1.本發(fā)明涉及煤礦隧道施工技術領域，具體而言，涉及一種煤礦用掘錨一體機系統(tǒng)。

背景技術：

2.采掘機械化已經是當今煤礦掘進巷道的一種發(fā)展趨勢，掘錨機的推廣與應用，極大地減輕了工人的勞動強度與巷道掘進支護效率，未來掘錨機將朝著自動化、智能化方向進一步發(fā)展?，F(xiàn)有技術中，掘錨一體機系統(tǒng)智能化程度普遍不高，或僅有部分智能化設計，操作手完全依靠手動和經驗操作，掘進效率低下。

技術實現(xiàn)要素：

3.本發(fā)明解決的問題是煤礦用掘錨一體機系統(tǒng)智能化程度不高導致的掘進效率低下。

4.為解決上述問題，本發(fā)明提供一種煤礦用掘錨一體機系統(tǒng)，包括：掘錨機、自動導航與姿態(tài)實時檢測系統(tǒng)以及智能化控制系統(tǒng)，

5.所述自動導航與姿態(tài)實時檢測系統(tǒng)用于檢測掘錨機的工作環(huán)境狀態(tài)及所述掘錨機自身的狀態(tài)，

6.所述智能化控制系統(tǒng)用于根據(jù)所述自動導航與姿態(tài)實時檢測系統(tǒng)檢測的工作環(huán)境狀態(tài)和自身的狀態(tài)，控制所述掘錨機動作。

7.可選地，所述掘錨機的工作環(huán)境狀態(tài)包括所述掘錨機與洞壁的距離，所述掘錨機自身的狀態(tài)包括所述掘錨機的航向姿態(tài)；

8.所述智能化控制系統(tǒng)包括：井下集控室和地面集控室，所述井下集控室和所述地面集控室通過光纜相連接，

9.所述井下集控室用于與所述智能化控制系統(tǒng)通信，所述井下集控室還用于與所述地面集控室通信，

10.所述地面集控室用于根據(jù)所述自動導航與姿態(tài)實時檢測系統(tǒng)檢測的工作環(huán)境狀態(tài)和自身的狀態(tài)，遠程控制所述掘錨機動作。

11.可選地，所述自動導航與姿態(tài)實時檢測系統(tǒng)包括：無線系統(tǒng)、慣性導航、激光靶和四個測距傳感器，

12.四個所述測距傳感器圍繞所述掘錨機的第一部分本體外表面設置，所述無線系統(tǒng)設置在靠近所述第一部分本體的洞壁，所述無線系統(tǒng)包括相連接的全站儀和無線電臺，所述慣性導航、所述激光靶和所述無線電臺設置于所述第一部分本體上，

13.所述測距傳感器用于實時監(jiān)測所述掘錨機與洞壁的距離，

14.所述慣性導航用于實時監(jiān)測所述掘錨機的航向姿態(tài)，

15.所述全站儀和所述激光靶用于彌補所述慣性導航檢測過程中產生的誤差，

16.所述無線電臺用于所述全站儀、所述激光靶與所述慣性導航三者之間的數(shù)據(jù)交互，所述無線電臺還用于與所述智能化控制系統(tǒng)通信。

17.可選地，所述井下集控室包括第二智能交換機，所述第二智能交換機設置在所述井下集控室內；

18.所述智能化控制系統(tǒng)還包括井下各工作設備，

19.所述井下各工作設備包括第一智能交換機、地下5g基站組、兩臺5g客戶端，所述第一智能交換機設置于所述掘錨機的第二部分本體上，所述地下5g基站組和所述第一智能交換機分別和所述第二智能交換機通過所述光纜相連接，所述兩臺5g客戶端分別設置于所述第一部分本體上和第二部分本體上，所述兩臺5g客戶端和所述地下5g基站組通過5g信號傳遞信息，

20.所述第二智能交換機用于通過光纜和wifi信號傳遞信息，遠程控制所述第一智能交換機，

21.所述第二智能交換機還用于分別遠程控制所述兩臺5g客戶端。

22.可選地，所述智能化控制系統(tǒng)還包括遙控操作系統(tǒng)，

23.所述遙控操作系統(tǒng)包括本機操作箱、遙控接收器和遙控發(fā)送器，所述本機操作箱和所述遙控接收器設置于所述第一部分本體和第二部分本體上，所述遙控發(fā)送器設置于距離所述掘錨機預設范圍內的地面上，

24.所述遙控操作系統(tǒng)用于控制所述掘錨機，

25.所述遙控發(fā)送器用于向所述本機操作箱發(fā)送控制命令，

26.所述遙控接收器用于從所述本機操作箱接收執(zhí)行結果，

27.所述本機操作箱用于根據(jù)接收的所述控制命令通過總線控制所述掘錨機，并向所述遙控接收器發(fā)送所述執(zhí)行結果。

28.可選地，所述一體機系統(tǒng)還包括健康自診斷系統(tǒng)，所述健康自診斷系統(tǒng)包括兩個壓力傳感器、兩個溫度傳感器、堵料傳感器、兩個溫濕度傳感器和報警器，兩個所述壓力傳感器分別設置于所述第一部分本體上和所述第二部分本體的液壓泵站上，兩個所述溫度傳感器分別設置于所述第二部分本體的泵站油箱上和泵站電機上，所述堵料傳感器設置于所述掘錨機的第三部分本體上，所述兩個溫濕度傳感器分別設置于所述第一部分本體上和所述第二部分本體的上，

29.所述壓力傳感器用于檢測所述液壓泵的壓力信息并獲取壓力數(shù)據(jù)，

30.所述溫度傳感器用于檢測所述泵站油箱和所述泵站電機的溫度信息并獲取溫度數(shù)據(jù)，

31.所述堵料傳感器用于檢測物料信息并獲取堵料數(shù)據(jù)，

32.所述溫濕度傳感器用于檢測溫濕度信息并獲取溫濕度數(shù)據(jù)，

33.所述報警器用于根據(jù)壓力數(shù)據(jù)、溫度數(shù)據(jù)、堵料數(shù)據(jù)和溫濕度數(shù)據(jù)獲取報警信息，將所述報警信息發(fā)送至所述智能化控制系統(tǒng)。

34.可選地，所述健康自診斷系統(tǒng)還包括四個振動傳感器、電壓傳感器、五個電流傳感器、四個跑偏傳感器、兩個急停傳感器和發(fā)送器，

35.所述振動傳感器三個均勻設置在所述第一部分本體的外表面，另一個所述振動傳感器固定在所述第一部分本體的截割臂，所述電壓傳感器和所述五個電流傳感器均勻設置于所述第一部分本體的電控箱內部，所述四個跑偏傳感器和所述兩個急停傳感器均勻布置在所述第三部分本體的第一安裝面和第二安裝面，所述第一安裝面位于所述第三部分本體

的右側，所述第二安裝面相對于所述第一安裝面，

36.所述振動傳感器用于分別檢測所述第一部分本體的外表面和切割臂的機械振動信息并獲取振動數(shù)據(jù)，

37.所述電壓傳感器和所述電流傳感器用于檢測所述電控箱內部的電壓信息和電流信息并獲取電流數(shù)據(jù)和電壓數(shù)據(jù)，

38.所述跑偏傳感器用于檢測所述掘錨機的狀態(tài)并獲取狀態(tài)數(shù)據(jù)，

39.所述急停傳感器用于檢測所述掘錨機的停止信號并獲取急停數(shù)據(jù)，

40.所述發(fā)送器用于根據(jù)所述振動數(shù)據(jù)、所述電流數(shù)據(jù)、所述電壓數(shù)據(jù)、所述狀態(tài)數(shù)據(jù)和所述急停數(shù)據(jù)獲取故障信息，將所述故障信息發(fā)送至所述智能化控制系統(tǒng)。

41.可選地，所述健康自診斷系統(tǒng)還包括雙機協(xié)同系統(tǒng)，

42.所述雙機協(xié)同系統(tǒng)設置于所述第一部分本體和所述第二部分本體的連接部件上，所述雙機協(xié)同系統(tǒng)用于協(xié)同所述第一部分主體和所述第二部分主體。

43.可選地，所述一體機系統(tǒng)還包括安全保護系統(tǒng)，

44.所述安全保護系統(tǒng)包括超前地質預報、煙霧傳感器、粉塵傳感器、甲烷傳感器、人體紅外傳感器、攝像監(jiān)控系統(tǒng)和人員定位系統(tǒng)，所述超前地質預報、所述煙霧傳感器、所述粉塵傳感器、所述甲烷傳感器、所述人體紅外傳感器和所述攝像監(jiān)控系統(tǒng)設置于所述第一部分本體上，所述人員定位系統(tǒng)設置于所述第一部分本體的外表面，

45.所述超前地質預報用于對一定范圍內的地層情況進行超前預報，

46.所述煙霧傳感器、所述粉塵傳感器和所述甲烷傳感器用于檢測所述掘錨機的氣體環(huán)境，

47.所述人體紅外傳感器和所述攝像監(jiān)控系統(tǒng)用于監(jiān)測人員狀態(tài)，

48.所述人員定位系統(tǒng)用于檢測工作范圍并獲取范圍數(shù)據(jù)。

49.可選地，所述地面集控室包括第三交換機，所述第三交換機設置于所述地面集控室，所述第三交換機通過所述光纜與所述地面5g基站相連接，

50.所述第三交換機用于通過所述地面5g基站實現(xiàn)有線通信網絡與無線終端之間的信號傳輸。

51.本發(fā)明所述的煤礦用掘錨機一體機系統(tǒng)，包括掘錨機、自動導航與姿態(tài)實時檢測系統(tǒng)以及智能化控制系統(tǒng)，通過自動導航與姿態(tài)實時檢測系統(tǒng)檢測掘錨機的工作環(huán)境狀態(tài)，同時對掘錨機進行自檢，通過智能化控制系統(tǒng)與自動導航與姿態(tài)實時檢測系統(tǒng)聯(lián)合作用，根據(jù)自動導航與姿態(tài)實時檢測系統(tǒng)反饋，從而控制掘錨機動作。利用煤礦用掘錨一體機系統(tǒng)實現(xiàn)智能化控制，通過自動導航和姿態(tài)實時檢測系統(tǒng)和智能控制系統(tǒng)結合，大大提高了掘錨機的生產效率。

附圖說明

52.圖1為本發(fā)明實施例中一種煤礦用掘錨一體機系統(tǒng)的示意圖；

53.圖2為本發(fā)明實施例中智能化控制系統(tǒng)的第一示意圖；

54.圖3為本發(fā)明實施例中自動導航與姿態(tài)實時檢測系統(tǒng)系統(tǒng)的示意圖；

55.圖4為本發(fā)明實施例中智能化控制系統(tǒng)的第二示意圖；

56.圖5為本發(fā)明實施例中健康自診斷系統(tǒng)的第一示意圖；

57.圖6為本發(fā)明實施例中健康自診斷系統(tǒng)的第二示意圖；

58.圖7為本發(fā)明實施例中安全保護系統(tǒng)的示意圖。

具體實施方式

59.為使本技術實施例的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合本技術實施例中的附圖，對本技術實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本技術的一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒炯夹g中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本技術保護的范圍。

60.結合圖1所示，本實施例提供一種煤礦用掘錨一體機系統(tǒng)，掘錨機、自動導航與姿態(tài)實時檢測系統(tǒng)以及智能化控制系統(tǒng)，

61.所述自動導航與姿態(tài)實時檢測系統(tǒng)用于檢測掘錨機的工作環(huán)境狀態(tài)及所述掘錨機自身的狀態(tài)，

62.所述智能化控制系統(tǒng)用于根據(jù)所述自動導航與姿態(tài)實時檢測系統(tǒng)檢測的工作環(huán)境狀態(tài)和自身的狀態(tài)，控制所述掘錨機動作。

63.本實施例所述的煤礦用掘錨一體機系統(tǒng)，包括掘錨機、自動導航與姿態(tài)實時檢測系統(tǒng)以及智能化控制系統(tǒng)，通過自動導航與姿態(tài)實時檢測系統(tǒng)檢測掘錨機的工作環(huán)境狀態(tài)，同時對掘錨機進行自檢，通過智能化控制系統(tǒng)與自動導航與姿態(tài)實時檢測系統(tǒng)聯(lián)合作用，根據(jù)自動導航與姿態(tài)實時檢測系統(tǒng)反饋，從而控制掘錨機動作。利用煤礦用掘錨一體機系統(tǒng)實現(xiàn)智能化控制，通過自動導航和姿態(tài)實時檢測系統(tǒng)和智能控制系統(tǒng)結合，大大提高了掘錨機的生產效率。

64.本技術實施例中，結合圖2所示，所述掘錨機的工作環(huán)境狀態(tài)包括所述掘錨機與洞壁的距離，所述掘錨機自身的狀態(tài)包括所述掘錨機的航向姿態(tài)；

65.所述智能化控制系統(tǒng)包括：井下集控室和地面集控室，所述井下集控室和所述地面集控室通過光纜相連接，

66.所述井下集控室用于與所述智能化控制系統(tǒng)通信，所述井下集控室還用于與所述地面集控室通信，

67.所述地面集控室用于根據(jù)所述自動導航與姿態(tài)實時檢測系統(tǒng)檢測的工作環(huán)境狀態(tài)和自身的狀態(tài)，遠程控制所述掘錨機動作。

68.本技術實施例中，結合圖3所示，所述自動導航與姿態(tài)實時檢測系統(tǒng)包括：無線系統(tǒng)、慣性導航、激光靶和四個測距傳感器，

69.四個所述測距傳感器圍繞所述掘錨機的第一部分本體外表面設置，所述無線系統(tǒng)設置在靠近所述第一部分本體的洞壁，所述無線系統(tǒng)包括相連接的全站儀和無線電臺，所述慣性導航、所述激光靶和所述無線電臺設置于所述第一部分本體上，

70.所述測距傳感器用于實時監(jiān)測所述掘錨機與洞壁的距離，

71.所述慣性導航用于實時監(jiān)測所述掘錨機的航向姿態(tài)，

72.所述全站儀和所述激光靶用于彌補所述慣性導航檢測過程中產生的誤差，

73.所述無線電臺用于所述全站儀、所述激光靶與所述慣性導航三者之間的數(shù)據(jù)交互，所述無線電臺還用于與所述智能化控制系統(tǒng)通信。

74.本技術實施例中，所述井下集控室包括第二智能交換機，所述第二智能交換機設

置在所述井下集控室內；

75.所述智能化控制系統(tǒng)還包括井下各工作設備，

76.所述井下各工作設備包括第一智能交換機、地下5g基站組、兩臺5g客戶端，所述第一智能交換機設置于所述掘錨機的第二部分本體上，所述地下5g基站組和所述第一智能交換機分別和所述第二智能交換機通過所述光纜相連接，所述兩臺5g客戶端分別設置于所述第一部分本體上和第二部分本體上，所述兩臺5g客戶端和所述地下5g基站組通過5g信號傳遞信息，

77.所述第二智能交換機用于通過光纜和wifi信號傳遞信息，遠程控制所述第一智能交換機，

78.所述第二智能交換機還用于分別遠程控制所述兩臺5g客戶端。

79.在本實施例中，結合圖4所示，智能交換機主要是把來自掘錨機的電信號轉為光信號，一般成對出現(xiàn)，因此在設備附近和井下集控室分別配置第一智能交換機和第二智能交換機，還可以將電信號轉為wifi信號，作為光纜通訊的備用信號，第一智能交換機和第二智能交換機通過光纜和wifi信號在通信系統(tǒng)中完成信息交換。地下5g基站組、5g客戶端和第二智能交換機組成第二鏈路，地下5g基站組用于收發(fā)來自5g客戶端的信號，5g客戶端的輸入來自于掘錨機的以太網信號，第二智能交換機能利用地下5g基站組通過5g信號遠程控制兩臺5g客戶端。

80.在一些實施例中，在井下設置有本安手機，在井上設置有普通手機，可以通過5g相互通訊，地面技術人員通過電話或視頻指導井下維保人員進行維修工作，將極大提高維修效率。

81.本實施例所述的煤礦用掘錨一體機系統(tǒng)利用智能化手段對掘錨機進行遠程控制，提高操作人員工作效率和處理故障問題效率，光纜、5g信號和wifi信號構成了三套通訊網絡互為備用，大大提高了遠程控制的可靠性，使井下無人操作成為可能。

82.本技術實施例中，所述智能化控制系統(tǒng)還包括遙控操作系統(tǒng)，

83.所述遙控操作系統(tǒng)包括本機操作箱、遙控接收器和遙控發(fā)送器，所述本機操作箱和所述遙控接收器設置于所述第一部分本體和第二部分本體上，所述遙控發(fā)送器設置于距離所述掘錨機預設范圍內的地面上，

84.所述遙控操作系統(tǒng)用于控制所述掘錨機，

85.所述遙控發(fā)送器用于向所述本機操作箱發(fā)送控制命令，

86.所述遙控接收器用于從所述本機操作箱接收執(zhí)行結果，

87.所述本機操作箱用于根據(jù)接收的所述控制命令通過總線控制所述掘錨機，并向所述遙控接收器發(fā)送所述執(zhí)行結果。

88.本技術實施例中，結合圖1所示，所述一體機系統(tǒng)還包括健康自診斷系統(tǒng)114，所述健康自診斷系統(tǒng)114包括兩個壓力傳感器、兩個溫度傳感器、堵料傳感器、兩個溫濕度傳感器和報警器，兩個所述壓力傳感器分別設置于所述第一部分本體上和所述第二部分本體的液壓泵站上，兩個所述溫度傳感器分別設置于所述第二部分本體的泵站油箱上和泵站電機上，所述堵料傳感器設置于所述掘錨機的第三部分本體上，所述兩個溫濕度傳感器分別設置于所述第一部分本體上和所述第二部分本體的上，

89.所述壓力傳感器用于檢測所述液壓泵的壓力信息并獲取壓力數(shù)據(jù)，

90.所述溫度傳感器用于檢測所述泵站油箱和所述泵站電機的溫度信息并獲取溫度數(shù)據(jù)，

91.所述堵料傳感器用于檢測物料信息并獲取堵料數(shù)據(jù)，

92.所述溫濕度傳感器用于檢測溫濕度信息并獲取溫濕度數(shù)據(jù)，

93.所述報警器用于根據(jù)壓力數(shù)據(jù)、溫度數(shù)據(jù)、堵料數(shù)據(jù)和溫濕度數(shù)據(jù)獲取報警信息，將所述報警信息發(fā)送至所述智能化控制系統(tǒng)。

94.在本實施例中，結合圖5所示，壓力傳感器利用壓電效應，經過外力作用后的電荷，在回路具有無限大的輸入阻抗時得到保存。溫度傳感器將溫度轉化為可輸出信號。堵料傳感器當掘錨機的第三部分本體檢測發(fā)生堵塞時，根據(jù)堵塞程度輸出堵料數(shù)據(jù)。溫濕度傳感器以溫濕度一體式的探頭作為測溫元件，將溫度和濕度信號采集出來，經過穩(wěn)壓濾波、運算放大、非線性校正、v/i轉換、恒流及反向保護等電路處理后，轉換成溫濕度數(shù)據(jù)輸出。所述報警器用于根據(jù)壓力數(shù)據(jù)、溫度數(shù)據(jù)、堵料數(shù)據(jù)和溫濕度數(shù)據(jù)獲取報警信息，將所述報警信息發(fā)送至所述智能化控制系統(tǒng)。

95.本實施例所述的煤礦用掘錨機系統(tǒng)利用兩個壓力傳感器、兩個溫度傳感器、堵料傳感器、兩個溫濕度傳感器和報警器實時檢測設備的健康狀態(tài)，滿足智能化的基礎條件。

96.本技術實施例中，所述健康自診斷系統(tǒng)114還包括四個振動傳感器、電壓傳感器、五個電流傳感器、四個跑偏傳感器、兩個急停傳感器和發(fā)送器，

97.所述振動傳感器三個均勻設置在所述第一部分本體的外表面，另一個所述振動傳感器固定在所述第一部分本體的截割臂，所述電壓傳感器和所述五個電流傳感器均勻設置于所述第一部分本體的電控箱內部，所述四個跑偏傳感器和所述兩個急停傳感器均勻布置在所述第三部分本體的第一安裝面和第二安裝面，所述第一安裝面位于所述第三部分本體的右側，所述第二安裝面相對于所述第一安裝面，

98.所述振動傳感器用于分別檢測所述第一部分本體的外表面和切割臂的機械振動信息并獲取振動數(shù)據(jù)，

99.所述電壓傳感器和所述電流傳感器用于檢測所述電控箱內部的電壓信息和電流信息并獲取電流數(shù)據(jù)和電壓數(shù)據(jù)，

100.所述跑偏傳感器用于檢測所述掘錨機的行進狀態(tài)并獲取狀態(tài)數(shù)據(jù)，

101.所述急停傳感器用于檢測所述掘錨機的停止信號并獲取急停數(shù)據(jù)，

102.所述發(fā)送器用于根據(jù)所述振動數(shù)據(jù)、所述電流數(shù)據(jù)、所述電壓數(shù)據(jù)、所述狀態(tài)數(shù)據(jù)和所述急停數(shù)據(jù)獲取故障信息，將所述故障信息發(fā)送至所述智能化控制系統(tǒng)。

103.在本實施例中，結合圖6所示，振動傳感器將機械量接收下來，并轉換為與之成比例的電量，通過檢測第一部分本體的外表面和切割臂的機械振動信息并獲取振動數(shù)據(jù)。電壓傳感器將被測電量參數(shù)轉換成直流電流、直流電壓并隔離輸出模擬信號或數(shù)字信號。電流傳感器能感受到被測電流的信息，并能將檢測感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為符合一定標準需要的電信號或其他所需形式的信息輸出。跑偏傳感器作為礦用帶式輸送機保護裝置配套檢測裝置，對輸送機的輸送帶的跑偏情況進行監(jiān)控，當輸送帶跑偏時，傳感器輸出低電平信號，實現(xiàn)跑偏保護。急停傳感器任一邊的急停拉環(huán)上向外施加60n

±

10n的作用力并產生位移時，急停開關內的行程開關動作，接點狀態(tài)翻轉，并自鎖；在相應的復位拉環(huán)上向外施加60n

±

10n的作用力時，急停開關內的行程開關再次動作，接點狀態(tài)復原。發(fā)送器根

據(jù)振動數(shù)據(jù)、電流數(shù)據(jù)、電壓數(shù)據(jù)、狀態(tài)數(shù)據(jù)和急停數(shù)據(jù)獲取故障信息，將所述故障信息發(fā)送至所述智能化控制系統(tǒng)。

104.本實施例所述的煤礦用掘錨一體機系統(tǒng)通過振動傳感器、電壓傳感器、電流傳感器、跑偏傳感器、急停傳感器和發(fā)送器將故障信息發(fā)送至所述智能化控制系統(tǒng)，智能化控制系統(tǒng)根據(jù)故障信息采取不同的應對措施，提高了設備運行時的可靠程度。

105.本技術實施例中，結合圖5所示，所述健康自診斷系統(tǒng)114還包括雙機協(xié)同系統(tǒng)，

106.所述雙機協(xié)同系統(tǒng)設置于所述第一部分本體和所述第二部分本體的連接部件上，所述雙機協(xié)同系統(tǒng)用于協(xié)同所述第一部分主體和所述第二部分主體。

107.本技術實施例中，結合圖1所示，所述一體機系統(tǒng)還包括安全保護系統(tǒng)115，

108.所述安全保護系統(tǒng)115包括超前地質預報、煙霧傳感器、粉塵傳感器、甲烷傳感器、人體紅外傳感器、攝像監(jiān)控系統(tǒng)和人員定位系統(tǒng)，所述超前地質預報、所述煙霧傳感器、所述粉塵傳感器、所述甲烷傳感器、所述人體紅外傳感器和所述攝像監(jiān)控系統(tǒng)設置于所述第一部分本體上，所述人員定位系統(tǒng)設置于所述第一部分本體的外表面，

109.所述超前地質預報用于對一定范圍內的地層情況進行超前預報，

110.所述煙霧傳感器、所述粉塵傳感器和所述甲烷傳感器用于檢測所述掘錨機的氣體環(huán)境，

111.所述人體紅外傳感器和所述攝像監(jiān)控系統(tǒng)用于監(jiān)測人員狀態(tài)，

112.所述人員定位系統(tǒng)用于檢測工作范圍并獲取范圍數(shù)據(jù)。

113.在一些實施例中，超前地質預報利用在隧道圍巖以排列方式激發(fā)彈性波，彈性波在向三維空間傳播的過程中，遇到聲阻抗界面，即地質巖性變化的界面、構造破碎帶、巖溶和巖溶發(fā)育帶等，會產生彈性波的反射現(xiàn)象，這種反射波被布置在隧道圍巖內的檢波裝置接收下來，輸入到儀器中進行信號的放大、數(shù)字采集和處理，實現(xiàn)拾取掌子面前方巖體中的反射波信息，達到探測前方的涌水、空洞、裂隙的目的。

114.在本實施例中，結合圖7所示，通過超前地質預報探測前方100米以內的斷層、破碎帶和裂隙水。煙霧傳感器內部采用光電感煙器件，同時內置蜂鳴器，報警后可發(fā)出強烈聲響，能夠探測掘錨機內的煙霧。粉塵傳感器依照光的散射原理，通過微粒和分子在光的照射下能產生光的散射現(xiàn)象獲取掘錨機灰塵的相對濃度，內部對角放置紅外線發(fā)光二極管和光電晶體管，它們的光軸相交，當代灰塵的氣流通過光軸相交的交叉區(qū)域，粉塵對紅外光反射，反射的光強與灰塵濃度相關，對粉塵傳感器標定一定的濃度值，一旦環(huán)境中的濃度超過這個標定值粉塵傳感器就會發(fā)出警報。甲烷傳感器采用載體催化元件為檢測元件，產生一個與甲烷含量成比例的微弱信號，經過多級放大電路放大后產生一個輸出信號，實現(xiàn)顯示、報警功能。把人體紅外傳感器和攝像監(jiān)控系統(tǒng)設置在第一部分本體容易受擠壓的危險區(qū)域，形成第一道人身保護。同時，人員定位系統(tǒng)通過安裝在掘錨機第一部分本體外表面上的服務器和人員身上的標識卡進行位置識別，當人員接近危險區(qū)域時，設置在掘錨機外表面的服務器上的聲光報警器會發(fā)出報警，進行提醒。

115.本實施例所述的煤礦用掘錨一體機系統(tǒng)利用超前地質預報探測斷層、碎裂帶和裂隙水，煙霧傳感器、粉塵傳感器和甲烷傳感器對掘進工作環(huán)境進行全方位檢測，保障了工作環(huán)境的安全性，再通過人體紅外傳感器和攝像監(jiān)控系統(tǒng)形成第一道人身保護。借助于人員定位系統(tǒng)，通過服務器和標識卡來實現(xiàn)人員定位和設備定位，提醒非掘錨機操作或維保人

員進行掘進工作范圍，進行第二道人身安全保護。

116.本技術實施例中，所述地面集控室包括第三交換機，所述第三交換機設置于所述地面集控室，所述第三交換機通過所述光纜與所述地面5g基站相連接，

117.所述第三交換機用于通過所述地面5g基站實現(xiàn)有線通信網絡與無線終端之間的信號傳輸。

118.在本實施例中，第三交換機通過地面5g基站實現(xiàn)信號傳輸，實現(xiàn)有線通信網絡和無線終端的信息交流，所述地下5g基站組沿隧道直線掘進方向按照預設距離均勻布置。

119.本實施例所述的煤礦用掘錨一體機系統(tǒng)借助于第三交換機和地面5g基站實現(xiàn)本地的無線通訊和云端的數(shù)據(jù)交互，掘錨機的掘進數(shù)據(jù)可以實時上傳到云端服務器。

120.本發(fā)明所述的煤礦用掘錨機一體機系統(tǒng)，包括掘錨機、自動導航與姿態(tài)實時檢測系統(tǒng)以及智能化控制系統(tǒng)，通過自動導航與姿態(tài)實時檢測系統(tǒng)檢測掘錨機的工作環(huán)境狀態(tài)，同時對掘錨機進行自檢，通過智能化控制系統(tǒng)與自動導航與姿態(tài)實時檢測系統(tǒng)聯(lián)合作用，根據(jù)自動導航與姿態(tài)實時檢測系統(tǒng)反饋，從而控制掘錨機動作。利用煤礦用掘錨一體機系統(tǒng)實現(xiàn)智能化控制，通過自動導航和姿態(tài)實時檢測系統(tǒng)和智能控制系統(tǒng)結合，大大提高了掘錨機的生產效率。

121.雖然本公開披露如上，但本公開的保護范圍并非僅限于此。本領域技術人員，在不脫離本公開的精神和范圍的前提下，可進行各種變更與修改，這些變更與修改均將落入本發(fā)明的保護范圍。技術特征：

1.一種煤礦用掘錨一體機系統(tǒng)，其特征在于，所述一體機系統(tǒng)包括：掘錨機、自動導航與姿態(tài)實時檢測系統(tǒng)以及智能化控制系統(tǒng)，所述自動導航與姿態(tài)實時檢測系統(tǒng)用于檢測掘錨機的工作環(huán)境狀態(tài)及所述掘錨機自身的狀態(tài)，所述智能化控制系統(tǒng)用于根據(jù)所述自動導航與姿態(tài)實時檢測系統(tǒng)檢測的工作環(huán)境狀態(tài)和自身的狀態(tài)，控制所述掘錨機動作。2.根據(jù)權利要求1所述的煤礦用掘錨一體機系統(tǒng)，其特征在于，所述掘錨機的工作環(huán)境狀態(tài)包括所述掘錨機與洞壁的距離，所述掘錨機自身的狀態(tài)包括所述掘錨機的航向姿態(tài)；所述智能化控制系統(tǒng)包括：井下集控室和地面集控室，所述井下集控室和所述地面集控室通過光纜相連接，所述井下集控室用于與所述智能化控制系統(tǒng)通信，所述井下集控室還用于與所述地面集控室通信，所述地面集控室用于根據(jù)所述自動導航與姿態(tài)實時檢測系統(tǒng)檢測的工作環(huán)境狀態(tài)和自身的狀態(tài)，遠程控制所述掘錨機動作。3.根據(jù)權利要求1所述的煤礦用掘錨一體機系統(tǒng)，其特征在于，所述自動導航與姿態(tài)實時檢測系統(tǒng)包括：無線系統(tǒng)、慣性導航、激光靶和四個測距傳感器，四個所述測距傳感器圍繞所述掘錨機的第一部分本體外表面設置，所述無線系統(tǒng)設置在靠近所述第一部分本體的洞壁，所述無線系統(tǒng)包括相連接的全站儀和無線電臺，所述慣性導航、所述激光靶和所述無線電臺設置于所述第一部分本體上，所述測距傳感器用于實時監(jiān)測所述掘錨機與洞壁的距離，所述慣性導航用于實時監(jiān)測所述掘錨機的航向姿態(tài)，所述全站儀和所述激光靶用于彌補所述慣性導航檢測過程中產生的誤差，所述無線電臺用于所述全站儀、所述激光靶與所述慣性導航三者之間的數(shù)據(jù)交互，所述無線電臺還用于與所述智能化控制系統(tǒng)通信。4.根據(jù)權利要求3所述的煤礦用掘錨一體機系統(tǒng)，其特征在于，所述井下集控室包括第二智能交換機，所述第二智能交換機設置在所述井下集控室內；所述智能化控制系統(tǒng)還包括井下各工作設備，所述井下各工作設備包括第一智能交換機、地下5g基站組、兩臺5g客戶端，所述第一智能交換機設置于所述掘錨機的第二部分本體上，所述地下5g基站組和所述第一智能交換機分別和所述第二智能交換機通過所述光纜相連接，所述兩臺5g客戶端分別設置于所述第一部分本體上和第二部分本體上，所述兩臺5g客戶端和所述地下5g基站組通過5g信號傳遞信息，所述第二智能交換機用于通過光纜和wifi信號傳遞信息，遠程控制所述第一智能交換機，所述第二智能交換機還用于分別遠程控制所述兩臺5g客戶端。5.根據(jù)權利要求3所述的煤礦用掘錨一體機系統(tǒng)，其特征在于，所述智能化控制系統(tǒng)還包括遙控操作系統(tǒng)，所述遙控操作系統(tǒng)包括本機操作箱、遙控接收器和遙控發(fā)送器，所述本機操作箱和所述遙控接收器設置于所述第一部分本體和第二部分本體上，所述遙控發(fā)送器設置于距離所

述掘錨機預設范圍內的地面上，所述遙控操作系統(tǒng)用于控制所述掘錨機，所述遙控發(fā)送器用于向所述本機操作箱發(fā)送控制命令，所述遙控接收器用于從所述本機操作箱接收執(zhí)行結果，所述本機操作箱用于根據(jù)接收的所述控制命令通過總線控制所述掘錨機，并向所述遙控接收器發(fā)送所述執(zhí)行結果。6.根據(jù)權利要求1所述的煤礦用掘錨一體機系統(tǒng)，其特征在于，所述一體機系統(tǒng)還包括健康自診斷系統(tǒng)，所述健康自診斷系統(tǒng)包括兩個壓力傳感器、兩個溫度傳感器、堵料傳感器、兩個溫濕度傳感器和報警器，兩個所述壓力傳感器分別設置于所述第一部分本體上和所述第二部分本體的液壓泵站上，兩個所述溫度傳感器分別設置于所述第二部分本體的泵站油箱上和泵站電機上，所述堵料傳感器設置于所述掘錨機的第三部分本體上，所述兩個溫濕度傳感器分別設置于所述第一部分本體上和所述第二部分本體的上，所述壓力傳感器用于檢測所述液壓泵的壓力信息并獲取壓力數(shù)據(jù)，所述溫度傳感器用于檢測所述泵站油箱和所述泵站電機的溫度信息并獲取溫度數(shù)據(jù)，所述堵料傳感器用于檢測物料信息并獲取堵料數(shù)據(jù)，所述溫濕度傳感器用于檢測溫濕度信息并獲取溫濕度數(shù)據(jù)，所述報警器用于根據(jù)壓力數(shù)據(jù)、溫度數(shù)據(jù)、堵料數(shù)據(jù)和溫濕度數(shù)據(jù)獲取報警信息，將所述報警信息發(fā)送至所述智能化控制系統(tǒng)。7.根據(jù)權利要求6所述的煤礦用掘錨一體機系統(tǒng)，其特征在于，所述健康自診斷系統(tǒng)還包括四個振動傳感器、電壓傳感器、五個電流傳感器、四個跑偏傳感器、兩個急停傳感器和發(fā)送器，所述振動傳感器三個均勻設置在所述第一部分本體的外表面，另一個所述振動傳感器固定在所述第一部分本體的截割臂，所述電壓傳感器和所述五個電流傳感器均勻設置于所述第一部分本體的電控箱內部，所述四個跑偏傳感器和所述兩個急停傳感器均勻布置在所述第三部分本體的第一安裝面和第二安裝面，所述第一安裝面位于所述第三部分本體的右側，所述第二安裝面相對于所述第一安裝面，所述振動傳感器用于分別檢測所述第一部分本體的外表面和切割臂的機械振動信息并獲取振動數(shù)據(jù)，所述電壓傳感器和所述電流傳感器用于檢測所述電控箱內部的電壓信息和電流信息并獲取電流數(shù)據(jù)和電壓數(shù)據(jù)，所述跑偏傳感器用于檢測所述掘錨機的狀態(tài)并獲取狀態(tài)數(shù)據(jù)，所述急停傳感器用于檢測所述掘錨機的停止信號并獲取急停數(shù)據(jù)，所述發(fā)送器用于根據(jù)所述振動數(shù)據(jù)、所述電流數(shù)據(jù)、所述電壓數(shù)據(jù)、所述狀態(tài)數(shù)據(jù)和所述急停數(shù)據(jù)獲取故障信息，將所述故障信息發(fā)送至所述智能化控制系統(tǒng)。8.根據(jù)權利要求7所述的煤礦用掘錨一體機系統(tǒng)，其特征在于，所述健康自診斷系統(tǒng)還包括雙機協(xié)同系統(tǒng)，所述雙機協(xié)同系統(tǒng)設置于所述第一部分本體和所述第二部分本體的連接部件上，所述雙機協(xié)同系統(tǒng)用于協(xié)同所述第一部分主體和所述第二部分主體。9.根據(jù)權利要求1所述的煤礦用掘錨一體機系統(tǒng)，其特征在于，所述一體機系統(tǒng)還包括

安全保護系統(tǒng)，所述安全保護系統(tǒng)包括超前地質預報、煙霧傳感器、粉塵傳感器、甲烷傳感器、人體紅外傳感器、攝像監(jiān)控系統(tǒng)和人員定位系統(tǒng)，所述超前地質預報、所述煙霧傳感器、所述粉塵傳感器、所述甲烷傳感器、所述人體紅外傳感器和所述攝像監(jiān)控系統(tǒng)設置于所述第一部分本體上，所述人員定位系統(tǒng)設置于所述第一部分本體的外表面，所述超前地質預報用于對一定范圍內的地層情況進行超前預報，所述煙霧傳感器、所述粉塵傳感器和所述甲烷傳感器用于檢測所述掘錨機的氣體環(huán)境，所述人體紅外傳感器和所述攝像監(jiān)控系統(tǒng)用于監(jiān)測人員狀態(tài)，所述人員定位系統(tǒng)用于檢測工作范圍并獲取范圍數(shù)據(jù)。10.根據(jù)權利要求1所述的煤礦用掘錨一體機系統(tǒng)，其特征在于，所述地面集控室包括第三交換機，所述第三交換機設置于所述地面集控室，所述第三交換機通過所述光纜與所述地面5g基站相連接，所述第三交換機用于通過所述地面5g基站實現(xiàn)有線通信網絡與無線終端之間的信號傳輸。

技術總結

本發(fā)明提供了一種煤礦用掘錨一體機系統(tǒng)，涉及煤礦隧道施工技術領域，所述一體機系統(tǒng)包括：掘錨機、自動導航與姿態(tài)實時檢測系統(tǒng)以及智能化控制系統(tǒng)，所述自動導航與姿態(tài)實時檢測系統(tǒng)用于檢測掘錨機的工作環(huán)境狀態(tài)及所述掘錨機自身的狀態(tài)，所述智能化控制系統(tǒng)用于根據(jù)所述自動導航與姿態(tài)實時檢測系統(tǒng)檢測的工作環(huán)境狀態(tài)和自身的狀態(tài)，控制所述掘錨機動作。本發(fā)明實現(xiàn)了煤礦用掘錨一體機系統(tǒng)智能化，提高掘錨機工作效率。高掘錨機工作效率。高掘錨機工作效率。

技術研發(fā)人員：張立勛 高博 陳奇 孫延飛 駱光炬 郭建強 王占輝 林福龍 荊留杰

受保護的技術使用者：中鐵工程裝備集團有限公司

技術研發(fā)日：2022.11.25

技術公布日：2023/3/14