一种采样头触底反弹检测方法及相关装置与流程

本申请涉及采样设备，尤其涉及一种采样头触底反弹检测方法及相关装置。

背景技术：

1、厂煤采样设备通常位于车厢上方，通过升降机构驱动采样头下降并旋转，从而对车厢内煤层进行全断面采样。目前，对采样头触底检测多依赖单一拉力传感器或下限位开关。当采样头与车厢底部接触后，采样头传动机构形成反作用力，在反作用力达到最大极限值之前停止采样头下降。然而，单一拉力信号容易受到煤种、湿度、车厢底部材质、采样速度、机械摩擦等因素影响，固定阈值难以适应复杂工况。容易造成采样设备的车体被采样头顶起，导致车轮脱离轨道并造成脱轨事故。

技术实现思路

1、鉴于上述问题，本申请提供了一种采样头触底反弹检测方法及相关装置，以提高采样的安全性和全面性。具体方案如下：

2、本申请第一方面提供一种采样头触底反弹检测方法，包括：

3、实时采集所述采样头在下降过程中的检测信号，并对所述检测信号进行预处理，得到触底特征量，所述检测信号包括：所述采样头的拉力信号、升降电机的电流信号、位移信号、速度信号、振动信号、声发射信号以及外筒相对于螺旋钻杆的压缩量信号中的至少三种；

4、基于所述触底特征量确定出所述采样头的触底概率；

5、根据所述触底概率确定出所述采样头下降过程中的运行状态，并执行和所述运行状态相对应的采样头控制策略。

6、在一种可能的实现中，所述执行和所述运行状态相对应的采样头控制策略，包括：

7、在预触底状态下，降低所述采样头的下降速度；

8、在触底状态下，停止所述采样头下降并保持预设时间；

9、在过载状态下，控制所述采样头反转上升预设距离，并输出提示信号。

10、在一种可能的实现中，所述基于所述触底特征量确定出所述采样头的触底概率，包括：

11、采用触底预测模型对所述触底特征量进行触底预测处理，得到所述触底概率；所述触底特征量包括：拉力一阶导数、电机电流一阶导数、位移速度、外筒压缩量以及振动主频迁移量中的至少两种。

12、在一种可能的实现中，所述采样头触底反弹检测方法，还包括：

13、基于拉力预测模型预测所述采样头的触底拉力上限，并基于所述触底拉力上限以及安全系数得到动态拉力上限值；

14、在所述拉力信号未超出硬上限值时，基于所述动态拉力上限值对所述采样头的下降进行控制。

15、在一种可能的实现中，所述采样头包括：螺旋钻杆和外筒，所述外筒相对于所述螺旋钻杆轴向浮动；

16、在所述外筒的压缩量不低于第一压缩阈值，或所述外筒底部的接触力不低于第一压力阈值时，进入所述预触底状态；

17、当所述压缩量不低于第二压缩阈值，或所述接触力不低于第二压力阈值时，进入所述触底状态；

18、当所述压缩量不低于第三压缩阈值，或所述接触力不低于第三压力阈值时，进入所述过载状态；所述第一压缩阈值小于所述第二压缩阈值，所述第二压缩阈值小于所述第三压缩阈值，所述第一压力阈值小于所述第二压力阈值，所述第二压力阈值小于所述第三压力阈值。

19、在一种可能的实现中，所述采样头触底反弹检测方法，还包括：

20、在车体的状态满足预设条件时，判定所述车体被顶起，并切断升降电机动力，控制失电制动器抱闸，控制所述采样头反转上升，锁定采样流程并输出报警信号；所述预设条件包括：轨道检测感应开关断开数量不少于2个、倾角变化量大于角度阈值、垂直加速度突变值大于加速度阈值以及激光测距变化量大于距离阈值中的至少两项。

21、本申请第二方面提供一种采样头触底反弹检测装置，包括：

22、特征提取模块，用于实时采集所述采样头在下降过程中的检测信号，并对所述检测信号进行预处理，得到触底特征量，所述检测信号包括：所述采样头的拉力信号、升降电机的电流信号、位移信号、速度信号、振动信号、声发射信号以及外筒相对于螺旋钻杆的压缩量信号中的至少三种；

23、触底检测模块，用于基于所述触底特征量确定出所述采样头的触底概率；以及，

24、触底控制模块，用于根据所述触底概率确定出所述采样头下降过程中的运行状态，并执行和所述运行状态相对应的采样头控制策略。

25、本申请第三方面提供一种计算机程序产品，包括计算机可读指令，当所述计算机可读指令在电子设备上运行时，使得所述电子设备实现上述第一方面或第一方面任一实现方式的采样头触底反弹检测方法。

26、本申请第四方面提供一种电子设备，包括至少一个处理器和与所述处理器连接的存储器，其中：

27、所述存储器用于存储计算机程序；

28、所述处理器用于执行所述计算机程序，以使所述电子设备能够实现上述第一方面或第一方面任一实现方式的采样头触底反弹检测方法。

29、本申请第五方面提供一种计算机存储介质，所述存储介质承载有一个或多个计算机程序，当所述一个或多个计算机程序被电子设备执行时，能够使所述电子设备实现上述第一方面或第一方面任一实现方式的采样头触底反弹检测方法。

30、借由上述技术方案，本申请提供的采样头触底反弹检测方法，通过采集拉力信号、升降电机电流信号、位移信号、速度信号、振动信号、声发射信号以及外筒相对于螺旋钻杆的压缩量信号中的至少三种检测信号，并进行预处理得到触底特征量，再基于触底特征量确定触底概率，进而根据触底概率确定运行状态并执行相应控制策略。与仅依赖单一拉力阈值的方式相比，多源信号融合能够从力学、电学、运动学和振动声学多个维度识别触底趋势，降低因煤种、湿度、车底材质和机械摩擦变化导致的误判和漏判，提高触底检测的可靠性和提前性，进而提升了触底反弹检测的安全性，有效减少了对车体以及采样设备的损伤。

1.一种采样头触底反弹检测方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的采样头触底反弹检测方法，其特征在于，所述执行和所述运行状态相对应的采样头控制策略，包括：

3.根据权利要求1所述的采样头触底反弹检测方法，其特征在于，所述基于所述触底特征量确定出所述采样头的触底概率，包括：

4.根据权利要求1所述的采样头触底反弹检测方法，其特征在于，还包括：

5.根据权利要求2所述的采样头触底反弹检测方法，其特征在于，所述采样头包括：螺旋钻杆和外筒，所述外筒相对于所述螺旋钻杆轴向浮动；

6.根据权利要求1所述的采样头触底反弹检测方法，其特征在于，还包括：

7.一种采样头触底反弹检测装置，其特征在于，包括：

8.一种计算机程序产品，其特征在于，包括计算机可读指令，当所述计算机可读指令在电子设备上运行时，使得所述电子设备实现如权利要求1至6中任意一项所述的采样头触底反弹检测方法。

9.一种电子设备，其特征在于，包括至少一个处理器和与所述处理器连接的存储器，其中：

10.一种计算机存储介质，其特征在于，所述存储介质承载有一个或多个计算机程序，当所述一个或多个计算机程序被电子设备执行时，能够使所述电子设备实现如权利要求1至6中任意一项所述的采样头触底反弹检测方法。