阅读说明：本技术 监测长壁开采系统的输送槽组中的故障状况的系统和方法 (System and method for monitoring fault conditions in a conveyor trough group of a longwall mining system ) 是由 E·R·柯克霍普 N·P·博斯韦尔 于 2019-07-24 设计创作，主要内容包括：本发明涉及用于监测长壁开采系统的输送槽组中的故障状况的系统和方法。一种用于监测与长壁开采系统相关联的输送槽组的状况的系统包括以连续的方式安排的多个输送槽段。相邻设置的输送槽段通过互连接头可移动地联接。每个输送槽段的下侧限定开口,该开口的轴线平行于相关联的输送槽段的平面。该系统还包括光纤形状传感系统,该系统具有沿着多个输送槽段设置并位于每个输送槽段的开口内的光缆；耦合到光缆的控制器检测光缆的形状,基于检测的光缆的形状来识别每个输送槽段的位置,并且基于识别的相邻定位的输送槽段中的相应输送槽段的位置来确定在相邻定位的输送槽段之间的互连接头中是否存在故障。(The invention relates to a system and method for monitoring fault conditions in a conveyor trough group of a longwall mining system. A system for monitoring the condition of a trough set associated with a longwall mining system includes a plurality of trough sections arranged in a continuous manner. The adjacently arranged conveying trough sections are movably connected through an interconnecting joint. The underside of each trough section defines an opening, the axis of which is parallel to the plane of the associated trough section. The system also includes an optical fiber shape sensing system having an optical fiber cable disposed along the plurality of trough sections and within the opening of each trough section; a controller coupled to the fiber optic cable detects a shape of the fiber optic cable, identifies a location of each of the trough segments based on the detected shape of the fiber optic cable, and determines whether a fault exists in an interconnection joint between adjacently positioned trough segments based on the identified locations of respective ones of the adjacently positioned trough segments.)

监测长壁开采系统的输送槽组中的故障状况的系统和方法

技术领域

本发明涉及一种长壁开采系统。更具体地，本发明涉及一种用于监测与长壁开采系统相关联的输送槽组的状况的系统和方法。

背景技术

长壁开采系统通常包括输送槽组和配置为在输送槽组上行进的长壁剪切机。由于输送槽组配置为支承长壁剪切机在其上的运动，因此可以期望监测输送槽组的状态。特别地，当输送槽组包括多个输送槽段时，相邻的输送槽段可能借助于互连接头联接。由于这些互连接头可能经受严重的负载和极端的操作条件，互连接头的故障可能不利地影响机器性能和/或损害操作者的安全。因此，监测和确定各个互连接头的状态是否良好用于支撑长壁剪切机沿着输送槽组的运动是有利的。

因此，需要一种用于监测与长壁开采系统相关联的输送槽组的状况的系统和方法。

发明内容

在本发明的一个方面中，一种用于监测与长壁开采系统相关联的输送槽组的状况的系统包括多个输送槽段，这些输送槽段以连续的方式安排成使得相邻定位的输送槽段通过互连接头可移动地联接。每个输送槽段的下侧将配置为在其中限定开口。该开口具有大致平行于相关联的输送槽段的平面的轴线。该系统还包括光纤形状传感系统。光纤形状传感系统包括沿着多个输送槽段设置并位于每个输送槽段的开口内的光缆。光纤形状传感系统还包括可通信地耦合到光缆的控制器。控制器配置为检测光缆的形状，基于检测的光缆的形状来识别每个输送槽段的位置，并且基于识别的相邻定位的输送槽段中的相应输送槽段的位置来确定在相邻定位的输送槽段之间的互连接头中是否存在故障。

在本发明的另一方面，提供一种用于监测长壁开采系统的输送槽组中的故障状况的系统和方法。该方法包括以连续的方式安排多个输送槽段，并将相邻定位的输送槽段与互连接头联接。该方法还包括在每个输送槽段的下侧上限定开口，使得开口具有大致平行于相关联的输送槽段的平面的轴线。该方法还包括提供沿着多个输送槽段设置的光缆，使得光缆位于每个输送槽段的开口内。此外，该方法包括将控制器以通信方式耦合到光缆，并且通过控制器检测光缆的形状，通过控制器、基于检测的光缆的形状来识别每个输送槽段的位置，并且基于识别的相邻定位的输送槽段中的相应输送槽段的位置来确定在相邻定位的输送槽段之间的互连接头中是否存在故障。

根据以下描述和附图，本发明的其它特征和方面将清楚明白。

附图说明

图1是根据本发明的实施例的长壁开采系统的输送槽组的侧透视图；

图2是根据本发明的实施例的输送槽组的输送槽段的前透视图，示出了安装在输送槽段的开口中安装的光纤形状传感系统的一部分；

图3是根据本发明的示例性实施例的输送槽组的输送槽段的前视图，示出了光纤形状传感系统的光缆与用于监测与输送槽组相关联的状况的控制器以通信方式耦合；

图4是根据本发明的实施例的输送槽段连同长壁开采系统的推杆和顶板支撑系统的侧视图；以及

图5是根据本发明的实施例的用于监测与图1的长壁开采系统相关联的输送槽组的状况的方法的流程图。

具体实施方式

现在将详细参考特定方面或特征，其示例在附图中示出。在任何可能的情况下，在整个附图中将使用相应或类似的附图标记来指代相同或相应的部分。参照附图、权利要求书以及说明书，本发明涉及一种用于监测与长壁开采系统相关联的输送槽组的状况的系统和方法。

参照图1，示出了长壁开采系统100。如图所示，长壁开采系统100包括输送槽组102，输送槽组102配置为支撑长壁剪切机(未示出)在其上的运动。此外，如图1所示的实施例所示，输送槽组102由以连续的方式安排的多个输送槽段104形成。

此外，相邻输送槽段104的端部108配置为使得相邻输送槽段104可使用互连接头106彼此可移动地联接。如图1和2所示的实施例所示，这些互连接头106可以位于每个输送槽段104的前部110a和后部110b处。此外，如图1和2所示的实施例所示，每个互连接头106实施为呈现狗骨头的形状。然而，在其它实施例中，互连接头106可实施为其它形状以代替本文公开的狗骨头的形状。因此，互连接头106的形状本质上仅是示例性的，并不限制本发明。本领域技术人员将理解，本发明的系统和方法可类似地应用于除了本文公开之外的互连形状的使用。

参照图1，每个输送槽段104能够分别如双向箭头D₁、D₂和D₃所示轴向移位、倾斜和滚转。此外，如在图2和3所示的实施例中最佳示出的，每个输送槽段104将包括顶壁122和底壁124。顶壁122和底壁124以彼此间隔开的关系定位，以允许例如链条之类的输送机(未示出)在其间通过。

每个输送槽段104的下侧112将配置为在其中限定开口114。特别地，在如图2所示的一个实施例中，开口114由位于输送槽段104的下侧112上的第一壁126a、第二壁126b和第三壁126c，在至少三个侧面上界定。在图2所示的实施例中，第二壁126b被示出为形成底壁124的一部分。然而，在其他实施例中，第二壁126b可以实施为与输送槽段104的底壁124不同的另一个壁。此外，开口114的轴线AA'通常平行于相关联的输送槽段104的平面P。

在本文的实施例中，尽管公开了第一壁126a、第二壁126b和第三壁126c，但是壁(即，第一壁126a、第二壁126b和第三壁126c)的这种配置并不限制本发明。可以注意到，在本发明的其他实施例中，每个输送槽段104的下侧112可以替代地配置为具有更少或更多壁以代替用于限定开口114的第一壁126a、第二壁126b和第三壁126c。例如，开口114可以轴向限定在细长管状结构(未示出)内，该细长管状结构将与底壁124一体形成。

参考图2和3，描述了光纤形状传感系统116。光纤形状传感系统116包括光缆118，光缆118将沿着输送槽组102的输送槽段104设置并位于每个输送槽段104的开口114内。如图2中最佳示出的，光缆118将由设置在开口114内并位于光缆118周围的管道系统128至少部分地限制相对于开口114轴线的侧向移动。

在如图2所示的实施例中，管道系统128具有钢管130，钢管130容纳在开口114内并焊接到第一壁126a、第二壁126b和第三壁126c中的至少一者。另外，或者可选地，如图2的实施例所示，管道系统128还可以包括可以容纳在钢管130内的热塑性管132。此外，热塑性管132还可配置为延伸超过相关联的开口114的轴向长度，以形成用于将光缆118容纳在其中的邻接路径。

在此设想的是，在本文的实施例中，在以连续的方式安排相邻定位的盘区段104时，将钢管130焊接到输送槽段104中的对应输送槽段104的下侧112上的第一壁126a、第二壁126b和第三壁126c中的至少一者并且通过将热塑性管132***焊接钢管130内形成邻接路径，光缆118的一端将借助于电缆吹塑机(未示出)容纳在形成的邻接路径的一端内，并容纳在形成的邻接路径的另一端。

最好如图3所示，光纤形状传感系统116还包括可通信地耦合到光缆118的控制器120。出于本发明的目的，可以注意到，本文公开的控制器120可以包括可以与输送槽组102相关联的控制器、可以与长壁剪切机相关联的另一个控制器、或可以与控制长壁开采系统100的总体功能相关联的又一个控制器。

还可以注意到，本文公开的控制器120可以包括被配置为执行与本发明一致的功能的各种软件和/或硬件部件。照此，本发明的控制器120可以是独立的控制器，或者可以配置为与长壁剪切机的现有电子控制模块(ECU)(未示出)协作。此外，可以注意到，控制器120可以实施为单个微处理器或多个微处理器，其包括用于选择性地和独立地致动特定系统硬件的部件，例如发动机、制动器、传动系统和与长壁剪切机相关联的其他部件。

在操作中，本文公开的控制器120将配置为检测光缆118的形状，并且基于检测的光缆118的形状来识别每个输送槽段104的位置。在本文的实施例中，控制器120可以从输送槽组102的开始到结束的输送槽组102的倾斜度、从输送槽组的开始到结束的输送槽组102的偏角、以及由于施加到与对应的输送槽段104相关联的推杆402(如图4中的双向箭头D₄所示)的推力或拉力而引起的每个输送槽段104的滚转角中的至少一者推导出对应的输送槽段的位置来识别每个输送槽段104的位置。另外，识别每个输送槽段104的位置的步骤还可以包括通过控制器120识别每个输送槽段104相对于相邻输送槽段104的轴向位移。

控制器120还被配置为基于相邻定位的输送槽段104中的相应输送槽段的识别位置来确定在相邻定位的输送槽段104之间的互连接头106中是否存在故障。在一个实施例中，控制器120还配置为诊断确定的存在于相邻定位的输送槽段104之间的互连接头106中的故障是互连接头106自身的故障。在另一实施例中，基于该诊断，控制器120还配置为例如通过使长壁剪切机相对于输送槽组102静止而终止长壁剪切机的操作。

此外，参见图1并且如图4中最佳示出的，推杆402位于长壁开采系统100的顶板支撑系统404与输送槽组102的对应输送槽段104之间。该推杆402配置为相对于顶板支撑系统404沿双向箭头D₄可操作地推动或拉动输送槽段104，并因此轴向移动输送槽段104。此外，在此设想，除了或代替输送槽组102的前部110a，光纤形状传感系统116还可以与输送槽组102的后部110b相关联。在这样的实施例中，图3所示的控制器120还可以配置为如果相关联的输送槽段104没有与相邻定位的输送槽段104一前一后地移动，则确定图4所示的相关联的输送槽段104的推杆402有故障。此外，基于该确定，控制器120还将配置为终止与长壁开采系统100相关联的长壁剪切机的操作。

图5示出了描绘用于监测长壁开采系统100的输送槽组102中的故障状况的方法500的流程图。在步骤502，方法500包括以连续的方式安排多个输送槽段104。此外，在步骤504，方法500还包括将相邻定位的输送槽段104与互连接头106联接。此外，在步骤506，方法500还包括在每个输送槽段104的下侧112上限定开口114，使得开口114的轴线大致平行于相关联的输送槽段104的平面P。此外，在步骤508，方法500还包括沿着多个输送槽段104提供光缆118，使得光缆118位于每个输送槽段104的开口114内。此外，在步骤510，方法500还包括将控制器120以通信方式耦合到光缆118。

此后，在步骤512，方法500包括通过控制器120检测光缆118的形状。此外，如步骤514所示，方法500包括通过控制器120基于检测的光缆118的形状识别每个输送槽段104的位置。此外，如步骤516所示，方法500包括通过控制器120基于相邻定位的输送槽段104中的相应输送槽段的识别位置来确定在相邻定位的输送槽段104之间的互连接头106中是否存在故障。

如本文先前的实施例所公开，控制器120还配置为诊断确定的存在于相邻定位的输送槽段104之间的互连接头106中的故障是互连接头106自身的故障。基于该诊断，控制器120还配置为例如通过使长壁剪切机相对于输送槽组102静止而终止长壁剪切机的操作。

如本文先前的另一实施例所公开，控制器120还可以配置为如果相关联的输送槽段104没有与相邻定位的输送槽段104一前一后地移动，则确定图4所示的相关联的输送槽段104的推杆402有故障。此外，基于该确定，控制器120还将配置为终止与长壁开采系统100相关联的长壁剪切机的操作。

工业实用性

本发明的实施例具有在监测与长壁开采系统相关联的输送槽组的状况的系统和方法中使用的实用性。在一些先前已知的监测技术中，操作者被指定检查输送槽组。然而，通过操作者手动干预输送槽组的检查，不能认为检查的质量是无差错的。在其它先前已知的监测技术中，使用传感器来监测输送槽组的状况。然而，这种传感器的安装和操作在许多情况下是冗长、麻烦和昂贵的。

通过使用本文公开的实施例，本文公开的光纤形状传感系统116克服了先前已知监测技术的上述缺点。与先前已知的检查技术的实现方式(即，安装和操作)相比，本发明的光纤形状传感系统116易于安装和操作。此外，本发明的光纤形状传感系统116不需要人工干预，从而有助于减少操作者的疲劳。此外，通过光纤形状传感系统116的实现方式消除对人工干预的需要，可以按照实现输送槽组102的完全自主功能的方式来自动地监视输送槽组102的状况。

此外，随着光纤形状传感系统116在输送槽组102上的实现，如果基于检测的光缆118的形状，相邻输送槽段104的识别位置指示互连接头106的故障，则光纤形状传感系统116的控制器120可以终止长壁剪切机的操作。这样，由于互连接头106的故障而导致的对长壁开采系统100的总体操作的不利影响可以被减轻。此外，光纤形状传感系统116的实现还可以用于改善使用长壁开采系统100的地下开采环境中操作者的安全性。

尽管已经参照上述实施例具体示出和描述了本发明的各方面，但是本领域技术人员应当理解，在不脱离所公开内容的精神和范围的情况下，可以通过修改所公开的车辆、系统和方法来设想各种附加实施例。这些实施例应理解为落入基于权利要求书及其任何等同物确定的本发明的范围内。