本發(fā)明涉及煤礦開采技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及具有無線監(jiān)控功能的工作面運輸系統(tǒng)及無線監(jiān)控方法。

背景技術(shù)：

煤礦工作面運輸設(shè)備是礦井工作面不可缺少的主要設(shè)備，其安全穩(wěn)定運行是保障煤炭順利開采的關(guān)鍵因素之一。工作面運輸設(shè)備包括刮板輸送機、轉(zhuǎn)載機及破碎機，監(jiān)測其運行工況參數(shù)，及時掌握運行狀態(tài)，對其進行科學(xué)管理是保障相關(guān)設(shè)備安全穩(wěn)定運行的基礎(chǔ)，有助于及時發(fā)現(xiàn)故障，排除故障。目前，一些煤礦利用通訊線纜來實現(xiàn)工作面運輸設(shè)備的遠程監(jiān)控，但由于井下的惡劣工況，通訊線纜的長度和位置均受到限制，不能根據(jù)實際需要任意布置，使得通訊線纜的傳輸距離較近，且經(jīng)常發(fā)生異?；驍嗔?，即監(jiān)控距離短、可靠性低，從而無法保證對刮板運輸機的有效實時監(jiān)控，進而致使設(shè)備發(fā)生故障，降低采煤效率。

為了保證刮板運輸機等工作面運輸設(shè)備各傳動裝置中的主要零部件、密封件和潤滑脂類處于較適宜的工作溫度，設(shè)備工作時，冷卻水系統(tǒng)會提供持續(xù)循環(huán)流動低溫冷卻水在各減速器和電機間流動。為保證冷卻效果，冷卻水系統(tǒng)的壓力一般不低于5Mpa，甚至部分工作面現(xiàn)場冷卻水系統(tǒng)壓力可達8Mpa，遠高于城市供水管網(wǎng)的標稱壓力值0.3Mpa。若要利用水輪機帶動發(fā)電機發(fā)電，需要先解決冷卻水系統(tǒng)的壓力問題，因為一般的水輪機都無法在上述高壓環(huán)境內(nèi)工作。另外，較高的壓力也易造成發(fā)電機輸出電壓過高，超過后級電路的耐壓范圍。因此，普通的自發(fā)電裝置無法直接連接在冷卻水系統(tǒng)的管路中。為實現(xiàn)自發(fā)電功能，同時不因高壓流體造成發(fā)電裝置的損壞，需要對冷卻水系統(tǒng)管路進行改造。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提出一種具有無線監(jiān)控功能的工作面運輸系統(tǒng)及無線監(jiān)控方法，能夠?qū)崿F(xiàn)煤礦工作面運輸設(shè)備的無線監(jiān)控，無需為無線監(jiān)控系統(tǒng)布置貫穿采煤工作面的電線和通訊線纜。

為達此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一方面，本發(fā)明提供一種具有無線監(jiān)控功能的工作面運輸系統(tǒng)，包括：運輸設(shè)備、冷卻水系統(tǒng)、自供電系統(tǒng)和無線監(jiān)控系統(tǒng)；

所述冷卻水系統(tǒng)包括主管道和分支管道；

所述自供電系統(tǒng)設(shè)置在所述分支管道上，用于利用所述分支管道的水流進行發(fā)電，向無線監(jiān)控系統(tǒng)供電；

所述無線監(jiān)控系統(tǒng)包括傳感器、無線傳輸設(shè)備和監(jiān)控主機；所述傳感器設(shè)置在所述運輸設(shè)備和所述冷卻水系統(tǒng)上，用于采集工作狀態(tài)信息；所述無線監(jiān)控系統(tǒng)用于獲取并處理所述運輸設(shè)備和所述冷卻水系統(tǒng)的工作狀態(tài)信息。

進一步的，在所述分支管道上、自供電系統(tǒng)的進水端的上游設(shè)置有減壓裝置。

進一步的，所述自供電系統(tǒng)包括流體發(fā)電機、儲能設(shè)備和能量管理控制器；

所述流體發(fā)電機與所述無線監(jiān)控系統(tǒng)和所述儲能設(shè)備電連接；

所述能量管理控制器用于管理所述流體發(fā)電機和所述儲能設(shè)備的電能輸入與輸出。

進一步的，所述傳感器包括溫度傳感器、壓力傳感器、流量傳感器和組合傳感器中的至少一個；

所述傳感器設(shè)置在所述運輸設(shè)備的減速器的底部、輸入軸和輸出軸，以及所述冷卻水系統(tǒng)的主管道和分支管道上。

進一步的，所述無線傳輸設(shè)備包括數(shù)據(jù)收發(fā)裝置和無線信號中繼器。

另一方面，本發(fā)明提供一種工作面運輸系統(tǒng)的無線監(jiān)控方法，采用上述的工作面運輸系統(tǒng)來執(zhí)行，所述方法包括：

所述自供電系統(tǒng)利用所述分支管道的水流進行發(fā)電，向無線監(jiān)控系統(tǒng)供電；

所述傳感器采集所述運輸設(shè)備和所述冷卻水系統(tǒng)的工作狀態(tài)信息；

所述無線傳輸設(shè)備將所述工作狀態(tài)信息發(fā)送到所述監(jiān)控主機；

所述監(jiān)控主機對所述工作狀態(tài)信息進行處理。

進一步的，所述自供電系統(tǒng)包括流體發(fā)電機和儲能設(shè)備；所述流體發(fā)電機與所述無線監(jiān)控系統(tǒng)和所述儲能設(shè)備電連接；

所述自供電系統(tǒng)利用所述分支管道的水流進行發(fā)電，向無線監(jiān)控系統(tǒng)供電，包括：

當(dāng)所述流體發(fā)電機產(chǎn)生的能量小于所述無線監(jiān)控系統(tǒng)使用的能量時，則所述儲能設(shè)備和所述流體發(fā)電機共同對所述無線監(jiān)控系統(tǒng)供電；

當(dāng)所述流體發(fā)電機產(chǎn)生的能量大于所述無線監(jiān)控系統(tǒng)使用的能量時，若所述儲能設(shè)備未達到能量存儲上限時，則所述流體發(fā)電機將超出部分的能量存儲到所述儲能設(shè)備。

進一步的，所述傳感器采集所述運輸設(shè)備和所述冷卻水系統(tǒng)的工作狀態(tài)信息之前，還包括：

所述監(jiān)控主機設(shè)置所述傳感器的采樣頻率、所述無線傳輸設(shè)備的數(shù)據(jù)收發(fā)頻率。

其中，所述監(jiān)控主機對所述工作狀態(tài)信息進行處理，包括：

保存所述工作狀態(tài)信息；

若所述工作狀態(tài)信息達到預(yù)警閾值，則進行預(yù)警提示。

進一步的，在所述分支管道上、自供電系統(tǒng)的進水端的上游設(shè)置有減壓裝置；

所述自供電系統(tǒng)利用所述分支管道的水流進行發(fā)電之前，還包括：

將所述分支管道的水壓降低到所述自供電系統(tǒng)的工作水壓。

本發(fā)明的有益效果為：

本發(fā)明在冷卻水系統(tǒng)上設(shè)置分支管道用于安裝自供電系統(tǒng)，通過流體發(fā)電為無線監(jiān)控系統(tǒng)供電，無需為各監(jiān)控設(shè)備布置電線。同時，通過無線傳輸設(shè)備將運輸系統(tǒng)的工作狀態(tài)信息發(fā)送到監(jiān)控主機，也無需在井下布置通訊線纜，實現(xiàn)煤礦工作面運輸設(shè)備的無線監(jiān)控及各監(jiān)控設(shè)備的自供電，增加了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃裕档土藬?shù)據(jù)采集的難度。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實施例一提供的具有無線監(jiān)控功能的工作面運輸系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明實施例一提供的在冷卻水系統(tǒng)設(shè)置分支管道并安裝自供電系統(tǒng)和減壓裝置的示意圖。

圖3是本發(fā)明實施例二提供的工作面運輸系統(tǒng)的無線監(jiān)控方法的流程圖。

圖4是本發(fā)明實施例二提供的一種改進的工作面運輸系統(tǒng)的無線監(jiān)控方法的流程圖。

圖5是本發(fā)明實施例二提供的自供電系統(tǒng)發(fā)電并向無線監(jiān)控系統(tǒng)供電的流程圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明解決的技術(shù)問題、采用的技術(shù)方案和達到的技術(shù)效果更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明實施例的技術(shù)方案作進一步的詳細描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。

實施例一

圖1是本發(fā)明實施例一提供的具有無線監(jiān)控功能的工作面運輸系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，本實施例提供一種具有無線監(jiān)控功能的工作面運輸系統(tǒng)，用于實現(xiàn)煤礦工作面運輸設(shè)備的無線監(jiān)控及各監(jiān)控設(shè)備的自供電。

所述工作面運輸系統(tǒng)包括：運輸設(shè)備1、冷卻水系統(tǒng)3、自供電系統(tǒng)4和無線監(jiān)控系統(tǒng)2。

所述運輸設(shè)備1包括刮板運輸機，轉(zhuǎn)載機和破碎機等。

所述冷卻水系統(tǒng)3包括主管道31和分支管道32；在原有的冷卻水系統(tǒng)3的主管道31上、需要安裝自供電系統(tǒng)4的位置，增加分支管道32。

所述自供電系統(tǒng)4設(shè)置在所述分支管道32上，用于利用所述分支管道32的水流進行發(fā)電，向無線監(jiān)控系統(tǒng)2供電。同一條分支管道32上，可根據(jù)需要設(shè)置一個或多個所述自供電系統(tǒng)4，一般設(shè)置在無線監(jiān)控系統(tǒng)2的附近。

自供電系統(tǒng)4發(fā)電的動力來源于為運輸設(shè)備1的各個減速器和電機進行降溫的冷卻水系統(tǒng)3。運輸設(shè)備1工作時，冷卻水系統(tǒng)3會提供持續(xù)循環(huán)流動低溫冷卻水在各個減速器和電機間流動。

所述自供電系統(tǒng)4包括流體發(fā)電機41、儲能設(shè)備42和能量管理控制器43。

所述流體發(fā)電機41可采用微型水力發(fā)電機、水輪機等，所述流體發(fā)電機41與所述無線監(jiān)控系統(tǒng)2和所述儲能設(shè)備42電連接；所述能量管理控制器43用于管理所述流體發(fā)電機41和所述儲能設(shè)備42的電能輸入與輸出。

所述儲能設(shè)備42可采用可充電電池或超級電容。

所述無線監(jiān)控系統(tǒng)2用于獲取并處理所述運輸設(shè)備1和所述冷卻水系統(tǒng)3的工作狀態(tài)信息。其中，所述無線監(jiān)控系統(tǒng)2包括傳感器21、無線傳輸設(shè)備22和監(jiān)控主機23；所述傳感器21設(shè)置在所述運輸設(shè)備1和所述冷卻水系統(tǒng)3上，用于采集工作狀態(tài)信息。

所述傳感器21包括溫度傳感器、壓力傳感器、流量傳感器和組合傳感器，應(yīng)用時，根據(jù)需要采集的工作狀態(tài)信息選擇上述傳感器中的至少一個。

所述傳感器21設(shè)置在所述運輸設(shè)備1的減速器的底部、輸入軸和輸出軸，以及所述冷卻水系統(tǒng)3的主管道31和分支管道32上，其他需要監(jiān)控的位置也可安裝相應(yīng)的傳感器21。

所述無線傳輸設(shè)備22采用sub-1GHz、Zigbee或WIFI等無線通信方式傳輸所述工作狀態(tài)信息，本實施例中優(yōu)選采用sub-1GHz。

所述無線傳輸設(shè)備22包括數(shù)據(jù)收發(fā)裝置221和無線信號中繼器222。傳輸距離較遠的情況下，需要無線信號中繼器222來保證數(shù)據(jù)的可靠傳輸，增加無線信號中繼器222可以增強礦井下的無線信號及增大無線信號覆蓋面積。

所述數(shù)據(jù)收發(fā)裝置221負責(zé)與監(jiān)控主機23等其他設(shè)備進行數(shù)據(jù)通信，將與其他設(shè)備交互獲得的數(shù)據(jù)進行解析和/或編碼，并以特定通信格式的數(shù)據(jù)幀通過無線通信的方式發(fā)送。

所述監(jiān)控主機23包括顯示設(shè)備、輸入設(shè)備、通信接口及處理器，可以對傳感器21采集的工作狀態(tài)信息進行保存和顯示。通過監(jiān)控主機23，用戶可實現(xiàn)對運輸系統(tǒng)的運行狀況的實時監(jiān)控，同時可以對傳感器21進行相關(guān)參數(shù)的設(shè)置，包括傳感器21的采樣頻率，無線傳輸設(shè)備22的數(shù)據(jù)發(fā)送頻率等，以及對各種歷史數(shù)據(jù)的查詢，同時監(jiān)控主機23具有信息共享及故障預(yù)警功能。監(jiān)控主機23具有多種標準數(shù)據(jù)通信接口，可與第三方設(shè)備進行數(shù)據(jù)通訊(如采煤機、支架電控系統(tǒng)等)，并具備各種井上下通訊解決方案接口，具備標準的以太網(wǎng)接口用于與井下以太網(wǎng)對接。

作為本實施例的一種改進，如圖2所示，為達到更好的降低管道水壓的效果，在所述分支管道32上、自供電系統(tǒng)4的進水端的上游設(shè)置有減壓裝置。所述減壓裝置一般采用減壓閥。

本實施提供的工作面運輸系統(tǒng)，在冷卻水系統(tǒng)上設(shè)置分支管道用于安裝自供電系統(tǒng)，通過流體發(fā)電為無線監(jiān)控系統(tǒng)供電，無需為各監(jiān)控設(shè)備布置電線。同時，通過無線傳輸設(shè)備將運輸系統(tǒng)的工作狀態(tài)信息發(fā)送到監(jiān)控主機，也無需在井下布置通訊線纜。能夠在復(fù)雜工況的礦井里動態(tài)監(jiān)測工作面運輸設(shè)備的工作狀態(tài)，有效解決工作面運輸設(shè)備在復(fù)雜礦井條件下的數(shù)據(jù)通信和能量供應(yīng)問題。

實施例二

圖3是本發(fā)明實施例二提供的工作面運輸系統(tǒng)的無線監(jiān)控方法的流程圖。本實施例提供一種工作面運輸系統(tǒng)的無線監(jiān)控方法，采用上述實施例的工作面運輸系統(tǒng)來執(zhí)行，用于實現(xiàn)礦井下各設(shè)備的工作狀態(tài)的無線監(jiān)控。

所述工作面運輸系統(tǒng)，包括：運輸設(shè)備、冷卻水系統(tǒng)、自供電系統(tǒng)和無線監(jiān)控系統(tǒng)；所述冷卻水系統(tǒng)包括主管道和分支管道；所述自供電系統(tǒng)設(shè)置在所述分支管道上；所述無線監(jiān)控系統(tǒng)包括傳感器、無線傳輸設(shè)備和監(jiān)控主機；所述傳感器設(shè)置在所述運輸設(shè)備和所述冷卻水系統(tǒng)上。

所述方法包括如下步驟：

S20，所述自供電系統(tǒng)利用所述分支管道的水流進行發(fā)電，向無線監(jiān)控系統(tǒng)供電。

S30，所述傳感器采集所述運輸設(shè)備和所述冷卻水系統(tǒng)的工作狀態(tài)信息。

S40，所述無線傳輸設(shè)備將所述工作狀態(tài)信息發(fā)送到所述監(jiān)控主機。

S50，所述監(jiān)控主機對所述工作狀態(tài)信息進行處理。

其中，步驟S50包括：

監(jiān)控主機保存所述工作狀態(tài)信息；用戶可通過監(jiān)控主機對運輸系統(tǒng)的運行狀況進行實時監(jiān)控，同時可以對傳感器進行相關(guān)參數(shù)的設(shè)置，包括傳感器的采樣頻率，無線傳輸設(shè)備的數(shù)據(jù)發(fā)送頻率等，以及對各種歷史數(shù)據(jù)的查詢，同時監(jiān)控主機具有信息共享及故障預(yù)警功能，若所述工作狀態(tài)信息達到預(yù)警閾值，則進行預(yù)警提示。

圖4是本發(fā)明實施例二提供的一種改進的工作面運輸系統(tǒng)的無線監(jiān)控方法的流程圖。如圖4所示，作為本實施例的一種改進，步驟S20之前，還包括：

S10，所述監(jiān)控主機設(shè)置所述傳感器的采樣頻率、所述無線傳輸設(shè)備的數(shù)據(jù)收發(fā)頻率。

S11，將所述分支管道的水壓降低到所述自供電系統(tǒng)的工作水壓。

為實現(xiàn)步驟S11，只需在所述分支管道上、自供電系統(tǒng)的進水端的上游設(shè)置減壓裝置。

另外，圖5是本發(fā)明實施例二提供的自供電系統(tǒng)發(fā)電并向無線監(jiān)控系統(tǒng)供電的流程圖。如圖5所示，所述自供電系統(tǒng)包括流體發(fā)電機和儲能設(shè)備；所述流體發(fā)電機與所述無線監(jiān)控系統(tǒng)和所述儲能設(shè)備電連接，因此，步驟S20包括：

S201，判斷所述流體發(fā)電機產(chǎn)生的能量與所述無線監(jiān)控系統(tǒng)使用的能量的大小關(guān)系。

S202，當(dāng)所述流體發(fā)電機產(chǎn)生的能量小于所述無線監(jiān)控系統(tǒng)使用的能量時，所述儲能設(shè)備和所述流體發(fā)電機共同對所述無線監(jiān)控系統(tǒng)供電。

S203，當(dāng)所述流體發(fā)電機產(chǎn)生的能量大于所述無線監(jiān)控系統(tǒng)使用的能量時，判斷所述儲能設(shè)備是否未達到能量存儲上限，是則執(zhí)行步驟S204，否則執(zhí)行步驟S205。

S204，所述流體發(fā)電機將超出部分的能量存儲到所述儲能設(shè)備。

S205，當(dāng)所述流體發(fā)電機產(chǎn)生的能量等于所述無線監(jiān)控系統(tǒng)使用的能量，或者所述儲能設(shè)備已達到能量存儲上限，所述流體發(fā)電機僅對所述無線監(jiān)控系統(tǒng)供電。

本實施例通過改進的工作面運輸系統(tǒng)，在惡劣的礦井環(huán)境下，實現(xiàn)了對運輸系統(tǒng)各設(shè)備工況的實時監(jiān)控，不需要遠距離地布置電纜和通信線纜，保證有效的監(jiān)控，能對各項異常進行預(yù)警，提高采煤效率。

以上結(jié)合具體實施例描述了本發(fā)明的技術(shù)原理。這些描述只是為了解釋本發(fā)明的原理，而不能以任何方式解釋為對本發(fā)明保護范圍的限制。基于此處的解釋，本領(lǐng)域的技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性的勞動即可聯(lián)想到本發(fā)明的其它具體實施方式，這些方式都將落入本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。