电磁先导阀的状态检测系统及方法技术领域
本发明实施例涉及煤矿设备技术领域，尤其涉及一种电磁先导阀的状态检测系统
及方法。
背景技术
随着综采液压支架电液控制系统在我国的发展和广泛应用，矿用本质安全型电磁
先导阀(以下简称：电磁先导阀)在电液控制系统使用越来越多，是在系统中起到电信号向
液压信息转换的重要作用。而目前，市面上大多数电磁先导阀由于加工工艺难度高，抗污染
能力较差等原因，导致在煤矿工作面实际使用过程中存在较大故障率，经常需要对其进行
停机维修，而通常在一个工作面里，安装有上千片的电磁先导阀，一旦系统出现问题需要进
行故障排查时，只能逐个检查电磁先导阀的工作状况，给现场维修工作人员的故障排除带
来极大困难，且效率非常低下。
发明内容
针对上述技术问题，本发明实施例提供了一种电磁先导阀的状态检测系统及方
法，以提高对电磁先导阀进行故障排除的工作效率。
一方面，本发明实施例提供了一种电磁先导阀的状态检测系统，所述系统包括：
电磁先导阀阀体；
电磁先导阀状态检测模块，与单独的电磁先导阀阀体对应设置，用于检测所述电
磁先导阀阀体内部的金属顶杆的机械动作，并反馈工作状态信号至综采液压支架电液控制
系统；
综采液压支架电液控制系统，与多个所述电磁先导阀状态检测模块连接，用于接
收检测到的与各个所述电磁先导阀状态检测模块对应的所述电磁先导阀的工作状态信号，
以及通过给出的通断信号控制所述电磁先导阀的通断状态，并通过比较所述工作状态信号
及对应电磁先导阀的所述通断信号，判断所述对应电磁先导阀阀体是否出现故障。
另一方面，本发明实施例还提供了一种电磁先导阀的状态检测方法，所述方法包
括：
通过综采液压支架电液控制系统输出给各个电磁先导阀的通断信号，以控制所述
电磁先导阀的通断；
通过电磁阀状态检测模块检测所述电磁先导阀的工作状态信号，并将所述工作状
态信号反馈至所述综采液压支架电液控制系统；
通过所述综采液压支架电液控制系统比较所述通断信号及对应电磁先导阀的所
述工作状态信号，判断所述电磁先导阀是否出现故障。
本发明实施例提供的电磁先导阀的状态检测系统及方法，通过在电磁先导阀阀体
处设置电磁先导阀状态检测模块，并利用所述电磁先导阀状态检测模块检测电磁先导阀阀
体的工作状态，以及将所述电磁先导阀阀体的工作状态反馈至综采液压支架电液控制系
统，提高了对电磁先导阀进行故障排除的工作效率。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它
特征、目的和优点将会变得更明显：
图1是本发明第一实施例提供的电磁先导阀的状态检测系统的结构图；
图2是本发明第一实施例提供的顶杆检测单元的设置位置的立体结构图；
图3是本发明第二实施例提供的电磁先导阀的状态检测方法的流程图；
图4是本发明第二实施例的一种优选实施方式提供的电磁先导阀的状态检测方法
中状态检测及反馈的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描
述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便
于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
第一实施例
本实施例提供了电磁先导阀的状态检测系统的一种技术方案。在该技术方案中，
所述电磁先导阀的状态检测系统包括：电磁先导阀阀体11、电磁先导阀状态检测模块12，以
及综采液压支架电液控制系统13。
参见图1，所述电磁先导阀阀体11是布置于煤矿工作面的电磁先导阀的阀体。通常
情况下，所述电磁先导阀的状态检测系统中布置的电磁先导阀阀体11的数量是巨大的。具
体而言，对于一般的煤矿，其工作面上布置的电磁先导阀阀体11的数量应该是数千个。
而且，为了完成对上述数量巨大的电磁先导阀阀体11是否处于故障状态的检测，
每个电磁先导阀阀体11都需要通过电磁先导阀状态检测模块12与所述综采液压支架电液
控制系统13连接，以便完成对各个电磁先导阀阀体11是否处于故障状态的检测。
所述电磁先导阀状态检测模块12与所述电磁先导阀阀体11对应设置。也就是说，
在煤矿工作面上设置有一个电磁先导阀阀体，就对应设置有一个电磁先导阀状态检测模块
12。并且，所述电磁先导阀状态检测模块12能够检测所述电磁先导阀阀体11是否处于故障
状态。
更为具体的，所述电磁先导阀状态检测模块12包括：电磁阀线圈控制单元121、电
磁阀线圈驱动单元122、123、顶杆检测单元124、125、信息处理单元126，以及状态显示单元
127、128。
所述电磁阀线圈控制单元121通过控制直接驱动所述电磁阀线圈的电磁阀线圈驱
动单元122、123来控制所述电磁阀线圈。在本实施例中，由于电磁先导阀，也即电磁阀具有
两组分别设置的电磁阀线圈131、132及顶杆133、134，所以，与所述电磁阀线圈控制单元121
相连接的电磁阀线圈驱动单元122、123的数量也是共有两个。具体的，所述电磁阀线圈控制
单元121通过向所述电磁阀线圈驱动单元122、123输出控制信号，控制所述电磁阀线圈驱动
单元122、123对所述电磁阀线圈131、132的驱动。
所述两个电磁阀线圈驱动单元122、123在所述电磁阀线圈控制单元121的控制下
分别用于驱动一个电磁阀线圈131、132。具体的，所述电磁阀线圈驱动单元122、123通过输
出驱动信号，控制与之对应的所述电磁阀线圈131、132的通电与断电。当一个电磁阀线圈
131、132通电时，与该电磁阀线圈131、132对应的顶杆133、134发生机械动作，否则，所述顶
杆133、134不发生机械动作。电磁阀线圈通电时，顶杆往下移动。电磁阀线圈断电后，顶杆会
在各自弹簧作用下复位到原位置，直到下次收到信号，再执行相应动作。
而且，当一个电磁阀线圈132通电时，对应于所述综采液压支架电液控制系统13针
对该电磁阀的输入信号是动作信号Vi2。相应的，当一个电磁阀线圈132断电时，对应于所述
综采液压支架电液控制系统13针对该电磁阀的输入信号是静态信号Vi1。
在本实施例中，由于金属顶杆133、134的数目是两个，与之对应的顶杆检测单元
124、125的数目也是两个。具体的，所述顶杆检测单元124、125通过计算所述顶杆检测单元
检测的电感值变化量来判断所述金属顶杆133、134是否存在机械动作。
图2示出了所述顶杆检测单元的设置方式及检测原理。参见图2，所述顶杆检测单
元124包括两个顶杆检测子单元1241、1242。两个顶杆检测子单元1241、1242分别被称为第
一顶杆检测子单元1241及第二顶杆检测子单元1242。所述第一顶杆检测子单元1241及所述
第二顶杆检测子单元1242在竖直方向上被设置于不同的空间位置。
所述金属顶杆133包括一个金属的凸台1331，凸台1331嵌紧在顶杆上，会跟随顶杆
的运动而运动。优选的，所述凸台1331是一个圆柱形状的凸台。相对于所述金属顶杆133的
其他部分，所述凸台1331的体积较大。当所述凸台1331接近或者远离所述第一顶杆检测子
单元1241及所述第二顶杆检测子单元1242时，所述第一顶杆检测子单元1241及所述第二顶
杆检测子单元1242能够检测到其电感值的变化。由于，所述第一顶杆检测子单元1241与所
述第二顶杆检测子单元1242在竖直方向上处于不同的位置，当所述凸台1331距离二者较远
时，也就是所述金属顶杆133没有机械动作时，二者检测到的电感值之间的差异较小。而当
所述凸台1331距离二者较近时，也就是所述金属顶杆133有机械动作时，二者检测到的电感
值之间的差异较大。依据上述原理，所述顶杆检测单元124能够检测到所述金属顶杆133是
否有机械动作。具体原理是，凸台越靠近两检测子单元，两检测子单元间所检测到的电感值
差异越大。
具体的，当所述第一顶杆检测子单元1241与所述第二顶杆检测子单元1242分别检
测到的电感值之间的比值K1小于预设的比值临界值K0时，所述顶杆检测单元124判断所述
金属顶杆133存在机械动作。临界值K0可以通过检测子单元的初始电感值Lr、Ls、内部比较
系数n，调节电阻r来设置，K0＝(Ls/Lr)*(r/50)*n。所述信息处理单元126与所述顶杆检测
单元124连接，用于对所述顶杆检测单元124检测到的信息进行处理，对所述金属顶杆133、
134是否有机械动作进行判断，并将判断结果反馈至所述综采液压支架电液控制系统13。此
处，所述判断结果可以用来指示所述电磁先导阀的工作状态，因此，所述判断结果就是所述
电磁先导阀11的工作状态信号。若判断结果为金属顶杆有机械动作时，则所述电磁先导阀
11的工作状态信号输出Vo2。若若判断结果为金属顶杆没发生机械动作时，则所述电磁先导
阀11的工作状态信号输出Vo1。
获取到所述电磁先导阀11的工作状态信号之后，所述电磁先导阀状态检测模块12
将所述工作状态信号作为输入信号发送给所述综采液压支架电液控制系统13。
所述状态显示单元127、128与所述信息处理单元126连接，用于对所述判断结果进
行显示。
所述综采液压支架电液控制系统13与各个电磁先导阀状态检测模块12连接，接收
所述电磁先导阀状态检测模块12传输的工作状态信号Vo1、Vo2，并将所述工作状态信号
Vo1、Vo2与其发出的控制对应电磁先导阀通断状态的通断信号Vi1、Vi2进行比较，若Vi1＝
Vo2或Vi2＝Vo2，则判断此电磁先导阀工作状态正常，否则，判断电磁先导阀处于故障状态。
例如，如果一个电磁先导阀的通断信号指示该电磁先导阀应该处于导通状态，而该阀的工
作状态信号指示该电磁先导阀处于关断状态，则可以判定所述电磁先导阀已经出现了故
障。
所述综采液压支架电液控制系统13是由多个子电液控制系统组成，每个子系统对
应与10个左右的所述电磁先导阀连接。所述子系统检测与其连接的电磁先导阀是否存在故
障，并把当前出现故障的电磁先导阀的位置(ID)信息收集到综采液压支架电液控制系统的
服务器中，进行集中显示。另外，还可以把这些数据上传到工作面顺槽监控平台进行显示。
工作人员可以通过工作面的服务器或监控平台进行统一查看当前工作面中，出现电磁先导
阀故障的位置及数量，进而方便统一排查，以提高对电磁先导阀进行故障排除的工作效率。
本实施例通过与所述电磁先导阀阀体对应设置电磁先导阀状态检测模块，并将所
述电磁先导阀状态检测模块与所述综采液压支架电液控制系统连接，提高了对电磁先导阀
进行故障排除的工作效率。
第二实施例
本实施例提供了电磁先导阀的状态检测方法的一种技术方案。在该技术方案中，
所述电磁先导阀的状态检测方法包括：通过综采液压支架电液控制系统输出各个电磁先导
阀的通断信号，以控制所述电磁先导阀的通断；通过电磁先导阀状态检测模块检测各个所
述电磁先导阀的工作状态信号，并将所述工作状态信号反馈至所述综采液压支架电液控制
系统；通过所述综采液压支架电液控制系统比较所述通断信号及对应电磁先导阀的所述工
作状态信号，判断所述电磁先导阀是否出现故障。
参见图3，所述电磁先导阀的状态检测方法包括：
S31，通过综采液压支架电液控制系统输出各个电磁先导阀的通断信号，以控制所
述电磁先导阀的通断。
所述综采液压支架电液控制系统与在煤矿工作面上的各个电磁先导阀之间保持
电连接。通过与各个电磁先导阀之间的电连接，所述综采液压支架电液控制系统向各个电
磁先导阀输出通断信号，从而控制各个电磁先导阀的通断。
具体的，当需要对应的电磁先导阀导通时，所述综采液压支架电液控制系统输出
动作信号Vi2，而当需要对应的电磁先导阀关断时，所述综采液压支架电液系统输出静态信
号Vi1。
所述综采液压支架电液控制系统是由多个子电液控制系统组成，每个子系统对应
与10个左右的所述电磁先导阀连接。
S32，通过电磁先导阀状态检测模块检测各个所述电磁先导阀的工作状态信号，并
将所述工作状态信号反馈至所述综采液压支架电液控制系统。
图4示出了上述工作状态信号的检测及反馈操作的流程图。参见图4，通过电磁先
导阀状态检测模块检测电磁先导阀的工作状态信号，并将所述工作状态信号反馈至所述综
采液压支架电液控制系统包括：
S41，通过检测电感值，判断所述电磁先导阀内部的金属顶杆是否存在机械动作。
具体的，在沿金属顶杆方向的不同位置设置两个不同的顶杆检测子单元，并在所
述顶杆上设置金属的圆柱凸台，从而使得圆柱凸台处于不同位置时，两个顶杆检测子单元
的内部电感的电感值会发生变化。此时，检测两个顶杆检测子单元各自的电感值，并求得两
个电感量之间的比值。当这个比值K1小于临界值K0时，就能够判定所述金属顶杆存在机械
动作。
S42，根据所述金属顶杆是否存在机械动作，生成所述电磁先导阀的工作状态信
号。
所述工作状态信号是用于指示当前金属顶杆是否存在机械动作的信号。优选的，
所述工作状态信号可以是一个二值信号。当所述金属顶杆存在机械动作时，生成的工作状
态信号的取值为真，而当所述金属顶杆不存在机械动作时，生成的工作状态信号的取值为
假。
更进一步的，在生成所述工作状态信号之后，还可以通过系统中设置的状态显示
单元对所述工作状态信号进行显示。优选的，所述状态显示单元通过驱动发光二极管
(Light emitting diode,LED)来对工作状态信号进行显示。而且，所述状态显示单元的设
置与所述电磁先导阀阀体内的电磁阀线圈对应设置。也就是说，存在一个电磁阀线圈，在系
统中就设置有与之对应的一个状态显示单元。
S43，将所述工作状态信号反馈至所述综采液压支架电液控制系统。
完成所述工作状态信号的生成后，将已经生成的工作状态信号反馈至所述综采液
压支架电液控制系统，以便所述综采液压支架电液控制系统根据各个电磁先导阀的工作状
态，判定各个电磁先导阀是否处于故障状态。
S33，通过所述综采液压支架电液控制系统比较所述通断信号及对应电磁先导阀
的所述工作状态信号，判断所述电磁先导阀是否出现故障。
示例性的，如果一个电磁先导阀的通断信号指示该电磁先导阀应该处于导通状
态，而这个电磁先导阀的工作状态信号则指示该电磁先导阀应该处于关断状态，则可以判
定该电磁先导阀出现了故障。换言之，可以根据所述通断信号及相同电磁先导阀的工作状
态信号所指示的工作状态是否一致，判定一个电磁先导阀是否出现了故障。
上述对于电磁先导阀是否出现故障的判断是由综采液压支架电液控制系统完成
的。所述综采液压支架电液控制系统是由多个子电液控制系统组成。所述子系统检测与其
连接的电磁先导阀是否存在故障，并把当前出现故障的电磁先导阀的位置(ID)信息收集到
综采液压支架电液控制系统的服务器中，进行集中显示。另外，还可以把这些数据上传到工
作面顺槽监控平台进行显示。工作人员可以通过工作面的服务器或监控平台进行统一查看
当前工作面中，出现电磁先导阀故障的位置及数量，进而方便统一排查，以提高对电磁先导
阀进行故障排除的工作效率。
本实施例通过综采液压支架电液控制系统输出各个电磁先导阀控制信号，以控制
所述电磁先导阀的通断，通过电磁先导阀状态检测模块检测各个所述电磁先导阀的工作状
态信号，并将所述工作状态信号反馈至所述综采液压支架电液控制系统，以及通过所述综
采液压支架电液控制系统比较所述电磁先导阀控制信号及对应电磁先导阀的所述工作状
态信号，判断所述电磁先导阀是否出现故障，提高了对电磁先导阀进行故障排除的工作效
率。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域技术人员
而言，本发明可以有各种改动和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同
替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。