[发明专利]煤壁片帮实时预测装置及预测方法

权利要求书

1.一种煤壁片帮实时预测装置，其特征在于：包括数据处理主站(5)、电磁波接发装置(4)、信号采集器(6)以及三维立体扫描仪(8)；数据处理主站(5)分别与三维立体扫描仪(8)以及信号采集器(6)电连接；电磁波接发装置(4)与信号采集器(6)电连接；

三维立体扫描仪(8)对片帮煤壁(1)进行表面裂隙扫描识别，并将该表面裂隙扫描识别信息传递给数据处理主站(5)，数据处理主站(5)获取该表面裂隙扫描识别信息；

数据处理主站(5)通过信号采集器(6)控制电磁波接发装置(4)向所述片帮煤壁(1)的裂隙发射电磁波信号，电磁波信号在片帮煤壁(1)裂隙中产生信号回波, 电磁波接发装置(4)接收信号回波并将该信号回波反馈给信号采集器(6)，信号采集器(6)根据接收的该信号回波计算得到所述片帮煤壁(1)裂隙内部片帮信息并将该裂隙内部片帮信息传递给数据处理主站(5)，

还包括设置在护帮板(3)上表面上的压力传感器(7)；压力传感器(7)将接收片帮煤壁(1)的正压力信息传递给数据处理主站(5)；电磁波接发装置(4)设置在护帮板(3)上表面上或液压支架(2)的架体上；信号采集器(6)、三维立体扫描仪(8)以及数据处理主站(5)设置在液压支架(2)上；在液压支架(2)上还设置有摆动电机，摆动电机的输出轴上连接有旋转伸缩机械手(10)，在旋转伸缩机械手(10)上设置有对护帮板(3)上表面进行清扫的毛刷；在液压支架(2)上还设置有对护帮板(3)上表面进行冲洗的风/水喷嘴(9)；三维立体扫描仪(8)为三维激光扫描仪，在三维立体扫描仪(8)上设置有防护罩(11)；数据处理主站(5)与护帮板(3)的控制油缸的泵站电机电连接，

当电磁波接发装置(4) 接发电磁波时，电磁波接发装置(4)贴合在片帮煤壁(1)的表面上，

还包括设置在顶板(12)上表面上且与片帮煤壁(1)下表面贴合的压力传感器(7)；

在井下工作面的每个液压支架(2)底座上设置有升降螺杆(13)，在升降螺杆(13)的丝母座上设置有行走轨道(14)，所述行走轨道(14)依次衔接形成输送轨道，在所述输送轨道上设置有行走小车(15)；信号采集器(6)、三维立体扫描仪(8)分别设置在行走小车(15)上，在行走小车(15)上竖直设置有电动螺杆(16)，电磁波接发装置(4)设置在电动螺杆(16)的丝母座上,在井下设置有总服务器(17)，在行走小车(15)上分别设置行走电机(21)、单片机(18)与电机控制器(19)；行走电机(21)用于控制行走小车(15)在行走轨道(14)上行走，

总服务器(17)与数据处理主站(5)无线连接，总服务器(17)与单片机(18)无线连接；单片机(18)通过电机控制器(19)分别控制电动螺杆(16)的螺杆控制电机(20)以及行走电机(21)；行走电机(21)与螺杆控制电机(20)按时间顺序动作；

压力传感器(7)将接收片帮煤壁(1)的正压力信息传递给总服务器(17)；

在行走轨道(14)上设置有一端与井下的电源连接的长按为开短按为关电子开关(22)；

长按为开短按为关电子开关(22)的另一端分两路，一路用于控制护帮板(3)的控制油缸的护帮板折叠控制电机(24)，另一路通过延时开关(25)控制升降螺杆(13)的升降控制电机(23)，总服务器(17)的电连接有报警模块(26)；

还包括定位模块（27），总服务器(17)通过定位模块（27）定位单片机(18)的位置，

定位模块（27）采用超声波定位模块、超宽带的定位模块、射频识别定位技术模块或无线脉冲定位模块，

具体包括以下步骤：

步骤a：根据行走小车(15)在每段行走轨道(14)行走时间，设定长按为开短按为关电子开关(22)的长按为关的时间；压力传感器(7)将接收片帮煤壁(1)的实时正压力信息传递给总服务器(17)，总服务器(17)将接受到的实时正压力信息分别与预先设定的初始压力值以及安全压力值比较，

当实时正压力信息大于或等于安全压力值时，总服务器(17)控制相应位置的报警模块(26)报警，提醒工作面的人员逃离现场；

当实时正压力信息不大于预先设定的初始压力值时，总服务器(17)中止工作；

当实时正压力信息大于预先设定的初始压力值且小于安全压力值时，执行步骤b；

步骤b：首先，总服务器(17)根据步骤a中实时正压力信息的压力传感器(7)的位置，计算行走小车(15)与该处压力传感器(7)的距离并将该距离信息传输给单片机(18)；其次，根据距离信息，单片机(18)通过电机控制器(19)对时间继电器的设定时间，行走电机(21)驱动行走小车(15)按照设定时间行走到指定位置；

步骤c：当行走电机(21)在步骤b的指定位置到达步骤a所述的长按为关的时间时候，首先，护帮板折叠控制电机(24)接通电源，驱动液压缸带动护帮板(3)向下折叠；然后，升降控制电机(23)驱动升降螺杆(13)带动行走轨道(14)上升；

步骤d：首先，三维立体扫描仪(8)对步骤c中护帮板(3)打开时正上方片帮煤壁(1)进行表面扫描并将扫描信息传输给总服务器(17)；然后，升降控制电机(23)带动升降螺杆(13)将电磁波接发装置(4)顶到步骤c中护帮板(3)打开时正上方片帮煤壁(1)下方；电磁波接发装置(4)对步骤c中护帮板(3)打开时正上方片帮煤壁(1)进行裂隙探测，电磁波接发装置(4)裂隙探测信息通过数据处理主站(5)传输给总服务器(17)；

步骤e：在步骤d 之后，通过时序电路控制： 首先，升降螺杆(13)带动电磁波接发装置(4)下降，升降控制电机(23)驱动升降螺杆(13)带动行走轨道(14)下降；其次，护帮板折叠控制电机(24)接通电源，驱动液压缸带动护帮板(3)向上打开；

步骤f：在步骤e 之后，行走电机(21)驱动行走小车(15)返回总服务器(17)位置；

步骤g：总服务器(17)输出步骤d中的裂隙探测信息与扫描信息。