用于监测采矿机器单元的操作的方法和装置与流程

1.本发明涉及一种用于监测长壁采矿系统的采矿机器单元的操作、特别是用于检测故障的方法和监测装置。


背景技术：

2.长壁采矿系统用于地下采煤。这样的系统被配置成通过沿着宽阔的采煤工作面(即，具有高达400m的宽度)下切土层来开采煤。为此，在地下连续推进长壁采矿系统时，沿着采煤工作面的煤被分层地移除，同时在操作期间顶板和覆盖层坍塌进入在推进的长壁采矿系统后面产生的空隙中。
3.为了阻止坍塌的材料并因此保持沿着采煤工作面并在采煤工作面前方的安全工作空间，这种长壁采矿系统典型地包括多个动力顶板支撑件，这些动力顶板支撑件在采煤工作面前方并排地布置在长线侧中。顶板支撑件被配置成用于选择性地支撑覆盖长壁采矿系统的顶板并且还被称为护罩单元。此外，顶板支撑件通常装备有可平移致动的中继杆，顶板支撑件经由中继杆连接到铠装工作面输送机。
4.铠装工作面输送机沿采煤工作面延伸并且承载采煤机单元，采煤机单元具有可旋转致动的截割滚筒以用于从采煤工作面切割煤。采煤机单元平动地支撑在铠装工作面输送机上，以沿着采煤工作面来回驱动截割滚筒，从而从装载在铠装工作面输送机上的采煤工作面移除煤并将其破碎。铠装工作面输送机然后将移除的煤输送至长壁采矿系统的一侧，在该侧移除的煤被进一步装载到输送机皮带的网络上以便运输至地面。
5.下面，说明这种长壁采矿系统的操作。首先，长壁采矿系统定位在采煤工作面前方，以使得能够借助于采煤机单元从采煤工作面移除煤。采煤机单元被致动并沿装甲工作面输送机的整个宽度平移，以便从煤工作面移除和烧蚀完整的煤层。在采煤机单元的切割操作期间，动力顶板支撑件以接合模式操作，其中，动力顶板支撑件支撑或加固长壁采矿系统上方的顶板。
6.然后，在移除煤层之后，铠装工作面输送机与采煤机单元一起朝向采煤工作面移动，以使采煤机单元的截割滚筒再次与采煤工作面接合。这借助于动力顶板支撑件来执行。更具体地，在顶板支撑件的接合模式下，促动中继杆使其突出，从而与采煤机单元一起朝向采煤工作面推动铠装工作面输送机。
7.之后，顶板支撑件单独地和连续地移动以接近铠装工作面输送机。为此，要移动的各个顶板支撑件被释放，从而不再对顶板施加支撑力。在这种释放状态下，然后通过中继杆的缩回致动将顶板支撑件拉向移位的铠装工作面输送机。以此方式，移动单独的顶板支撑件以跟随铠装工作面输送机。这对于每个顶板支撑件相继地执行。
8.结果，通过反复相继地推动铠装工作面输送机，之后拉动顶板支撑件以跟随铠装工作面输送机的运动，使得长壁采矿系统在进给方向上行进。
9.典型地，顶板支撑件的中继杆借助于剪切销固定到铠装工作面输送机上。剪切销被配置成当作用在单独的剪切销上的机器力超过预定值时释放中继杆与铠装工作面输送
机之间的连接。这样，剪切销保护长壁采矿系统的连接件和部件免受过大的力。
10.然而，如果释放单独的顶板支撑件与铠装工作面输送机之间的连接，则顶板支撑件不再能够沿长壁采矿系统的移动方向移动或拉动以跟随铠装工作面输送机。因此，当其他顶板支撑件与铠装工作面输送机一起行进时，可以留下顶板支撑件。这可能导致长壁采矿系统的严重缺陷。例如，在这种情况下，沿着顶板支撑件布置并且在顶板支撑件之间布置的液压连接可以被撕开。此外，留在后面的顶板支撑件可能被长壁采矿系统后面的空隙中的坍塌顶板损坏。


技术实现要素：

11.因此，目的是提供一种用于检测采矿机器单元、特别是长壁采矿系统的故障的鲁棒方法和监测装置。此外，本发明的目的是提供一种用于装备有这种监测装置的长壁采矿系统中的采矿机器单元。
12.这通过在根据独立权利要求的长壁采矿系统中使用的方法、监测装置和采矿机器单元来解决。在本说明书，附图以及从属权利要求中阐述了优选实施方案。
13.因此，提供了一种用于监测采矿机器单元，特别是长壁采矿系统的操作的方法。待监测的采矿机器单元包括护罩单元，护罩单元借助于用于调整护罩单元与材料移除单元之间的距离的致动器连接到材料移除单元上。方法包括以下步骤：在致动器的致动操作期间确定护罩单元的位置变化；以及基于所确定的位置变化检测采矿机器单元的故障。
14.此外，提供了一种用于监测采矿机器单元的操作的监测装置。采矿机器单元包括通过致动器连接到材料去除单元上的护罩单元，致动器被配置成用于调整护罩单元与材料去除单元之间的距离。具体地，监测装置包括用于在致动器的致动操作期间确定护罩单元的位置变化的传感器单元和用于基于所确定的位置变化检测采矿机器单元的故障的检测单元。
15.为此，提供了一种用于长壁采矿系统中的采矿机器单元，采矿机器单元配备有上述监测装置。
附图说明
16.当结合附图考虑时，通过参考以下详细描述将更容易地理解本发明，在附图中：
17.图1示意性地示出了包括多个采矿机器单元的长壁采矿系统的透视图；
18.图2示意性地示出了图1中描绘的长壁采矿系统的采矿机器单元与材料移除装置之间的连接的透视图；
19.图3示意性地示出了图1和图2中描绘的采矿机器单元的侧视图，采矿机器单元配备有用于监测采矿机器单元的运行的监测装置；
20.图4示出了流程图，展示了由图3中所描绘的监测装置执行的用于监测采矿机器单元的操作的方法；
21.图5示出了说明由图3中描绘的监测装置的传感器单元获得的测量信号的图；以及
22.图6示意性地示出了采矿机器单元与装备有根据另一个实施方案的监测装置的材料移除单元之间的连接的仰视图。
具体实施方式
23.在下文中，将参考附图更详细地解释本发明。在附图中，相同的元件由相同的附图标记表示，并且为了避免重复，可以省略对其的重复描述。
24.图1描绘了旨在用于进行地下采矿(即，长壁采矿)的长壁采矿系统10。具体地，所示长壁采矿系统10可用于煤矿开采，但不限于这种应用。相反，长壁采矿系统10可用于其它材料的开采，即地下开采。
25.长壁采矿系统10包括材料去除单元12，材料去除单元被配置成放置在有待由长壁采矿系统10处理的采煤工作面前方。具体地，材料去除单元12包括以长线的形式提供的铠装工作面输送机14，长线被配置成用于沿着采煤工作面的整个宽度放置。材料移除单元12进一步包括采煤机单元16，采煤机单元被平移地支撑在铠装工作面输送机14上。
26.采煤机单元16包括滑架18或主体，该滑架或主体借助于牵引动力单元22与铠装工作面输送机14的轨道系统20相接合，牵引动力单元被配置成用于沿着轨道系统20驱动采煤机单元16。通过这种配置，剪切单元16被配置成沿着铠装工作面输送机14并且因此沿着采煤工作面移动。
27.在支架18的相对端，采煤机单元16设置有摇臂24，摇臂配置成通过液压夯锤26上下移动。每个摇臂24承载采煤机截割滚筒28，采煤机截割滚筒28的圆周表面安装有多个截齿。采煤机截割滚筒28被旋转地驱动并且被配置成用于在沿着采煤面进给时移除和分解煤。
28.铠装工作面输送机14被配置成用于接收在采煤机单元16的截割操作过程中从采煤工作面移除的煤并且将所移除的煤输送至长壁采矿系统10的一侧，在该侧它可以被装载到输送机皮带的网络上以便运输至地面。
29.长壁采矿系统10进一步包括多个采矿机器单元30，采矿机器单元在铠装工作面输送机14的后面并且沿着铠装工作面输送机以长线并排布置。在本文中，术语
″
后
″
指的是长壁采矿系统10的运动或进给方向。
30.每个采矿机器单元30包括护罩单元32，也称为顶板支撑件、支架或千斤顶单元。护罩单元32配置成当在地面下操作时选择性地支撑覆盖长壁采矿系统10的顶板。为此，护罩单元32包括可上下移动的液压致动护罩34。
31.护罩单元32配置成用于在接合操作模式下操作，在接合操作模式下，护罩34支撑覆盖护罩单元32的顶板。在接合模式下，护罩34向上移动。此外，护罩单元32可以在释放操作模式下操作，在释放操作模式下，护罩34与其接合操作模式相比向下移动。
32.如图2所示，每个护罩单元32通过致动器36连接到材料移除单元12。每个致动器36被配置成用于调整对应的护罩单元32与材料移除单元12之间的距离。
33.具体地，致动器36是以伸缩致动器的形式提供的线性致动器，该伸缩致动器包括缸38和活塞40，也称为中继杆或夯锤。致动器36设置成使得在其致动时，活塞40相对于缸38沿长壁采矿系统10的进给方向x移动，即缩回或伸出。
34.在示出的构型中，每个致动器36被布置成使得缸38被直接固定到对应的护罩单元32的主体上并且活塞40被直接固定到铠装工作面输送机14上。可替代地，致动器36可以被设置成使得活塞40被直接紧固到护罩单元32的主体上并且缸38被直接紧固到铠装工作面输送机14上。每个致动器36与铠装工作面输送机14的各个部分相关联并连接到铠装工作面
输送机的各个部分。这些部分也称为盘44。
35.每个致动器36的活塞40通过剪切销46紧固到铠装工作面输送机14的对应的盘44上。具体地，铠装工作面输送机14的每个盘44设置有u形夹铰链50，活塞40的头部48借助于剪切销46固定到u形夹铰链。如从图2可以得出的，每个u形夹铰链50包括用于容纳对应活塞40的头部48的凹陷，其中剪切销46竖直地延伸穿过u形夹铰链50和活塞40的头部48两者。为了将剪切销46固定在其与u形夹铰链50和活塞40的接合位置，设置了安全销52。
36.剪切销46被配置成用于在作用在剪切销46上的机器力超过预定值时断开并且因此释放致动器36与材料移除单元12之间的连接。以此方式，剪切销46形成用于保护采矿机器单元30和材料移除单元12免受可能导致长壁采矿系统的不可修复损坏的过度负荷的预定断裂点。
37.u形夹铰链50借助于允许u形夹铰链50相对于盘44竖直移动的螺栓连接而连接到铠装工作面输送机14的相应盘44上。螺栓连接件包括被牢固地固定到u形夹铰链50上的螺栓54，u形夹铰链被接纳在设置在盘44中的槽孔56中。通过这样的配置，致动器36和材料移除单元12之间的连接允许围绕垂直于进给方向x的轴线的旋转运动。
38.此外，如图3所示，长壁采矿系统10包括用于控制各个采矿机器单元30的操作的中央控制单元58。具体地，中央控制单元58配置成选择性地致动多个采矿机器单元30的护罩单元32和致动器36，以控制长壁采矿系统10沿进给方向x的向前运动。为此，中央控制单元58配置成选择性地以缩回操作模式和伸出操作模式操作致动器36，在缩回操作模式中，活塞相对于缸38缩回，在伸出操作模式中，活塞38相对于缸38伸出。此外，中央控制单元58配置成在接合操作模式和释放操作模式下选择性地操作护罩单元32，在接合操作模式下，各个护罩34向上移动以接合和支撑覆盖各个采矿机器单元30的顶板，在释放操作模式下，各个护罩34向下移动。因此，在释放操作模式中，护罩单元32不与覆盖各采矿机器单元30的顶板接合，因此不支撑覆盖各采矿机器单元的顶板。
39.这样，中央控制单元58能够控制长壁采矿系统10的向前运动。具体地，为了使材料去除单元12向前移动，即在采煤工作面的方向上并朝向采煤工作面移动，中央控制单元58首先使多个采矿机器单元30的护罩单元32操作进入其接合操作模式，使得护罩34占据其接合位置，在接合位置，护罩与覆盖长壁采矿系统10的顶板接合并因此支撑覆盖长壁采矿系统的顶板。然后，多个采矿机器单元30的致动器36以它们的突出操作模式操作，以便在长壁采矿系统10的进给方向x上推动材料移除单元12。此后，中央控制单元58连续地移动各采矿机器单元30以跟随材料移除单元12的移动。为此，中央控制单元58首先在其释放操作模式下操作单个采矿机器单元30的护罩单元32，由此向下移动其护罩34，以便不再与覆盖采矿机器单元30的顶板接合。之后，同一采矿机器单元30的致动器36在其缩回操作模式下操作，由此朝向移位的材料移除单元12拉动护罩单元32以便跟随其运动。对多个采矿机器单元30中的每个采矿机器单元成功地执行该牵引操作。这样，可以连续地执行长壁采矿系统10的进给运动。
40.此外，为了监测长壁采矿系统10的操作，多个采矿机器单元30中的每一个配备有监测装置60。监测装置60被配置成用于监测其对应的采矿机器单元30的运行，即用于检测采矿机器单元30的故障。换言之，监测装置60配置成检测相应的采矿机器单元30，即其与材料移除单元12的连接，是否处于合适的状态或故障状态。
41.在本发明的上下文中，术语
″
合适状态
″
是指确保长壁采矿系统10的合适操作的采矿机器单元30的条件。因此，术语
″
故障
″
或
″
失效状态
″
是指采矿机器单元30的状态，其指示无法确保长壁采矿系统10的正确操作。相反，在长壁采矿系统10的进一步操作同时一个或多个采矿机器单元30受故障影响时，预期长壁采矿系统的部件，即采矿机器单元30的损坏。
42.在示出的配置中，多个采矿机器单元30中的每一个分别配备有监测装置60。在可选实施方案中，公共监测装置60可以用于监测多个采矿机器单元30的操作。在这种配置中，监测装置60的至少一部分可以由中央控制单元58构成。
43.参考图4，指定了用于监测采矿机器单元30的操作的方法，该方法由上述监测装置60中的一个执行。该方法是结合多个监测装置60中的一个示例性描述的，并且因此可以由长壁采矿系统10的其他监测装置60中的每一个应用。
44.在方法的第一步骤s1中，在致动器36的致动操作期间监测护罩单元32和致动器36的状态变化。致动操作通常是指致动器36的致动，用于减小相应的护罩单元32和材料移除单元12之间的距离。换言之，致动操作是指致动器36的用于朝着材料移除单元12拉动护罩单元32的操作，即用于使护罩单元32能够跟随材料移除单元12的前进运动，如上所述。在示出的构型中，致动操作是缩回操作并且因此对应于致动器36在缩回操作模式中的操作。
45.具体地，第一步骤s1包括两个可同时或相继执行的子步骤。在第一子步骤s1.1中，在致动器36的致动操作期间确定护罩单元32的位置变化δp。具体地，位置变化δp是指表示位移的参数，即护罩单元32在致动器36的致动操作期间受到或已经受到的位移长度。换言之，位置变化δp表示护罩单元32相对于初始位置的位移，即位移长度。更具体地，位置变化δp表示在致动操作期间护罩单元32的端部位置和初始位置之间的距离。在本文中，术语
″
初始位置
″
是指护罩单元32在致动操作开始时或致动器36在致动操作中被操作之前的位置。术语
″
端部位置
″
是指护罩单元32在致动器36的致动操作结束时或之后的位置。更具体地，位置变化表示护罩单元的位置沿指向材料移除单元12的方向(即，与长壁采矿系统10的进给方向x一致)的变化。
46.为了确定位置变化δp，监测装置60包括检测单元64，即以控制单元的形式，检测单元通信地连接到位置变化传感器62。检测单元64被配置为经由第一信号线65从位置变化传感器62接收测量信号，检测单元基于第一信号线确定位置变化δp。在替代配置中，检测单元64和位置变化传感器62可以无线连接。
47.在所示配置中，位置变化传感器62以加速度传感器的形式设置，也称为加速计或运动传感器。位置变化传感器62被包括在护罩单元32中并且被配置成用于测量护罩单元32所经受的加速度。具体地，位置变化传感器62配置成至少沿进给方向x测量加速度，即，从护罩单元32的重心指向材料移除单元12。因此，由位置变化传感器62产生的测量信号由此指示护罩单元32沿进给方向x的加速度的大小。
48.图5描绘了示意图，该示意图示范性地示出了在致动操作过程中由位置变化传感器62产生的测量信号。在示意图中，加速度大小被示为时间的函数并且以曲线g(t)的形式提供。示意图的横坐标描绘了沿着进给方向x的加速度量值，其中正的量值表示护罩单元62朝向材料去除单元12的加速度。该图的纵坐标描绘了时间，其中t0表示致动操作的开始并且t
a
表示致动操作的结束。因此，从t0延伸到t
a
的时间段表示致动操作的持续时间。
49.由此产生的测量信号由检测单元64经由第一信号线65接收并处理以确定位置改
变参数δp。具体地，检测单元64被配置为导出或计算曲线g(t)下的至少一个面积a
j
，并基于所导出的面积a
j
确定位置变化δp。
50.更具体地，检测单元64被配置为首先计算在致动操作期间信号或曲线g(t)的过零点p
j
，即在t0和t
a
之间，在此处所测量的加速度等于零。需要指出的是，在致动操作的开始(即时间t0)和结束(即时间t
a
)的信号点也被认为是过零点p
j
。然后，检测单元64导出曲线g(t)下的所有区域a
j
的绝对值。这通过相继计算两个相继的过零点p
j
之间的测量信号的积分的绝对值来执行。然后将这些绝对值求和以确定位置变化δp。因此，由检测单元64确定的位置改变参数δp可以表示如下：
[0051][0052]
其中j表示在致动操作期间确定的过零点的总数，包括时间t0和t
a
处的点；并且t
pi
表示过零点p
i
的时间，即横坐标值。
[0053]
可替代地或另外地，检测单元64可以被配置成用于将在致动操作期间获得的测量信号的一部分与在致动操作之前或之后获得的测量信号的另一部分进行比较。基于该比较，检测单元64可检测护罩单元32在致动操作期间是否已被合适地移动，从而判定是否存在采矿机器单元30的合适状态或故障状态。
[0054]
可替代地或另外地，检测单元64可配置成进一步考虑由另外的位置变化传感器(即加速度传感器)获得的至少一个另外的测量信号，另外的位置变化传感器与布置成邻近结合检测单元64的采矿机器单元30的至少一个另外的采矿机器单元相关联。基于此，可以对由位置变化传感器62获得的测量信号进行噪声抑制。这样，可以提取与由致动器36的致动操作引起的护罩单元32的运动或加速度相关联的测量信号的一部分。
[0055]
如上所述，所示的监测装置60利用加速度传感器。这种装置测量护罩单元32的合适加速度。换言之，加速度传感器测量护罩单元32相对于其自身(例如相对于其初始位置)的加速度。
[0056]
然而，监测装置60不限于此。相反，任何传感器单元可用作位置变化传感器62，其适于测量或确定指示护罩单元32的位置变化的参数。
[0057]
例如，在可选实施例中，位置变化传感器62可配置成确定相对于材料移除单元12、邻近采矿机器单元30连接的另一采矿机器单元和采矿机器单元30的周围中的至少一个的位置变化，另一采矿机器单元装备有监测装置60。
[0058]
这可以通过传感器单元来实现，传感器单元基于在两个点之间传输的信号的运行时间或传播时间测量来确定两个点(即发送器点和接收器点)之间的距离。换言之，这种传感器单元确定两点之间的距离。例如，这种传感器单元可以被配置为确定或测量从发送器向接收器发送的信号所需的时间。该时间也称为单向延迟。可替代地，传感器单元可以被配置成确定信号从发送器传输到接收器以及从接收器传输回发送器所需的时间。该时间也称为端到端延迟。护罩单元32可以配备有发送器；以及材料移除单元12、中的至少一个，邻近采矿机器单元30连接的另外的采矿机器单元配备有监测装置60，并且采矿机器单元3q的周围可以配备有接收器，或反之亦然。
[0059]
这种传感器单元可以使用要检测的电磁信号。例如，传感器单元可以是发射例如
激光束的光并检测反射光的光学传感器单元。或者，传感器单元可以使用无线电波作为要发送和检测的信号。因此，传感器单元可以是无线传感器单元装置，例如wi
‑
fi或蓝牙传感器装置。
[0060]
此外，传感器单元可以以里程计的形式提供，里程计被配置成用于确定护罩单元32相对于其周围环境(特别是承载采矿机器单元30的地面)的位置变化。例如，护罩单元32可以设置有布置在其底部的至少一个测量轮，测量轮在护罩单元32移动时致动。通过测量测量轮的移动，里程计能够确定护罩单元32的位置变化。
[0061]
步骤s1进一步包括确定致动器36在其致动操作期间的冲程变化的第二子步骤s1.2。具体地，冲程变化δs是指指示致动器36的活塞40在其致动操作期间受到或已经受到的冲程变化长度的参数。换言之，冲程变化δs指示活塞40相对于其初始位置的位移，即位移长度。因此，冲程变化δs指示致动操作过程中活塞40的结束位置和初始位置之间的位移。在本文中，术语
″
初始位置
″
是指活塞40在运行操作开始时或之前的位置，其中术语
″
结束位置
″
是指活塞40在致动操作结束时或之后的位置。
[0062]
为了确定冲程变化δs，监测装置60设置有配置成确定冲程变化的位移传感器66。位移传感器66例如可以是簧片传感器或能够确定致动器36(即其活塞40)的冲程或冲程变化δs的任何其他合适的传感器。如从图3可以得出的，位移传感器66被包括在致动器36，即其缸38中。位移传感器66借助于第二信号线68连接到检测单元64，位移传感器经由第二信号线将所确定的冲程变化δs传输到检测单元64。可替代地，位移传感器66可以将所确定的冲程变化δs无线地传输到检测单元64。
[0063]
在方法的第二步骤s2中，监测采矿机器单元3q的操作。该步骤是借助于检测单元64并且基于在子步骤s1.1中获得的所确定的位置变化δp并且基于在子步骤s1.2中获得的所确定的冲程变化δs来执行的。更具体地，在第二步骤s2中，监测装置60的检测单元64基于所确定的位置和冲程变化来确定采矿机器单元30(即，其与材料移除部12的连接)是否受到故障的影响。换言之，检测单元64检测相应的采矿机器单元30，即其与材料移除单元12的连接是否处于失效状态或合适状态。
[0064]
通常，检测单元64配置为当在致动操作期间所确定的位置变化不指示护罩单元的位置的合适变化时检测采矿机器单元30的故障或失效状态。此外，检测单元64配置成当所确定的位置变化指示护罩单元的位置的合适变化时检测采矿机器单元3q的合适状态。
[0065]
为了确定所确定的位置变化δp是否指示护罩单元的位置的合适或充分变化，检测单元64被配置为将所确定的位置变化与阈值进行比较。例如，检测单元64可以在所确定的位置变化δp没有超过阈值时检测故障条件，并且在所确定的位置变化δp等于或超过阈值时检测合适状态。
[0066]
为此，为了确定所确定的位置变化δp是否指示护罩单元的位置的合适或充分变化，检测单元64被配置为确定所确定的位置变化与冲程变化是否相关。换言之，为了确定护罩单元的位置的合适变化，检测单元64进一步考虑所确定的冲程变化。具体地，检测单元64被配置为当所确定的位置变化δp与所确定的冲程变化δs相关时确定采矿机器单元3q的合适状态，并且当所确定的位置变化δp与所确定的冲程变化δs不相关时确定失效条件。
[0067]
更具体地，为了判定所确定的冲程变化δ中的所确定的位置δp变化是否相关，检测单元64被配置为将所确定的值中的每一个与对应的阈值进行比较，如图4中通过子步骤
s.2.1和s2.3所描绘的。
[0068]
在第一子步骤2.1中，检测单元64被配置为将所确定的冲程变化δs的绝对值与第一阈值t1进行比较。如果所确定的冲程变化δs的绝对值等于或大于第一阈值t1，则检测单元64进行到如图4所示的第二子步骤s2.2。然而，如果所确定的冲程变化的绝对值低于第一阈值t1，则检测单元64进行到方法的第三步骤s3，其中检测单元64输出失效状态信号，失效状态信号经由第三信号线69或无线地传输到中央控制单元58。故障状态信号向中央控制单元58指示所考虑的采矿机器单元30受故障影响。
[0069]
在第二子步骤s2.2中，检测单元64基于所确定的冲程变化δs来计算第二阈值t2。此后，在第三子步骤s2.3中，检测单元64将所确定的位置变化δp与第二阈值t2进行比较。如果检测单元64确定所确定的位置变化δp的绝对值低于第二阈值t2，则检测单元64进行到第三步骤s3，并将失效状态信号输出到中央控制单元58。然而，如果子步骤s2.3中的检测单元64确定所确定的位置变化δp的绝对值等于或大于第二阈值t2，则检测单元64进行到第四步骤s4，在第四步骤s4中，检测单元64输出合适的条件信号，合适的条件信号即经由第三信号线69或无线地被传输到中央控制单元58。合适状态信号向中央控制单元58指示所考虑的采矿机器单元30处于合适状态。
[0070]
参考图6，指定了监测装置60的另一配置。根据该配置，监测装置60以被动监测装置的形式设置，如图6所示，被动监测装置装配到铠装工作面输送机14的多个盘44上。具体而言，监测装置60利用时域反射计(tdr)。通常，tdr包括通过运输介质发送能量脉冲并测量介质变化的反射和特性。这样，可以检测和定位传输线，即运输介质中的变化或故障。可替代地，监测装置60可以使用tdr的变化，诸如频域反射计或扩频技术。
[0071]
具体地，监测装置60包括运输介质70，运输介质固定到铠装工作面输送机14以沿着多个盘44、即沿着盘线延伸。在图6所示的配置中，运输介质70是在其底侧上附接到多个盘44的光纤电缆。为了保护运输介质70，提供了用于接收和容纳运输介质70的软管72。在软管72内，运输介质70是松散螺旋的。
[0072]
在每个盘44处，软管72设有用于暴露运输介质70的凹口或软管切口74。机器连杆76装配到运输介质70的暴露部分，机器连杆被配置为基于作用在拉线保持器78上的机器力操纵运输介质70的信号传输特性。
[0073]
在示出的配置中，机器连杆76包括在第一端处可旋转地彼此固定的两个杠杆臂80。拉绳保持器78连接到杠杆臂80的第一端。提供机器连杆76，使得在沿远离杠杆臂80指向的方向y拉动拉绳保持器78时，杠杆臂80的与第一端相对布置的第二端彼此接近。此外，弹簧元件82布置在杠杆臂80的第二端之间，其将第二端偏压在一起。
[0074]
运输介质70附接到机器连杆76，使得运输介质70连续地固定到两个杠杆臂80中的第一个的第二端，同一杠杆臂80的第一端，以及两个杠杆臂80中的另一个的第二端，如图6所示。通过这样的配置，运输介质70的弯曲半径以及由此运输介质的信号传输特性可以在致动机器连杆76即拉绳保持器78时改变。因此，当没有拉力施加到拉绳保持器78上时，运输介质70受到最大的弯曲半径，这削弱了运输介质70的信号传输特性。
[0075]
机器连杆76的拉绳保持器78通过绳线84(即，由钢制成)连接至致动器36的缸38。绳线84在致动器36的下侧上延伸以便被保护免于掉落材料。提供绳线84与拉绳保持器78之间的连接，使得当致动器36(即，其活塞40)与铠装工作面输送机14(即，其盘44)之间的连接
被释放时，绳线84与拉绳保持器78之间的连接也被释放。因此，在解除致动器36和铠装工作面输送机14之间的连接时，运输介质70的最大弯曲半径被设定，从而削弱其信号传输特性。
[0076]
监测装置60进一步包括传感器单元(未示出)，传感器单元用于确定运输介质的信号传输特性并且因此用于确定护罩单元32在致动器36的致动操作过程中的位置变化。具体地，传感器单元以tdr传感器头的形式设置，tdr传感器头在盘线侧端附接到运输介质70的一端。传感器单元包括用于产生能量脉冲的脉冲发生器，能量脉冲通过运输介质70传输。此外，传感器单元包括用于测量能量脉冲的反射的传感器，基于传感器确定运输介质70的信号传输特性。这些测量的反射表示护罩单元32的位置变化。
[0077]
所测量的反射被传输到监测装置60的检测单元(未示出)，监测装置被配置为基于所测量的反射来确定运输介质70是否包括坏的信号传输特性以及运输介质70在哪个长度上的哪个位置处出现这些特性。这样，检测单元构造成确定机器连杆76在铠装工作面输送机14的哪个盘44处被释放，从而指示哪个采矿机器单元30从铠装工作面输送机14释放并因此受故障影响。传感器单元被配置成连续地分析从传感器头到线路终端的运输介质70的线路特性。
[0078]
利用tdr的监测装置60被认为是被动监测装置，因为在盘线中不需要能量存储装置或有源元件。所有的电子器件可以设置在布置在盘线的侧端处的电气室中。
[0079]
在可选实施方案中，运输介质70可以以电缆、即铜电缆的形式提供。因此，机器连杆76可以以电开关的形式提供，电开关在释放状态下中断运输介质70的电连接。
[0080]
对于本领域技术人员显而易见的是，这些实施方案和项目仅描绘了多种可能性的示例。因此，在此示出的实施方案不应当被理解为形成对这些特征和配置的限制。可以根据本发明的范围来选择所描述的特征的任何可能的组合和配置。
[0081]
可以提供一种用于监测采矿机器单元、特别是长壁采矿系统的操作的方法。待监测的采矿机器单元可以包括护罩单元，护罩单元借助于用于调整护罩单元与材料移除单元之间的距离的致动器连接到材料移除单元上。方法可以包括以下步骤：在致动器的致动操作期间确定护罩单元的位置变化；以及基于所确定的位置变化检测采矿机器单元的故障。
[0082]
典型地，在这样的采矿机器单元中，致动器借助于剪切销连接到护罩单元或材料移除单元中的至少一个。剪切销可以被配置成用于在作用在单独的剪切销上的机器力超过预定值时释放采矿机器单元与铠装工作面输送机之间的连接。这样，剪切销可以形成预定的断裂点，用于保护采矿机器单元免受可能导致不可修复的损坏的过大载荷。
[0083]
采矿机器单元的故障状态可能是由于剪切销断裂造成的。在所提出的方法中，基于在致动器的致动操作期间所确定的位置变化来检测采矿机器单元的故障或失效状态。这样，所提出的方法能够避免在操作期间直接监测剪切销的状态。这样的措施，即用于直接监测剪切销的状态的措施，将需要将传感器单元布置在采矿机器单元(即，致动器)的外表面上。然而，由于在采矿机器单元的操作过程中机器的强环境条件，这样的传感器单元将被施加过大的机器力，并因此将需要鲁棒和昂贵的设计。
[0084]
因此，通过基于护罩单元的位置变化检测采矿机器单元的故障，可以提供另外可以成本有效地实现的坚固方法。
[0085]
所提出的方法可以用于包括多个采矿机器单元的长壁采矿系统中或用于包括多个采矿机器单元的长壁采矿系统。然而，该方法不限于该应用，并且可以与包括如上所述的
至少一个采矿机器单元的任何采矿或材料移除系统结合使用。
[0086]
在采矿机器单元中，致动器可配置成用于调节护罩单元和材料移除单元之间的距离。如上所述，在致动器的致动操作期间确定护罩单元的位置变化。该致动操作可以指致动器的用于减小护罩单元和材料移除单元之间的距离的操作。可替代地，致动操作可以指致动器的用于增加护罩单元和材料移除单元之间的距离的操作。致动器可以是线性致动器。因此，致动操作可以是致动器的缩回操作或致动器的伸出操作。致动器可以包括缸和接收在缸中的活塞，其中在致动该致动器时，活塞相对于缸移动，即缩回或伸出。
[0087]
如上所述，在致动操作期间，执行确定位置改变的步骤。具体地，位置变化可以是指示或表示护罩单元的距离，即位移长度，特别是相对于护罩单元的初始位置的参数。换句话说，位置变化可以指示或表示在致动操作开始时护罩单元相对于护罩单元的位置的位移。更具体地，位置变化可以指示或表示至少沿指向材料移除单元的方向的护罩单元的位置的变化。方向可以与采矿机器单元或长壁采矿系统的进给方向一致。
[0088]
为了确定位置变化，可以使用位置变化传感器。例如，位置变化传感器可以配置为确定护罩单元相对于其自身，即相对于初始位置的位置变化。为此，位置变化传感器可以是加速度传感器，也称为运动传感器或加速计。换言之，可以借助于加速度传感器来确定位置变化。
[0089]
加速度传感器可以被包括在护罩单元中。通过使用这样的位置变化传感器，可以避免将用于监测采矿机器单元的操作，即用于检测其故障或合适状态所需的测量单元附接到采矿机器单元的外表面。因此，所提出的解决方案允许防止执行所提出的方法所需的部件暴露于过大的机器负载。以这种方式，可以确保用于执行该方法的装置的鲁棒性以及由此的方法本身的鲁棒性。
[0090]
然而，位置变化传感器不限于此。相反，任何适于测量或确定指示护罩单元的位置变化的参数的传感器单元都可以用作位置变化传感器。
[0091]
例如，在可选实施方案中，位置变化传感器可配置成确定相对于材料移除单元、邻近采矿机器单元布置的另一采矿机器单元和采矿机器单元的周围(特别是承载采矿机器单元的地面)中的至少一个的位置变化。
[0092]
这可以通过传感器单元来实现，传感器单元基于在两个点之间传输的信号的运行时间或传播时间测量来确定两个点(即发送器点和接收器点)之间的距离。传感器单元可以包括布置在护罩单元和致动器中的至少一个之中或之上的发送器以及被布置在材料移除单元之中或之上的接收器或发送器，或反之亦然。
[0093]
这种传感器单元可以使用电磁信号作为要发送和检测的信号。例如，传感器单元可以是发射例如激光束的光并检测反射光的光学传感器单元。或者，传感器单元可以使用无线电波作为要发送和检测的信号。因此，传感器单元可以是无线传感器单元装置，例如wi
‑
fi或蓝牙传感器装置。
[0094]
在方法的另一步骤中，如上所述，基于所确定的位置变化来检测采矿机器单元的故障或失效状态。该步骤可以被执行为使得，当所确定的位置变化没有指示在致动操作期间护罩单元的位置的合适变化时，检测采矿机器单元的故障状态，并且当所确定的位置变化指示护罩单元的位置的合适变化时，检测采矿机器单元的合适状态。
[0095]
为了确定所确定的位置变化是否指示护罩单元的位置的合适或充分变化，可以将
所确定的位置变化与阈值进行比较。例如，在检测故障的步骤中，当所确定的位置变化没有超过阈值时，可以检测采矿机器单元的失效状态，并且其中当所确定的位置变化等于或超过阈值时，可以检测采矿机器单元的合适状态。
[0096]
在该方法中，可以根据致动器的致动操作来确定阈值。例如，可以基于致动操作的持续时间来确定阈值。可替代地，可以基于致动器的冲程变化(即，在致动操作过程中)来确定阈值。
[0097]
该方法可以进一步包括确定致动器在其致动操作过程中的冲程变化的步骤。此外，可以基于所确定的冲程变化执行检测采矿机器单元的故障的步骤。换言之，在检测采矿机器单元的故障的步骤中，基于所确定的位置变化和所确定的冲程变化来检测采矿机器单元的故障。
[0098]
具体地，冲程变化可以指表示或指示冲程变化长度的参数，特别是相对于在致动器的致动操作中被操作之前的致动器的初始冲程。换言之，冲程变化可以指示或表示在致动操作期间活塞相对于缸的位移，即位移长度。
[0099]
在进一步的发展中，在检测故障的步骤中，当所确定的冲程变化与所确定的位置变化不相关时，可以检测采矿机器单元的故障状态，并且其中当所确定的冲程变化与所确定的位置变化相关时，可以检测采矿机器单元的合适状态。
[0100]
例如，为了判定所确定的位置变化和所确定的冲程变化是否相关，可以将所确定的位置变化和冲程变化中的每一个分别与阈值进行比较。因此，在检测故障的步骤中，可以在所确定的冲程变化的绝对值大于第一阈值时或者在所确定的位置变化的绝对值小于第二阈值时检测故障状态。此外，当所确定的冲程变化的绝对值等于或大于第一阈值并且所确定的位置变化的绝对值等于或大于第二阈值时，可以检测到合适状态。
[0101]
在进一步的发展中，可以基于所确定的冲程变化来确定第二阈值。以这种方式，可以动态地调整第二阈值。
[0102]
在下文中，指定了采矿机器单元的致动器的结构配置。具体地，致动器可以通过剪切销连接到护罩单元和材料移除单元中的至少一个。剪切销可以被配置成当作用在剪切销上的机器力超过预定值时释放致动器与护罩单元和材料移除单元中的至少一个之间的连接。此外，致动器可以是线性致动器、特别是伸缩式致动器，伸缩式致动器包括固定到护罩单元上的缸以及固定到材料移除单元上的活塞，或反之亦然。换言之，缸可以被布置在致动器的护罩单元侧并且活塞可以被布置在材料移除单元侧。可替代地，活塞可以被布置在致动器的护罩单元侧上并且缸可以被布置在材料移除单元侧上。
[0103]
此外，可以提供用于监测采矿机器单元的操作的监测装置。采矿机器单元可以包括通过致动器连接到材料去除单元上的护罩单元，致动器被配置成用于调整护罩单元与材料去除单元之间的距离。具体地，监测装置可以包括用于在致动器的致动操作期间确定护罩单元的位置变化的传感器单元和用于基于所确定的位置变化检测采矿机器单元的故障的检测单元。
[0104]
监测装置可以具体地被设置成用于执行或进行上述方法。因此，结合上述方法描述的技术特征也可以涉及并应用于所提出的监测装置，反之亦然。
[0105]
如上所述，监测装置可以包括传感器单元和检测单元。这些单元可以指可以分配给不同部件或单个部件的功能单元。具体地，检测单元可以被配置为执行如上所述的方法。
此外，传感器单元可以是或包括加速度传感器。
[0106]
为此，可以提供一种用于长壁采矿系统中的采矿机器单元。采矿机器单元包括如上所述的监测装置。因此，结合监测装置和监测方法描述的技术特征也可以涉及并应用于所提出的采矿机器单元，反之亦然。