[发明专利]一种针对刮板输送机上窜下滑问题的预警方法

权利要求书

1.一种针对刮板输送机上窜下滑问题的预警方法，其特征在于，包括：

在Unity3D创建的虚拟环境下，选择配套综采工作面的煤机装备型号，并进行参数化设置，再建立基于物理引擎的虚拟综采工作面煤机装备与虚拟煤层间的虚拟接触模型；其中，所述配套综采工作面的煤机装备包括采煤机、液压支架及刮板输送机；虚拟综采工作面煤机装备包括虚拟采煤机、虚拟液压支架及虚拟刮板输送机；

采集煤机装备的实时运行参数、煤层与煤机装备间的摩擦系数变化，使虚拟刮板输送机受到的作用力规律与井下刮板输送机相一致，建立虚拟环境与井下环境的数字孪生关系；

通过将虚拟综采工作面煤机装备相对煤层底板、相对预设参考物的位姿数据实时输出，对虚拟刮板输送机的机头相对于虚拟运输巷位置基准的变化进行监测，根据预设评判等级确定刮板输送机上窜下滑的程度，并产生警报信号进行预警；

虚拟煤层是在虚拟环境下，根据实时探测得到的煤层数据，利用Mesh组件中的MeshFilter和MeshRender组件进行实时的煤层网格构建与渲染建立的煤层模型；虚拟综采工作面煤机装备与虚拟煤层间的虚拟接触模型是在虚拟煤层底板上安装Mesh Collider物理组件，依次在虚拟刮板输送机各中部槽、液压支架上安装Box Collider和CapsuleCollider物理组件，实现虚拟采煤机与虚拟刮板输送机之间接触模型的建立和虚拟综采工作面煤机装备自适应铺设在虚拟煤层上的接触型模型。

2.根据权利要求1所述的针对刮板输送机上窜下滑问题的预警方法，其特征在于，上窜下滑的评判等级为：

当刮板输送机处于非蛇行状态时，机头位置变化量大小，分为三个等级，虚拟环境下，机头位置变化量在第一阈值范围时，综采工作面上窜下滑的程度较低，属于轻度上窜下滑；机头位置变化量在第二阈值范围时，此时已经影响正常的煤矿开采，需要停机进行相关的调斜处理，属于中度上窜下滑；机头位置变化量在第三阈值范围时，属于重度上窜下滑。

3.根据权利要求1所述的针对刮板输送机上窜下滑问题的预警方法，其特征在于，在选择配套综采工作面的煤机装备型号，并进行参数化设置的步骤中，对综采工作面煤机装备的质量、液压支架运行时与刮板输送机弯曲时的阻力、初始摩擦系数，通过虚实转换比例在Unity3D环境下进行设置；

其中，虚实转换比例是在虚拟环境下与实际环境中配套综采工作面的煤机装备长度、质量的比例尺，在Unity3D中的比例尺为100:1。

4.根据权利要求1所述的针对刮板输送机上窜下滑问题的预警方法，其特征在于，煤机装备的相关实时运行参数是指采煤机的牵引速度、滚筒转速、牵引功率、牵引电流、机身俯仰角，刮板输送机的链速，中部槽的弯曲角；

所述煤层与煤机装备间的摩擦系数变化是指由于工作面常有淋水以及降尘洒水步骤，使煤层与煤机装备间的摩擦系数进一步降低。

5.根据权利要求1所述的针对刮板输送机上窜下滑问题的预警方法，其特征在于，虚拟刮板输送机受到的作用力规律是指刮板输送机在工作面开采过程中受到的采煤机行走轮的牵引力、采煤机的重力、导向滑靴和平滑靴的压力和摩擦力、液压支架的推溜和拉架力的作用、煤堆重力的作用，并将各类力的表现形式通过C#脚本的形式作用给各自的作用对象。

6.根据权利要求1所述的针对刮板输送机上窜下滑问题的预警方法，其特征在于，虚拟环境与井下环境的数字孪生关系是根据煤矿井下的综采工作面煤机装备与煤层的相关数据在虚拟环境下建立一一映射的虚拟综采工作面煤机装备与虚拟煤层。