c点至过所述b点的水平面的垂直距离为l9，所述d点至过所述b点的水平面的垂直距离为l10。

7.根据权利要求6所述的液压支架支护姿态监测方法，其特征在于，由所述c点向l8做垂线，垂足为e点，则所述液压支架顶梁上表面与过所述a点的水平面的夹角为：

8.根据权利要求7所述的液压支架支护姿态监测方法，其特征在于，所述上腔的压力值和所述下腔压力值的差值与∠dce的大小正相关。

9.根据权利要求4所述的液压支架支护姿态监测方法，其特征在于，所述测高传感器的管体的两端分别与两个检测点相连，所述管体内的应力计布置在所述管体的一端以得到两个检测点之间的压差，

技术总结本发明公开一种液压支架支护姿态监测方法与装置，液压支架支护姿态监测装置包括测高传感器、平衡千斤顶传感器和数据处理机构，所述测高传感器包括管体和应力计，所述管体的两端封闭，所述管体的两端分别与两个检测点相连，所述应力计位于所述管体内并邻近所述管体的一端端部，所述应力计用以获取两个检测点之间的高度差，所述平衡千斤顶传感器位于平衡千斤顶的上腔和下腔以检测所述平衡千斤顶的上腔和下腔的压力值，所述数据处理机构包括数据分析模块、数据存储模块和报警模块，所述数据分析模块与所述测高传感器和所述平衡千斤顶传感器通讯连接以接收数据，所述数据分析模块将数据进行解算并发送信号至报警模块，所述报警模块用以发出警报。本发明提供的液压支架支护姿态监测装置具备结构简单、成本低、监测方便的优点。技术研发人员：庞义辉,石瑶玉,关书方,姜志刚,于翔,孟令宇受保护的技术使用者：中煤科工开采研究院有限公司技术研发日：技术公布日：2024/8/16