[发明专利]一种基于光纤光栅的采煤机摇臂位姿监测装置及方法

权利要求书

1.一种基于光纤光栅的采煤机摇臂位姿动态监测系统，其特征在于：它包括数据分析子系统（1）、位姿数据传递子系统（2）、位姿数据传感采集子系统（3），其中数据分析子系统（1）通过矿用传输光纤（7）与位姿数据传递子系统（2）相连接，位姿数据传递子系统（2）通过光纤尾纤（9）与位姿数据传感采集子系统（3）相连接；

所述数据分析子系统（1）包括相互连接的面上监控计算机（4）和光纤光栅解调设备（5），以及为两者供电的供电电源（6），数据分析子系统（1）设置在地面监控室（11）内，光纤光栅解调设备（5）通过矿用传输光纤（7）与设置在井下采煤机上的位姿数据传递子系统（2）相连接；

所述位姿数据传递子系统（2）包括多个相互连接的光纤接线盒（8）；

所述位姿数据传感采集子系统（3）为与光纤接线盒（8）数量匹配的光纤光栅采煤机摇臂位姿监测传感器（10），多个光纤接线盒（8）与多个光纤光栅采煤机摇臂位姿监测传感器（10）之间分别通过匹配数量的光纤尾纤相互连接；

所述多个光纤光栅采煤机摇臂位姿监测传感器（10）分为两组，一组设置在采煤机前摇臂液压油缸的活塞杆（12）上，另一组设置在后摇臂液压油缸的活塞杆（13）上。

2.根据权利要求1所述的基于光纤光栅的采煤机摇臂位姿动态监测系统，其特征在于：所述光纤光栅采煤机摇臂位姿监测传感器（10）包括光纤光栅加速度传感器、光纤光栅倾角传感器和光纤光栅温度传感器，所述的光纤光栅温度传感器监测采煤机的工作环境温度，并对光纤光栅加速度传感器和光纤光栅倾角传感器监测结果进行温度补偿。

3.根据权利要求书1所述的基于光纤光栅的采煤机摇臂位姿动态监测系统，其特征在于：所述的光纤光栅加速度传感器和光纤光栅倾角传感器的温度补偿方法为最小二乘拟合补偿方法。

4.一种使用权利要求1所述基于光纤光栅的采煤机摇臂位姿动态监测系统的监测方法，其特征在于步骤如下：

步骤一：在采煤机前摇臂液压油缸的活塞杆（12）的位置安装一组光纤光栅采煤机摇臂位姿监测传感器（10），在采煤机后摇臂液压油缸的活塞杆（13）的位置安装一组光纤光栅采煤机摇臂位姿监测传感器（10），在采煤机机身（14）的位置安设光纤接线盒（8）；

步骤二：每个光纤光栅采煤机摇臂位姿监测传感器（10）、通过光纤尾纤（9）利用光纤接线盒（8）与矿用传输光纤（7）连接，将光纤光栅采煤机摇臂位姿监测传感器（10）监测到的光信号传输到井上；

步骤三：利用供电电源（6）对地面上监控计算机（4）和光纤光栅解调设备（5）进行供电，矿用传输光纤（7）与光纤光栅解调设备（5）连接，光纤光栅解调设备（5）将接收到的光信号解调为数字信号，光纤光栅解调设备（5）通过网线将数字信号传输给监控计算机（4）；

步骤四：监控计算机对采集到的数字信号通过最小二乘拟合补偿方法对加速度传感器和倾角传感器的数据进行温度补偿，利用小波分析降噪技术对采煤机位姿信号进行降噪分离处理；

步骤五：处理之后的采煤机摇臂位姿数据通过监控计算机分析软件实现人机交互和实时动态显示，实现对采煤机摇臂位姿的动态监测。