[发明专利]一种采煤机智能控制装置及其控制方法

说明书

本发明公开了一种采煤机智能控制装置，包括主板、显示器、控制面板、决策控制器和逻辑控制器，显示器、控制面板、决策控制器和逻辑控制器均与主板连接，采煤机通过决策控制器发出指令，通过逻辑控制器执行煤机劣化监测模块、安全执行决策模块、模式控制模块和煤岩识别模块，完成智能采煤作业；本发明的控制方法包括步骤：S1，构建智能决策模型；S2，智能控制装置上电启动，读取上一次停止作业时的状态参数，同时检查外围配件的通讯状态；S3，采煤机实时读取机载传感器信息，按照既定策略完成截割任务；S4，当到达端头/尾时采煤机反向牵引截割，循环进行步骤S3。本发明能够实现采煤机重要动作的智能化，实现合理化的割煤策略。

技术领域

本发明涉及采煤机，尤其涉及一种采煤机智能控制装置及其控制方法。

背景技术

在当前“双碳”背景下煤炭产能降低，逐渐清退低产能矿区，但短期煤炭仍是保证能源安全的主要选择，为确保大型矿区对煤炭的稳定供应需要进一步实现工作面的智能化，综采工作面的“少人化”或“无人化”成为煤矿安全、高效生产的关键。在综采工作面中，采煤机、液压支架和刮板输送机需要配合工作，采煤机直接作用于煤岩，刮板输送机与液压支架服务于采煤机实现装煤与支护，所以采煤机是最关键的机电装备，采煤机底板截割轨迹决定刮板输送机的姿态，顶板截割轨迹决定了液压支架的支护空间，运行轨迹反映了刮板输送机的推移直线度，因此采煤机的智能化程度直接影响整个综采工作面的安全生产。有必要对采煤机的智能控制技术进行研究，减少现场作业人员，为综采工作面的安全高效生产提供技术保障，同时还能避免采煤机长时间处于异常状态而导致设备出现故障，从而大大提高采煤机的可靠性，保证采煤机发挥最大的工作能力。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种适应不同工作面、实现无人自动开采的采煤机智能控制装置及其控制方法。

技术方案：本发明的一种采煤机智能控制装置，包括主板、显示器、控制面板、决策控制器和逻辑控制器，显示器、控制面板、决策控制器和逻辑控制器均与主板连接，采煤机通过决策控制器发出指令，通过逻辑控制器执行煤机劣化监测模块、安全执行决策模块、模式控制模块和煤岩识别模块，完成智能采煤作业；显示器实时显示采煤机的主要作业信息，控制面板通过按钮对采煤机进行人为干预；

所述采煤机劣化监测模块通过读取采煤机机身上各个关键位置处传感器信息进行多传感器的信息融合，寻求部件衰减的不同阶段；

所述安全执行决策模块判断当执行器碰到劣化、故障、外界干扰时是否能够按预定轨迹执行；

所述模式控制模块通过对少量人员操作、截割轨迹历史数据进一步训练模型，构建可生成的控制策略，同时建立生成式对抗网络，构建煤层场景在虚拟场景上实现虚拟人为干预的操作；

所述煤岩识别模块通过近红外光扫描煤岩界面，通过自适应扫描策略获取煤岩光谱，判断区域内的煤岩种类与岩石占比，最终判断出煤岩界线。

本发明的控制方法，包括步骤如下：

S1，构建智能决策模型，实现过程包括：

构建劣化监测模型：智能控制器收集历史机身传感器数据，分布式卡尔曼共识滤波器对传感器数据进行滤波和将相似传感器数据进行融合；

获取安全执行策略：智能控制器在评估系统剩余能力时，以执行策略分别输入执行器模型与执行器实物，输出理论与实际IO信号，比较输出理论与实际IO信号的差异，根据差异情况，修正执行策略或重新获取执行策略；

构建光谱煤岩识别策略：根据采煤机牵引速度利用扫描角度和牵引速度之间的关系构建自适应扫描策略，以适应煤岩识别装置；煤岩识别装置根据煤岩类别和当前探测区域岩石占得到煤岩信息；