采場三機姿態(tài)智能感知理論與實踐

目錄

序

前言

變量注釋表

第1章 緒論 1

1.1 綜采工作面三機姿態(tài)智能感知簡介 1

1.2 三機姿態(tài)智能感知國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 3

1.2.1 煤礦智能化開采 3

1.2.2 采煤機姿態(tài)監(jiān)測方法 6

1.2.3 液壓支架姿態(tài)監(jiān)測方法 7

1.2.4 刮板輸送機姿態(tài)監(jiān)測方法 8

1.2.5 光纖光柵傳感技術(shù)簡介及其在采礦中的應用 10

第2章 綜采工作面三機協(xié)同運行工藝 15

2.1 采煤機結(jié)構(gòu)及運行過程 15

2.1.1 采煤機結(jié)構(gòu) 15

2.1.2 采煤機運行過程 15

2.2 液壓支架結(jié)構(gòu)及運行過程 17

2.2.1 液壓支架結(jié)構(gòu) 17

2.2.2 液壓支架運行過程 18

2.3 刮板輸送機結(jié)構(gòu)及運行過程 19

2.3.1 刮板輸送機結(jié)構(gòu) 19

2.3.2 刮板輸送機運行過程 19

2.4 綜采工作面三機協(xié)同運行過程 20

2.4.1 綜采工作面三機協(xié)同運行方式 20

2.4.2 采煤機定位下液壓支架跟機 23

2.4.3 采煤機定位下自適應截割 25

2.5 綜采工作面采煤工藝智能化系統(tǒng) 26

第3章 光纖光柵智能感知基本理論 28

3.1 光纖基本結(jié)構(gòu) 28

3.2 光纖光柵傳輸理論 29

3.2.1 光纖光柵耦合模理論 29

3.2.2 光纖光柵傳輸矩陣理論 33

3.3 光纖光柵智能感知原理 35

3.3.1 光纖光柵制作和寫入技術(shù) 35

3.3.2 光纖光柵結(jié)構(gòu)及智能感知原理 36

3.3.3 光纖光柵特征參數(shù) 37

3.4 光纖光柵智能感知模型 39

3.4.1 光纖光柵應變感知模型 39

3.4.2 光纖光柵溫度感知模型 41

3.4.3 光纖光柵應變-溫度交叉感知模型 42

3.4.4 光纖光柵準分布感知模型 44

3.5 光纖光柵反射光譜特性分析 45

3.5.1 光纖光柵反射光譜特性影響因素 45

3.5.2 光纖光柵最大反射率特性分析 47

第4章 光纖光柵-基體耦合的智能感知傳遞機理 49

4.1 基體結(jié)構(gòu)表面粘貼光纖光柵的智能感知傳遞機理 49

4.1.1 感知傳遞模型與基本假設 49

4.1.2 感知傳遞理論分析 50

4.1.3 感知傳遞影響因素分析 56

4.2 基體結(jié)構(gòu)表面刻槽粘貼光纖光柵的智能感知傳遞機理 62

4.2.1 感知傳遞模型與基本假設 62

4.2.2 感知傳遞理論分析 63

4.2.3 感知傳遞影響因素分析 68

4.3 基體結(jié)構(gòu)表面粘貼基片式光纖光柵的智能感知傳遞機理 71

4.3.1 感知傳遞模型與基本假設 71

4.3.2 感知傳遞理論分析 72

4.3.3 感知傳遞影響因素分析 75

4.4 光纖光柵-基體耦合的智能感知傳遞測試實驗 77

4.4.1 基體結(jié)構(gòu)表面粘貼光纖光柵的智能感知傳遞測試實驗 77

4.4.2 基體結(jié)構(gòu)表面刻槽粘貼光纖光柵的感知傳遞測試實驗 82

第5章 綜采工作面液壓支架運行姿態(tài)智能感知理論 87

5.1 液壓支架-圍巖作用模型 87

5.2 液壓支架運行姿態(tài)類型 88

5.3 液壓支架運動特征及運動學模型 90

5.3.1 液壓支架運動特征 90

5.3.2 液壓支架運動學模型 91

5.4 液壓支架姿態(tài)智能感知的基本指標 93

5.4.1 頂板與液壓支架頂梁的理論回轉(zhuǎn)角 93

5.4.2 液壓支架姿態(tài)與工作阻力的關(guān)系 94

5.4.3 基于液壓支架-圍巖剛度耦合理論的液壓支架姿態(tài)分析 95

5.4.4 液壓支架姿態(tài)的穩(wěn)定性監(jiān)測指標 97

5.5 液壓支架運行姿態(tài)智能感知指標體系 102

5.5.1 液壓支架頂梁的理論回轉(zhuǎn)角 102

5.5.2 基于液壓支架-圍巖剛度耦合理論的立柱傾角 102

5.5.3 礦山壓力作用下的液壓支架姿態(tài) 102

5.5.4 結(jié)構(gòu)故障指標 103

第6章 綜采工作面液壓支架運行姿態(tài)智能感知系統(tǒng)及工程應用 105

6.1 液壓支架運行姿態(tài)智能感知系統(tǒng) 105

6.1.1 系統(tǒng)架構(gòu) 105

6.1.2 系統(tǒng)組成 106

6.2 液壓支架運行姿態(tài)光纖光柵傳感器 108

6.2.1 光纖光柵支架壓力表 108

6.2.2 光纖光柵傾角傳感器 116

6.3 液壓支架運行姿態(tài)智能感知信息平臺 139

6.3.1 信息平臺總體架構(gòu) 139

6.3.2 信息平臺遠程控制中心程序設計 140

6.3.3 信息平臺客戶端程序設計 144

6.3.4 信息平臺數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)設計 153

6.4 液壓支架運行姿態(tài)智能感知系統(tǒng)工程應用 157

6.4.1 工程概況 157

6.4.2 液壓支架姿態(tài)監(jiān)測內(nèi)容及監(jiān)測方案 159

6.4.3 液壓支架姿態(tài)分布特征 161

6.4.4 液壓支架頂梁姿態(tài)分布規(guī)律 165

6.5 基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡的液壓支架運行姿態(tài)決策方法 167

6.5.1 液壓支架頂梁姿態(tài)決策指標體系 167

6.5.2 BP神經(jīng)網(wǎng)絡基本理論 171

6.5.3 基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡的頂梁姿態(tài)決策模型 175

6.5.4 液壓支架頂梁姿態(tài)決策仿真分析 177

第7章 綜采工作面采煤機運行姿態(tài)智能感知關(guān)鍵技術(shù)及工程應用 184

7.1 采煤機空間運動學模型 184

7.1.1 采煤機工作空間 184

7.1.2 采煤機姿態(tài)表達 185

7.1.3 采煤機位置表達 186

7.1.4 采煤機空間運動方程 190

7.1.5 采煤機運行姿態(tài)智能感知原理 195

7.2 基于捷聯(lián)慣性導航系統(tǒng)的采煤機姿態(tài)解算策略 196

7.2.1 采煤機姿態(tài)更新算法 196

7.2.2 采煤機姿態(tài)更新誤差分析 199

7.2.3 采煤機姿態(tài)解算策略 200

7.2.4 采煤機初始姿態(tài)確定 202

7.3 采煤機自主定位系統(tǒng)誤差模型及處理技術(shù) 203

7.3.1 采煤機動力學模型 203

7.3.2 自主定位系統(tǒng)誤差模型 206

7.3.3 陀螺儀零偏補償技術(shù) 208

7.3.4 加速度計零偏補償技術(shù) 212

7.3.5 傳感數(shù)據(jù)預處理技術(shù) 214

7.4 采煤機捷聯(lián)慣性導航系統(tǒng)誤差校準及補償技術(shù) 218

7.4.1 捷聯(lián)慣性導航系統(tǒng)安裝偏差角校準方法 218

7.4.2 桿臂效應誤差及補償技術(shù) 221

7.4.3 模糊自適應卡爾曼濾波技術(shù) 225

7.5 工程應用 226

7.5.1 礦井及工作面概況 226

7.5.2 智能工作面建設目標 227

7.5.3 智能工作面配套系統(tǒng) 227

7.5.4 智能工作面應用效果評價 237

第8章 綜采工作面刮板輸送機直線度智能感知方法 238

8.1 刮板輸送機彎曲形態(tài)表征 238

8.2 刮板輸送機直線度光纖光柵智能感知機理 239

8.2.1 光纖光柵曲率智能感知機理 239

8.2.2 光纖光柵三維曲率智能感知機理 239

8.3 刮板輸送機直線度光纖光柵三維曲率傳感器 241

8.3.1 光纖光柵三維曲率傳感器設計 241

8.3.2 光纖光柵三維曲率傳感器數(shù)值模擬研究 243

8.4 刮板輸送機直線度感知實驗 245

8.4.1 光纖光柵三維曲率傳感器標定測試 245

8.4.2 刮板輸送機直線度測試實驗 245

8.4.3 刮板輸送機直線度誤差分析 248

8.5 工程應用可行性分析 250

8.5.1 工作面概況 250

8.5.2 工作面設備配置 251

8.5.3 刮板輸送機直線度智能感知系統(tǒng)構(gòu)建 251

參考文獻 260