1.本技术涉及煤炭开采领域，尤其涉及一种集成控制装置、集成控制系统。
背景技术：2.相关技术中，在煤炭开采工作面，支架一般空间比较小，但需要安装在支架上的装置比较多，走线比较复杂，技术人员在现场调试较为不便，且现有的液压支架在对支架的拉移控制上不够精确。
技术实现要素：3.本技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
4.为此，本技术的一个目的在于提出一种集成控制装置，包括箱体，箱体集成有基站单元、照明单元、视频监控单元和支架控制单元，其中，所述基站单元与所述箱体表面的天线连接，所述视频监控单元包括箱体表面的图像采集装置，所述照明单元包括箱体表面的照明装置；所述箱体表面还包括显示区域、固定装置、接口区域和按键区域；所述接口区域包括至少一个接口，不同的接口用于将所述支架控制单元与所述支架上不同的部件进行连接；所述按键区域包括至少一个功能按键，不同的功能按键用于对所述箱体内集成的功能单元进行开启或关闭控制。
5.本技术提出的集成控制装置，在实际应用中可根据实际情况对各单元进行灵活组合，更好适应不同工作面对不同服务系统的布置要求，且通过集成控制装置控制滚珠丝杠进而控制支架的拉移，相对传统液压支架，有效提高了支架动作效率，提高煤矿生产效率。
6.根据本技术的一个实施例，所述固定装置，用于将所述箱体固定在所述支架的指定位置。
7.根据本技术的一个实施例，所述显示区域与所述支架控制单元连接，用于显示所述支架的状态参数。
8.根据本技术的一个实施例，所述支架控制单元与所述支架的电机驱动器连接，所述电机驱动器与所述支架的驱动滚珠丝杠连接；所述支架控制单元，用于确定驱动滚珠丝杠运动的推移控制量，并将所述推移控制量输入电机驱动器，其中，所述电机驱动器用于驱动滚珠丝杠对所述支架进行姿态控制。
9.根据本技术的一个实施例，所述天线用于对所述支架上的无线设备提供无线网络。
10.根据本技术的一个实施例，所述照明单元，用于对照明装置实现色温、亮度和显色指数的调节控制。
11.根据本技术的一个实施例，所述照明单元与第一传感器连接，其中，所述第一传感器用于获取实时粉尘浓度和接收采煤机位置。
12.根据本技术的一个实施例，所述视频监控单元，用于对所述图像采集装置采集图像进行识别，获取所述支架和采煤机的状态，并基于所述状态对所述支架和所述采煤机进
行监控。
13.根据本技术的一个实施例，所述支架控制装置还包括电源单元、开关量采集单元、模拟量采集单元、电磁阀直驱单元、脉冲量输出单元、隔离can单元、zigbee单元、隔离 485单元、两光三电交换机单元，其中，所述隔离can单元用于连接相邻所述支架的所述支架控制装置和多个总线型传感器。
14.本技术的第二个目的在于提出一种集成控制系统，包括支架服务器、集中控制器和电源，以及如上述第一方面提出的集成控制装置，其中，所述集中控制器，通过传送支架控制指令，对支架进行控制。
15.本技术提出的集成控制系统，经过工作面集中控制舱内的上位机相关操作，可把指令传至集中控制器，实现所有设备的逻辑控制，提高了对支架上各设备的控制效率，节约了人力。
附图说明
16.图1是本技术一个实施例的集成控制装置的箱体外表面示意图。
17.图2是本技术一个实施例的集成控制装置的箱体内部构成单元示意图。
18.图3是本技术一个实施例的集成控制系统的示意图。
具体实施方式
19.下面详细描述本技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本技术，而不能理解为对本技术的限制。
20.图1是本技术提出的一种集成控制装置的概念示意图，主要用来控制进行煤炭开采的支架，如图1所示，该集成控制装置100包括箱体，其中，箱体集成有基站单元11、照明单元12、视频监控单元13和支架控制单元14，其中，支架控制单元14在箱体内部。其中，基站单元11与箱体表面的天线1连接，天线1用于对支架上的无线设备提供无线网络。视频监控单元13包括箱体表面的图像采集装置2，可选地，图像采集装置2可为摄像机。照明单元12包括箱体表面的照明装置。
21.箱体表面还包括显示区域3、固定装置4、接口区域5和按键区域6。
22.其中，显示区域3与箱体内部的支架控制单元14连接，用于显示支架的状态参数。可选地，显示区域3设置有显示屏和指示灯，显示屏可用于显示支架当前的状态运行参数，比如说照明亮度，推移距离，顶板压力，执行动作等；指示灯可用于表示当前支架运行的状态，比如说指示灯1为绿色代表支架运行正常，指示灯2为红色代表支架暂停运行，指示灯3闪烁代表总线通信正常等。可选地，指示灯个数可根据实际情况具体设置，图1中示出了指示灯1、指示灯2、指示灯3共三个指示灯，指示灯个数不能作为对本技术的限制。
23.其中，固定装置4用于将支架控制装置固定在支架上。图1示出的为弧形挂件式固定装置，仅为示例。
24.其中，接口区域5包括至少一个接口，不同的接口用于将支架控制单元与支架上不同的部件进行连接。可选地，接口个数可根据实际情况具体设置，图1中示出了接口1-接口 7共7个接口，接口个数不能作为对本技术的限制。可选地，接口可以为左邻架接口、右邻架
接口、电磁阀驱动器接口、红外接收器接口、第一电流型模拟量采集接口(与行程传感器相接)、第二电流型模拟量采集接口(与压力传感器相接)、485备用接口(与485 型传感器相接)、以太网接口0(与环交换机相接)、以太网接口1(与左交换机相接)和以太网接口2(与右交换机相接)。
25.其中，按键区域6包括至少一个功能按键，不同的功能按键用于对箱体内集成的功能单元进行开启或关闭控制。比如说，按键区域6可包含有升前柱键、降前柱键、升后柱键、降后柱键、推溜键、拉架键、伸前面板键、收前面板键、伸前护帮键、收前护帮键、伸侧护键、收侧护键、左成组键、右成组键、上翻键、下翻键、上键、下键、左键、右键、隔架左键、隔架右键、确认键、跟机键、启动键，停止键等。可选地，按键个数可根据实际情况具体设置，图1中示出了按键1-按键7共7个按键，按键个数不能作为对本技术的限制。
26.需要说明的是，图1对箱体表面天线1、图像采集装置2、显示区域3、固定装置4、接口区域5和按键区域6仅为示例性排列，实际可根据需要自由排列或删除，不能作为对本技术的限制，比如说可以在支架控制装置箱体的六个表面分别排列一个，也可在支架控制装置箱体的任一表面排列全部。
27.如2是本技术提出的一种集成控制装置的箱体内部包含的各单元示意图，如图2所示，集成控制装置100的箱体内部包括基站单元11、照明单元12、视频监控单元13、支架控制单元14和电源单元15、报警单元16、广播对讲单元17、系统急停单元18、人机界面单元19。其中，支架控制单元14包括开关量采集单元1401、模拟量采集单元1402、电磁阀直驱单元1403、脉冲量输出单元1404、隔离can单元1405、zigbee单元1406、隔离485 单元1407、两光三电交换机单元1408、主处理器1409、协处理器1410。需要说明的是，上述各单元可灵活组合，一个集成控制装置100可配备全部单元，也可通过装配和拆解的方式配备部分单元，以更好适应不同工作面对不同支架上的集成控制装置的布置要求。各单元与集成控制装置100本体间采用对插的连接方式，任一单元拆除不用后，相应的空出插口使用插口堵头连接。
28.其中，基站单元11用于对集成控制装置100周围的无线设备提供无线网络。
29.照明单元12可通过由相关传感器实时测得的粉尘浓度和超宽带(ultra wide band， uwb)煤机定位装置传来的煤机位置，经由主处理器1409处理后，可通过主处理器1409 的脉冲宽度调制(pulse width modulation，pwm)接口，经功率放大，实现led灯的智能色温、亮度和显色指数的闭环调节控制。
30.视频监控单元13用于控制图像采集装置2对支架、截割装煤头或采煤机进行监控，把采集的视频信息通过两光三电交换机单元1408经光纤传至工作面集中控制箱的视频监控隔爆主机，进一步分析处理。
31.支架控制单元14用于对支架的姿态进行控制。其中，支架控制单元与支架的电机驱动器连接，电机驱动器与支架的驱动滚珠丝杠连接，支架控制单元14确定驱动滚珠丝杠运动的推移控制量，并将推移控制量输入电机驱动器，以使得动器电机驱动器驱动滚珠丝杠对支架进行姿态控制，有效避免了液压控制系统的滞后性，同时使得支架拉移的速度和效率可控度更高。可选地，控制电机可以采用步进减速电机、永磁同步电机、伺服电机等电机。
32.电源模块15，由外部本安电源箱引入两路电压，通过多种dc-dc转换，分出四路电
源，分别用于开关量采集单元1401/电磁阀直驱单元1403、广播对讲单元17、视频监控单元13和整体载板的供电。
33.报警单元16，用于当采集的支架姿态、顶板压力和单泵压力等传感器数值超过阈值时，报警模块16实现声光报警。
34.广播对讲单元17，用于实现工作面现场的语音广播和语音通话等功能。
35.系统急停单元18，用于工作面工作人员发现异常情况后，对整个集成控制系统实现急停，且动作实现闭锁。
36.人机界面单元19，用于人机交互，可用来读取采集的传感器数据以及主处理器1409 的相关数据。
37.开关量采集单元1401用于采集集成控制装置100的开关量输入信号。
38.模拟量采集单元1402用于检测减速电机绕组温度、支架位移及倾角等位姿信息、顶板压力、单泵压力等模拟量信号。
39.电磁阀直驱单元1403通过控制开关电磁阀组的通断，完成支架的双支撑立柱的油缸降架和支撑等动作。
40.脉冲量输出单元1404的信号引入电机驱动器，实现步进减速电机的旋转，其中，步进减速电机通过滚珠丝杠完成支架的推移动作。
41.隔离can单元1405、zigbee单元1406、隔离485单元1407和两光三电交换机单元 1408用于数据传输服务，其中：隔离can单元1405用于连接相邻支架的集成控制装置和诸多总线型传感器；zigbee单元1406用于信号和数据传输的冗余选择；隔离485单元1407 用于红外接收器、uwb煤机定位、电机驱动器、编码器等设备的通讯；两光三电交换机单元1408提供3个网络电口和2个光纤接口，实现与相邻支架和视频监控单元13通讯，并把数据接入工作面环网。
42.主处理器1409是集成控制装置100的核心部分，主要用于处理支架动作、照明单元12、广播对讲单元17、报警单元16、系统急停单元18等程序逻辑业务，与存储器配合实现程序软件的分析运行，把变量由顶层向底层逐层映射，实现对底层硬件接口的驱动，主处理器1409内部嵌有操作系统，同时移植有组态、图形化的可编程控制器开发软件的平台运行虚拟机系统。
43.协处理器1410通过控制基站单元11，对集成控制装置100周围的无线设备提供无线网络，为整体工作面集成控制系统提供无线自组网服务。
44.本技术提出的集成控制装置，在实际应用中可根据实际情况对各单元进行灵活组合，更好适应不同工作面对不同服务系统的布置要求，且通过集成控制装置控制滚珠丝杠进而控制支架的拉移，相对传统液压支架，有效提高了支架动作效率，提高煤矿生产效率。
45.为了能够在控制舱就能对支架实现集中控制，本技术提出了一种集成控制系统，图3 是本技术提出的一种集成控制系统的示例性示意图，如图3所示，为每台支架配备一个上述集成控制装置100，每个集成控制装置100上所选各个单元可视工作面实际布置情况和支架所在位置决定。各支架上的集成控制装置通过快插接头与总线连接，信号和数据经支架服务器传至工作面的集中控制器。可选地，总线可选用私有协议的can总线、eip协议的光纤以太网总线等。可选地，可对总线采取双总线冗余连接。可选地，各支架上的集成控制装置100可通过总线将其所属支架的信息传输给集成控制系统的集中控制器，各支架上的集
成控制装置100也可通过基站单元11将其所属支架的信息传输给集成控制系统的集中控制器。
46.如图3所示，每个支架上的集成控制装置100由布置在工作面的本安电源提供电能，且每个支架上的集成控制装置100采用矿用连接器，与附属总线传感器、电磁阀等装置连接，实现电源和信号线的同步接入，完成支架的位姿检测和支撑立柱的升降动作等。
47.如图3所示，移动变压器为工作面的集成控制系统提供电能。大容量ups用于停电情况下相关控制器的供电，保护数据和设备安全。组合开关用于执行电机等设备的启停，可由上位机经集中控制器实现对组合开关的远程控制。其中，集中控制器是对工作面进行逻辑控制的核心单元，集中控制器除与支架服务器连接外，经交换机与工作面集中控制舱连接，通过工作面集中控制舱内的上位机相关操作，可把指令传至集中控制器，实现所有设备的逻辑控制。集中控制器还与转载机尾采集控制器、刮板机头采集控制器、煤机截割部采集控制器和刮板机尾采集控制器总线连接，接收四者采集的信号数据，发送相关指令数据，也可对四者可否就地控制进行权限设置。
48.其中，工作面每台支架均配有独立油泵和减速电机，各支架自成一体，减速电机和油泵的供电和控制均采用快速接插头的方式连接，前者用于支架的拉移动作，后者用于支架的升降动作。
49.本技术提出的集成控制系统，经过工作面集中控制舱内的上位机相关操作，可把指令传至集中控制器，实现所有设备的逻辑控制，提高了对支架上各设备的控制效率，节约了人力。
50.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
51.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
52.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本技术的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
53.尽管上面已经示出和描述了本技术的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本技术的限制，本领域的普通技术人员在本技术的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
技术特征：1.一种集成控制装置，其特征在于，包括箱体，箱体集成有基站单元、照明单元、视频监控单元和支架控制单元，其中，所述基站单元与所述箱体表面的天线连接，所述视频监控单元包括所述箱体表面的图像采集装置，所述照明单元包括所述箱体表面的照明装置；所述箱体表面还包括显示区域、固定装置、接口区域和按键区域；所述接口区域包括至少一个接口，不同的接口用于将所述支架控制单元与所述支架上不同的部件进行连接；所述按键区域包括至少一个功能按键，不同的功能按键用于对所述箱体内集成的功能单元进行开启或关闭控制。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述固定装置，用于将所述箱体固定在所述支架的指定位置。3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述显示区域与所述支架控制单元连接，用于显示所述支架的状态参数。4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述支架控制单元与所述支架的电机驱动器连接，所述电机驱动器与所述支架的驱动滚珠丝杠连接；所述支架控制单元，用于确定驱动滚珠丝杠运动的推移控制量，并将所述推移控制量输入电机驱动器，其中，所述电机驱动器用于驱动滚珠丝杠对所述支架进行姿态控制。5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述天线用于对所述支架上的无线设备提供无线网络。6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述照明单元，用于对照明装置实现色温、亮度和显色指数的调节控制。7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述照明单元与第一传感器连接，其中，所述第一传感器用于获取实时粉尘浓度和接收采煤机位置。8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述视频监控单元，用于对所述图像采集装置采集图像进行识别，获取所述支架和采煤机的状态，并基于所述状态对所述支架和所述采煤机进行监控。9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述支架控制装置还包括电源单元、开关量采集单元、模拟量采集单元、电磁阀直驱单元、脉冲量输出单元、隔离can单元、zigbee单元、隔离485单元、两光三电交换机单元，其中，所述隔离can单元用于连接相邻所述支架的所述支架控制装置和多个总线型传感器。10.一种集成控制系统，其特征在于，包括支架服务器、集中控制器和电源，以及如权利要求1-9中任一项所述的集成控制装置，其中，所述集中控制器，通过传送支架控制指令，对支架进行控制。
技术总结本申请提出了一种集成控制装置、集成控制系统，涉及煤炭开采领域。本申请包括箱体，箱体集成有基站单元、照明单元、视频监控单元和支架控制单元，其中，基站单元与箱体表面的天线连接，视频监控单元包括箱体表面的图像采集装置，照明单元包括箱体表面的照明装置；箱体表面还包括显示区域、固定装置、接口区域和按键区域；接口区域包括至少一个接口；按键区域包括至少一个功能按键，不同的功能按键用于对箱体内集成的功能单元进行开启或关闭控制。本申请提出的集成控制装置，在应用中可根据实际情况对各单元进行灵活组合，更好适应不同工作面的布置要求，且通过控制滚珠丝杠进而控制支架的拉移，有效提高支架动作效率，提高煤矿生产效率。效率。效率。
技术研发人员：朱伟 杨晓辉 刘少权 王洪磊 张亦凡 任道远 孟繁悦 张俊升 吴太晖 陈子峰 付鑫
受保护的技术使用者：煤炭科学研究总院有限公司
技术研发日：2021.11.30
技术公布日：2022/7/5
