本發明涉及智能化采煤工作面，具體的說，涉及了一種基于多源信息的煤機防碰撞方法及裝置。

背景技術：

1、在井下開采工作面減人、少人的政策要求下，我國煤礦加速向自動化和智能化轉型，這對開采設備的安全穩定運行有了更高的要求。采煤機滾筒防碰撞功能作為綜采工作面實現安全高效割煤的前提條件之一，已被納入了煤礦智能化驗收的考核指標。

2、中國發明專利(專利號：cn113236245a)公開了通過對預設監測范圍內液壓支架的實際高度值與預設的高度閾值進行比較，并根據比較結果對采煤機進行相應的操作控制，以避免采煤機滾筒與支架發生碰撞。

3、然而，預設的監測范圍有賴于采煤機位置的準確性，如果煤機位置有幾架偏差或發生跳架，則比較的支架將與實際欲監測的范圍出現偏差；其次，僅以支架高度作為判斷條件，有可能支架高度達到安全范圍，但支架的支架護幫未及時收回，采煤機和支架仍有可能發生碰撞，從而造成不必要的損失和降低綜采作業的效率。

4、中國發明專利(專利號：cn115628053a)?公開了通過根據支架推移、支架護幫板或伸縮梁是否執行到位，來對采煤機進行相應的操作控制，以避免采煤機滾筒與支架發生碰撞。然而，對于幾架偏差或發生跳架問題，并沒有給出解決方案。

5、為了解決以上存在的問題，人們一直在尋求一種理想的技術解決方案。

技術實現思路

1、本發明的目的是針對現有技術的不足，從而提供一種基于多源信息的煤機防碰撞方法及裝置。

2、為了實現上述目的，本發明所采用的技術方案是：

3、第一方面提供一種基于多源信息的采煤機防碰撞方法，應用于控制中心，包括以下步驟：

4、獲取設置采煤機上的編碼器發送的編碼器煤機位置，以及獲取支架控制器發送的紅外煤機位置；

5、基于紅外煤機位置和編碼器煤機位置融合得到正常的煤機位置；

6、設采煤機運行方向前方的滾筒為前滾筒，利用正常的煤機位置和滾筒偏移煤機中心位置的支架數得出前滾筒的位置，并基于采煤機前滾筒設定預設監測范圍；其中，預設監測范圍為采煤機前滾筒的前方第1個至第n個支架；

7、在預設監測范圍內，基于采煤機滾筒高度、支架護幫角度、支架高度、支架推移行程，對前滾筒的位置進行預測和控制，避免采煤機滾筒發生碰撞。

8、在第一方面的一種可能實施例中，基于紅外煤機位置和編碼器煤機位置融合得到正常的煤機位置，包括：采用卡爾曼濾波算法對編碼器煤機位置和紅外煤機位置進行數據的整合與預處理，將獲得的煤機位置作為正常的煤機位置。

9、在第一方面的一種可能實施例中，基于紅外煤機位置和編碼器煤機位置融合得到正常的煤機位置，基于紅外煤機位置和編碼器煤機位置融合得到正常的煤機位置，包括：將紅外煤機位置與上次記錄的正常煤機位置進行比較，若偏差值小于閾值則判定紅外煤機位置正常，將紅外煤機位置作為正常煤機位置；若偏差值大于閾值則判定紅外煤機位置出現跳架，則將編碼器煤機位置加上記錄的上一架的正常煤機位置與編碼器煤機位置的偏差作為正常的煤機位置。

10、在第一方面的一種可能實施例中，基于紅外煤機位置和編碼器煤機位置融合得到正常的煤機位置，基于采煤機滾筒高度、支架護幫角度、支架高度、支架推移行程，進行預測和控制，包括：

11、實時獲取監測范圍內的液壓支架的支架護幫角度值，確定支架護幫角度值小于預警角度閾值時，控制對應液壓支架收回支架護幫，若在規定時間內液壓支架一直未能收回支架護幫到安全角度范圍，則控制采煤機降低滾筒到支架護幫下沿高度值以下使其安全通過；

12、實時獲取監測范圍內的支架高度和采煤機滾筒高度，確定支架高度小于預警高度時，控制采煤機降低滾筒到支架最小高度值以下使其安全通過，其中預警高度為采煤機以當前滾筒高度安全通過監測范圍內的支架所需的支架最小高度；

13、實時獲取監測范圍內的支架推移行程，確定支架推移行程小于預警值時，控制采煤機降低滾筒到能安全通過的最小高度。

14、進一步的，若有兩種或兩種以上情況同時需要降低采煤機滾筒，則降低采煤機滾筒到這些情況所要求的安全高度值中的最小高度以下，并且，計算采煤機滾筒上沿高度與出現姿態小于預警值的液壓支架間的干涉距離，根據干涉距離控制采煤機滾筒減速或停機，等待滾筒降低至安全范圍后再通過姿態數據小于預警值的液壓支架。

15、進一步的，根據干涉距離控制采煤機滾筒減速或停機，包括：

16、在干涉距離位于第一閾值范圍時，判斷采煤機處于安全狀態時，計算機控制其保持繼續工作；

17、在干涉距離位于第二閾值范圍時，判斷采煤機處于警告狀態時，計算機控制采煤機滾筒減速或停機或者控制液壓支架收回護幫；

18、在干涉距離位于第三閾值范圍時，判斷采煤機處于干涉狀態時，計算機控制采煤機停止工作；

19、其中，第一閾值大于第二閾值，第二閾值大于第三閾值。

20、進一步的，計算采煤機滾筒上沿高度與出現姿態小于預警值的液壓支架間的干涉距離，先判斷實時獲取的支架護幫角度值是否大于負90度；

21、若實時獲取的支架護幫角度值大于負90度，則判定支架護幫收回，根據以下公式計算干涉距離：

22、x方向距離：推移距離-伸縮梁伸出距離+空頂距-前滾筒上沿高度*sin(采煤機俯仰角-支架底座俯仰角)；

23、y方向距離：支架中心高度-前滾筒上沿高度；

24、若實時獲取的支架護幫角度值小于負90度，則判定支架護幫伸出，根據以下公式計算干涉距離：

25、x方向距離：推移距離-伸縮梁伸出距離+空頂距-前滾筒上沿高度*sin(采煤機俯仰角-支架底座俯仰角)-支架護幫長度*cos(-支架護幫角度)；

26、y方向距離：支架中心高度-前滾筒上沿高度。

27、第二方面提供一種基于多源信息的采煤機防碰撞控制裝置，包括：

28、獲取模塊，用于獲取設置采煤機上的編碼器發送的編碼器煤機位置，以及獲取支架控制器發送的紅外煤機位置；

29、煤機位置獲取模塊，用于基于紅外煤機位置和編碼器煤機位置融合得到正常的煤機位置；

30、控制模塊，設采煤機運行方向前方的滾筒為前滾筒，利用正常的煤機位置和滾筒偏移煤機中心位置的支架數得出前滾筒的位置，并基于采煤機前滾筒設定預設監測范圍；在預設監測范圍內，基于采煤機滾筒高度、支架護幫角度、支架高度、支架推移行程，對前滾筒的位置進行預測和控制，避免采煤機滾筒發生碰撞。

31、第三方面提供一種采煤機，包括采煤機機身、支架、支架控制器、設置在采煤機機身上的編碼器、設置在采煤機機身上的紅外發射器以及設置在采煤機機身上的紅外接收器，所述支架控制器根據所述紅外接收器接收的紅外信號確定紅外煤機位置；

32、還包括第二方面所述的采煤機防碰撞控制裝置，所述采煤機防碰撞控制裝置分別與所述支架控制器和所述編碼器連接。

33、第四方面提供一種電子設備，包括：

34、至少一個處理器；以及，與所述至少一個處理器通信連接的存儲器；

35、其中，所述存儲器存儲有可被所述至少一個處理器執行的指令，所述指令被設置為用于執行第一方面所述的采煤機防碰撞方法。

36、本發明相對現有技術具有突出的實質性特點和顯著的進步，具體的說，本發明利用紅外煤機位置和編碼器煤機位置融合方法，確保采煤機滾筒防碰撞監測范圍的準確性。

37、進一步的，在正確的滾筒防碰撞監測范圍內，分別監測支架的支架護幫角度、支架高度和推移行程，只要其中有一個監測量小于預警值，就采取對應的控制策略，若有多個監測量同時小于預警值，則降低煤機滾筒到這些位置姿態對應的控制策略所要求的安全高度值的最小值，從而通過多種信息，減少采煤機和支架碰撞可能。