[发明专利]煤矿井下开采工作面三维模型还原方法

说明书

本发明公开了一种矿井下开采工作面三维模型还原方法，S1，通过对采煤机、刮板运输机和液压支架的动作部件进行扫描测量，获取所述采煤机、刮板运输机和液压支架的数字化信息；S2，在仿真软件中，根据实际开采工作面建立三维虚拟空间模型；S3，在液压支架的底座、连杆、尾梁、顶梁以及护帮板上安装倾角传感器，对液压支架姿态信息进行采集；S4，主控计算机和支架控制器实时接收各倾角传感器、红外发射和红外接收装置、压力传感器、位移传感器、轴编码器、位置编码器和电流检测装置所采集的数据；S5，将驱动数据与三维虚拟空间模型中的虚拟设备驱动数据点进行绑定，从而实时反映煤矿井下实际开采工作面的真实状态。

技术领域

本发明涉及煤炭开采自动化技术领域，尤其是涉及煤矿井下开采工作面三维模型还原方法。

背景技术

煤矿井下的无人化开采是煤炭行业发展的必然趋势，其不仅可以提高煤炭开采效率，也为煤矿井下安全生产提供了重要保障。但要实现这一目标，仍然面临诸多难点，其中对煤矿井下开采工作面设备状态的感知并实时反馈，是该目标中的一项重要环节。目前，开采工作面多采用视频监控系统，通过传回的视频信息实现对开采工作面运行状况的检测。然而，煤矿井下环境复杂，光线较弱，并且煤炭开采过程中粉尘、水雾较大，导致监控设备捕捉到的视觉信息清晰度较差，从而影响工作人员对工作面情况的判断与监控。同时，由于开采工作面较长且需要检测的关键信息较多，需要安装足够多的摄像头才能满足监控要求，这不仅提高了成本，也为后期清理维护带来了额外的工作量。

发明内容

本发明目的在于提供一种煤矿井下开采工作面三维模型还原方法，以实现工作人员对开采工作面的远程监控。

为实现上述目的，本发明采取下述技术方案：

本发明所述煤矿井下开采工作面三维模型还原方法，包括下述步骤：

S1，通过对采煤机、刮板运输机和液压支架的动作部件进行扫描测量，获取所述采煤机、刮板运输机和液压支架的数字化信息；利用Unity3D开发平台数据仿真软件对采煤机、刮板运输机和液压支架的各动作部件进行三维还原，绘制出采煤机、刮板运输机和液压支架的三维仿真模型；按照采煤机、刮板运输机和液压支架的装配规则及动作规则进行拼接，为各个所述动作部件提供相应的数据点接口，用以数据驱动各个动作部件；

S2，在Unity3D开发平台数据仿真软件中，根据实际开采工作面建立三维虚拟空间模型，在所述三维虚拟空间模型的坐标系中，依据所述实际开采工作面的需求添加虚拟液压支架数量，并按照实际开采工作面采煤机、刮板运输机和液压支架的实际空间位置进行摆放；依据采煤机、刮板运输机和液压支架之间的相互依赖关系对逻辑结构进行设计，用以满足后续数据驱动时的动作需求；

S3，在液压支架的底座、连杆、尾梁、顶梁以及护帮板上安装倾角传感器，对液压支架姿态信息进行采集；在液压支架的立柱上安装红外接收装置，通过与红外发射装置配合确定采煤机所在位置对应的液压支架编号；在液压支架立柱底端安装压力传感器对顶梁压力进行检测；在所述底座中的推移千斤顶内部安装位移传感器，用以检测推溜和移架距离；在采煤机机身和左右摇臂之间安装轴编码器，用以测量摇臂与采煤机机身之间的夹角；在采煤机机身中间部位安装红外发射装置，通过其与所述红外接收装置相互配合确定采煤机位置；在采煤机和刮板运输机连接处安装位置编码器，用以测量采煤机在刮板运输机所提供的轨道上行走距离；通过电流检测装置检测采煤机和刮板运输机的工作电流；

S4，主控计算机和支架控制器实时接收所述各倾角传感器、红外发射和红外接收装置、压力传感器、位移传感器、轴编码器、位置编码器和电流检测装置所采集的数据并进行去噪、计算处理，从而得到用来驱动三维虚拟空间模型的驱动数据；