[0001] 本发明涉及煤矿工作面通信技术领域，具体而言，涉及一种工作面上照明设备的控制方法、装置、电子设备和处理器。

[0002] 目前，在现代矿业中，随着科技的发展和生产安全需求的增加，传统的矿井通信方式已不能满足高效、安全的采矿作业需求。传统射频通信技术在煤矿井下受限于环境因素，如高瓦斯和粉尘等，易受干扰且信号覆盖不均。因此，开发一种新型的、稳定可靠的矿井通信系统变得尤为迫切。

[0003] 在相关技术中，煤矿井下通信主要依赖有线通信，设备安装分散，维护困难，且不利于数据采集与传输。此外，煤层采空巷道中存在多径衰落，信号传输稳定性与可靠性差，不利于高效稳定运行。因此，仍存在采煤设备与地面控制系统的通信效果差的技术问题。

[0004] 针对上述技术问题，目前尚未提出有效的解决方案。

[0024] 为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

[0025] 需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

[0026] 根据本发明实施例，提供了一种工作面上照明设备的控制方法的实施例，需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

[0027] 图1是根据本发明实施例的一种工作面上照明设备的控制方法的流程图，如图1所示，该方法可以包括如下步骤：

[0028] 步骤S102，获取采煤设备在煤矿的工作面上的位置信息。

[0029] 在本发明上述步骤S102提供的技术方案中，采煤设备用于在工作面上执行采煤作业任务，可以为采煤机。位置信息可以为采煤机位置信息。

[0030] 在该实施例中，若需要对工作面上进行采煤作业任务的采煤设备和地面控制系统之间进行控制，可以获取采煤设备在煤矿的工作面上的位置信息。

[0031] 可选地，采煤设备上通常会安装各种定位技术的传感器，包括但不限于射频识别(Radio Frequency Identification，简称为RFID)等。在矿井内，由于信号传播的特殊限制，通常采用的是RFID、UWB或INS等技术，它们能够在井下环境中提供精确的位置信息。在液压支架上安装RFID标签，而采煤机上则装有RFID读写器。当采煤机移动时，读写器可以读取沿途支架上的标签信息，从而确定采煤机的实时位置。

[0032] 可选地，采煤设备上的传感器或读写器获取到的位置信息通常需要进行一定的数据处理，以确保其准确性和可用性。例如，RFID读写器读取到的标签信息可能需要经过解码、信号强度分析等步骤，才能转换为采煤机的精确位置坐标。处理后的采煤机位置信息通过通信网络(如可见光通信网络、射频通信网络)实时传输至地面控制系统。地面控制系统接收到这些信息后，可以与采煤机的运行状态、环境监测数据等其他信息进行整合和分析。

[0033] 步骤S104，确定位于位置信息周围的目标区域范围内的照明设备，且对照明设备的初始亮度和初始信号强度进行增强处理，得到目标亮度和目标信号强度。

[0034] 在本发明上述步骤S104提供的技术方案中，照明设备可以为照明灯基站，其中可以包括发光二极管(Light Emitting Diode，简称为LED)灯。

[0035] 在该实施例中，在获取采煤设备在煤矿的工作面上的位置信息之后，可以确定位于位置信息周围的目标区域范围内的照明设备。并可以对照明设备的初始亮度和初始信号强度进行增强处理，得到增强处理后的目标亮度和目标信号强度。

[0036] 可选地，可以确定一个目标区域，这个区域通常是采煤设备的当前工作区域及其附近一定范围，以确保在采煤作业过程中，设备和人员能够得到足够的照明以及与地面控制中心稳定的数据传输。目标区域的大小和形状可以根据实际工作需要和煤矿环境特点进行灵活设置，例如，考虑采煤机的作业宽度、粉尘扩散范围、信号传输有效距离等因素。

[0037] 可选地，对照明设备(照明灯基站)的亮度调整：根据目标区域的光照需求，系统将对照明设备的初始亮度进行增强处理。例如，使用LED灯作为光源时，可以通过控制LED驱动电路的电流大小，来调整LED灯的亮度。在采煤作业中，由于粉尘和煤屑的产生，适当的亮度提升有助于改善工作面的能见度，确保矿工安全。对照明设备的信号强度调整：在可见光通信系统中，照明设备还承担了数据传输的功能。系统将对照明设备的初始信号强度进行增强处理，以满足数据传输的需求。增强信号强度可以通过增加LED灯的发光功率或使用特殊的调制技术来实现，保证通信质量不受环境因素(如粉尘、瓦斯等)的影响。

[0038] 可选地，照明设备的亮度和信号强度调整通常是通过集成的通信模块和控制中心的通信来实现的。控制中心根据采煤设备的位置信息，计算出目标亮度和目标信号强度，并通过通信网络向目标区域内的照明设备发送调整指令。这种智能控制策略可以大大提高系统的响应速度和灵活性。能源效率优化：通过仅增强目标区域内照明设备的亮度和信号强度，而非全工作面的设备，系统可以显著降低能源消耗，提高能源利用效率。特别是在矿井环境下，资源的合理利用对于降低运营成本和环保具有重要意义。增强照明设备亮度可以改善工作面的照明条件，减少因能见度不足带来的安全隐患，同时提高矿工的作业舒适度。稳定的数据传输：增强信号强度确保了采煤设备与地面控制中心之间数据传输的稳定性和可靠性，这对于实时监测采煤作业状态、环境参数和设备健康状况至关重要。通信信号的稳定可以及时发现和处理潜在的设备故障或环境风险，保障生产安全。

[0039] 综上所述，通过确定采煤设备周围的目标区域并调整照明设备的亮度和信号强度，实现了对煤矿工作面照明和通信环境的精准优化，不仅提高了通信的可靠性和安全性，还促进了生产效率的提升和能源的合理利用，是现代智能煤矿系统的关键组成部分。

[0040] 步骤S106，按照目标亮度控制照明设备发光，并按照目标信号强度，向与采煤设备进行通信的地面控制系统发送信号。

[0041] 在本发明上述步骤S106的技术方案中，信号至少可以用于表示采煤设备执行采煤作业任务过程中的运行状态，以及位置信息周围的环境状况。地面控制系统也可以称为控制中心、地面的控制中心或者地面控制中心。

[0042] 在该实施例中，在确定位于位置信息周围的目标区域范围内的照明设备，且对照明设备的初始亮度和初始信号强度进行增强处理之后，可以按照增强处理的后目标亮度控制照明设备发光，并按照目标信号强度，向与照明设备进行通信的地面控制系统发送信号。

[0043] 可选地，上述方法是基于可见光通信的煤矿工作面通信系统中，实现针对性照明与通信优化的关键执行步骤。它通过具体操作，确保了采煤设备的作业区域得到适当的照明和稳定的通信，从而为地面控制系统提供关键的运行状态和环境信息。

[0044] 可选地，在确定了目标区域范围内的照明设备后，系统将依据计算的目标亮度值，调整这些设备的发光强度。上述方法可以通过控制LED灯具的电流，来精确调节其亮度，以适应采煤设备当前作业的需求。例如，在采煤机进行割煤作业时，由于粉尘增加可能影响视线，将自动增强该区域照明设备的亮度，改善作业环境的能见度，保障矿工安全和提高作业效率。

[0045] 可选地，还可以将根据目标信号强度，调整照明设备中的通信模块发送数据信号的功率。增强信号强度意味着提高LED灯的发光功率，以确保通信信号能够克服环境干扰(如粉尘、瓦斯)，稳定地传输至地面控制系统。通信信号内容：这些信号至少包含采煤设备的运行状态信息(如设备的健康状况、作业进度等)和位置信息周围的环境状况(如瓦斯浓度、温度、湿度、粉尘含量等)。这些数据对于地面控制中心实时监测井下作业环境、预防安全事故、优化生产调度至关重要。

[0046] 可选地，地面控制系统接收到从照明设备传输来的信号后，将分析采煤设备的运行状态和环境信息，以判断当前作业的安全性与效率，及时发现并处理潜在问题。资源调度与设备控制：基于实时获得的采煤设备位置和状态信息，地面控制中心可以进行智能化的资源调度，如调整通风、供电系统，或直接控制采煤设备的运行，以优化生产流程、提高作业效率、确保工人安全。应急响应与安全预警：在紧急情况下，如设备故障、瓦斯超限等，地面控制中心能够迅速启动应急预案，及时采取措施，如疏散人员、隔离事故区域，提高应急响应速度，减少事故损失。

[0047] 综上所述，通过控制照明设备的亮度和信号强度，确保了采煤设备作业区域的照明和通信质量，为地面控制中心提供了实时的设备运行状态和环境信息，从而实现了对煤矿工作面的智能监测与管理。这种方法不仅提高了煤矿生产的安全性和效率，还促进了矿井通信技术的智能化发展，是现代煤矿作业中不可或缺的技术手段。

[0048] 本申请上述步骤S102至步骤S106，获取采煤设备在煤矿的工作面上的位置信息，其中，采煤设备用于在工作面上执行采煤作业任务；确定位于位置信息周围的目标区域范围内的照明设备，且对照明设备的初始亮度和初始信号强度进行增强处理，得到目标亮度和目标信号强度；按照目标亮度控制照明设备发光，并按照目标信号强度，向与采煤设备进行通信的地面控制系统发送信号，其中，信号至少用于表示采煤设备执行采煤作业任务过程中的运行状态，以及位置信息周围的环境状况。在该实施例中，通过智能调整照明设备的亮度和信号强度，实现了对采煤设备周围环境的优化，不仅提高了通信效率，还有效节省了能源，增强了工作面的安全性，促进了煤矿生产的智能化和高效化管理。这种方法是现代煤矿通信和照明系统的重要创新，对提升煤矿作业的整体效能和安全性具有显著的积极作用。从而实现了提高采煤设备与地面控制系统的通信效果的技术效果，解决了采煤设备与地面控制系统的通信效果差的技术问题。

[0049] 下面对该实施例的上述方法进行进一步介绍。

[0050] 作为一种可选的实施例方式，该方法应用于基于可见光通信的通信系统，通信系统包括照明设备、射频识别系统和地面控制系统，照明设备部署在工作面的液压支架上，步骤S102，获取采煤设备在煤矿的工作面上的位置信息，包括：在采煤设备在工作面执行采煤作业任务的过程中，控制射频识别系统采集位置信息；该方法还包括：控制射频识别系统将位置信息发送至地面控制系统。

[0051] 在该实施例中，该方法可以应用于基于可见光通信的通信系统。通信系统中可以包括照明设备、射频识别系统和地面识别系统。照明设备部署在工作面的液压支架上。在获取采煤设备在工作面上的位置信息的过程中，可以在执行采煤作业任务的过程中，控制射频识别系统采集位置信息。并控制射频识别系统将位置信息发送至地面控制系统。

[0052] 可选地，射频识别系统在煤矿通信系统中扮演了位置信息采集的角色。该系统主要包括RFID读写器和RFID标签。其中，RFID读写器通常安装在采煤设备(如采煤机)上，而RFID标签则部署在工作面的液压支架上。这种设计使得采煤设备在执行作业任务的同时，能够自动读取周围液压支架上的RFID标签信息，从而实时确定其在工作面中的具体位置。在采煤设备运行过程中，其上的RFID读写器会不断扫描并读取附近液压支架上的RFID标签，收集包含位置编码的数据。RFID标签的信息被设计用于表示液压支架在工作面中的相对位置，当采煤设备经过这些支架时，读写器读取的标签信息便构成了采煤设备的实时位置坐标。这一过程无需人工干预，能够连续、自动地进行，确保位置信息的实时性和准确性。

[0053] 可选地，采煤设备上的RFID读写器将获取的位置信息通过通信网络(可以是射频通信网络或可见光通信网络)发送至地面控制系统。地面控制系统接收到这些信息后，能够实时更新采煤设备在井下的位置和状态，为后续的照明和通信优化操作提供数据基础。这种实时位置信息的传输，对于实现精准控制和资源优化调度至关重要，特别是在煤矿这种环境复杂、风险高的作业场景中。

[0054] 作为一种可选的实施例方式，射频识别系统包括射频识别读写器和多个射频识别标签，射频识别读写器部署在采煤设备沿工作面方向的中间位置，射频识别标签部署在液压支架靠近运输设备一侧的中间位置，运输设备用于执行运煤作业任务，其中，在采煤设备在工作面执行采煤作业任务的过程中，控制射频识别系统采集位置信息，包括：在采煤设备在工作面执行采煤作业任务的过程中，控制射频识别读写器对射频识别标签上的信息进行识别，得到位置信息。

[0055] 在该实施例中，射频识别系统中可以包括射频识别读写器和多个射频识别标签。射频识别读写器部署在采煤设备沿工作方向的中间位置。射频识别标签部署在液压支架靠近运输设备一侧的中间位置。运输设备可以用于执行运煤作业任务。在控制射频识别系统采集位置信息的过程中，可以控制射频识别读写器对射频识别标签上的信息进行识别，得到位置信息。

[0056] 可选地，射频识别系统与采煤设备和液压支架的紧密结合，实现了煤矿工作面中采煤设备的实时位置跟踪。

[0057] 可选地，射频识别读写器被安装在采煤设备(如采煤机)上，且位于设备沿工作面方向的中间位置。这种部署方式确保了读写器能够覆盖到足够宽的工作面区域，同时减少因设备移动导致的识别盲区，提高位置信息采集的连续性和完整性。射频识别标签的部署：射频识别标签则固定在液压支架上，靠近运输设备(如运煤车)一侧的中间位置，这样设计的原因在于运输设备在工作面中的移动路径相对固定，且通常与采煤设备的作业方向一致。标签的这一部署有助于读写器在设备移动过程中，能够更加稳定、准确地读取到标签信息，且标签不会轻易被遮挡或损坏。

[0058] 可选地，在采煤作业过程中，采煤设备上的射频识别读写器会周期性地发送无线射频信号，这一信号的频率通常在UHF频段，能够穿透一定的障碍物和非金属材料，具有良好的识别能力。射频识别标签接收到读写器信号后，通过反向散射的方式将存储在其上的位置编码信息回传给读写器。读写器接收并解码这些信息，结合其自身的时序和移动状态，计算出采煤设备在工作面的具体位置坐标。这一过程自动且连续，为地面控制系统提供了实时的位置数据。

[0059] 可选地，通过RFID技术，系统能够实时跟踪采煤设备的位置，精度高，响应速度快，这对于煤矿这种需要精确控制和调度的环境尤为重要。非接触式信息采集：射频识别读写器能够远距离读取标签信息，无需直接接触，避免了因煤尘、瓦斯、湿度等恶劣环境因素导致的设备故障或数据丢失。成本效益与灵活性：利用现有的液压支架和采煤设备作为RFID系统的载体，降低了额外基础设施的建设成本，同时射频识别读写器的部署位置可以根据作业需求进行调整，提高了系统的灵活性和适应性。安全与效率提升：实时的位置信息有助于地面控制系统准确监测地下作业动态，及时调度运输设备、调整通风系统等，不仅提高了生产效率，还增强了矿山作业的安全性，能够快速响应紧急情况，如设备故障、人员定位等。

[0060] 可选地，射频识别系统采集的位置信息可以与可见光通信系统中的照明控制和数据传输策略相结合，如前文所述的步骤S104和S106，实现对采煤设备周围环境的智能照明和数据传输优化。这种技术集成能够进一步提高通信的稳定性和可靠性，同时优化能源使用，减少不必要的电力消耗，提高矿山运营效率。

[0061] 综上所述，上述实施例通过部署在采煤设备和液压支架上的射频识别系统，实现了采煤设备在工作面中位置信息的实时采集与传输，为煤矿智能化管理和高效生产提供了重要支持。上述方案结合了RFID的非接触性和高穿透性特点，以及可见光通信的稳定性和灵活性。

[0062] 作为一种可选的实施例方式，在对照明设备的初始亮度和初始信号强度进行增强处理，得到目标亮度和目标信号强度之前，该方法还包括：响应于地面控制系统接收到位置信息，确定位置信息周围的目标区域范围，并确定处于目标区域范围内的照明设备对应的第一照明设备集；生成控制第一照明设备集的第一控制指令；步骤S104，对照明设备的初始亮度和初始信号强度进行增强处理，得到目标亮度和目标信号强度，包括：控制地面控制系统将第一控制指令发送至第一照明设备集中的各照明设备中；响应于照明设备接收到第一控制指令，控制照明设备对初始亮度和初始信号强度进行增强处理，得到目标亮度和目标信号强度。

[0063] 在该实施例中，响应于地面控制系统接收到位置信息，可以确定位置信息周围的目标区域范围。并可以确定处于目标区域范围内的照明设备对应的第一照明设备集，并生成控制第一照明设备集的第一控制指令。可以控制地面控制系统将第一控制指令发送至第一照明设备集中各个照明设备中。当照明设备接收到第一控制指令，可以控制照明设备对初始亮度和初始信号亮度进行增强处理，得到目标亮度和目标信号强度。

[0064] 可选地，一旦地面控制系统接收到由采煤设备通过射频识别系统(RFID)实时传送的位置信息，系统会立即分析这些数据，以确定采煤设备当前所在位置的周围环境。通过算法处理，地面控制系统能够迅速识别出采煤设备周围的目标区域范围，这个范围通常根据实际工作需要和环境特征来定义，如采煤机的作业宽度、可能产生的粉尘扩散区域等。

[0065] 可选地，在明确了目标区域范围后，地面控制系统将进一步识别出处于这一范围内的照明设备，即所谓的第一照明设备集。这些照明设备通常部署在液压支架上，与采煤设备的位置相对应，能够为作业区域提供必要的照明和通信信号支持。确定第一照明设备集是实现后续控制策略的基础，确保资源的优化配置和精准应用。

[0066] 可选地，地面控制系统根据当前的工作需求和环境条件，生成第一控制指令，这个指令包含对第一照明设备集的亮度和信号强度进行增强处理的具体参数，如目标亮度值、目标信号强度等。随后，地面控制系统通过通信网络，将第一控制指令发送至第一照明设备集中的各个照明设备。这一过程体现了地面控制系统对井下设备的远程控制能力，实现了从数据采集到指令生成的自动化流程。

[0067] 可选地，在照明设备接收到地面控制系统发送的第一控制指令后，它们将根据指令中的参数，自动调整自身的亮度和信号强度。这一调整可能涉及调制LED灯的电流，以提高亮度；或者调整通信模块的发射功率，以增强信号强度。通过增强处理，照明设备不仅提供了更充足的照明，还确保了与采煤设备之间的数据通信更加稳定，减少了因环境因素导致的信号衰减问题。

[0068] 在本发明实施例中，通过上述方法，实现了从位置信息采集到照明控制的全自动化流程，减少了人工干预，提高了系统的响应速度和操作效率。定向优化与资源节约：通过仅增强目标区域内的照明设备，而非全局范围内所有设备，系统能够针对性地改善采煤作业区域的照明和通信条件，避免了能源的浪费，降低了运营成本。安全性和生产效率提升：增强的照明和通信条件有助于提高矿工的安全性和生产效率，尤其是在处理紧急情况时，如设备故障、环境异常等，能够更快速地响应和处理。

[0069] 作为一种可选的实施例方式，通信系统还包括吹灰系统，与照明设备进行连接，用于处理照明设备上的灰尘，吹灰系统包括主气管，主气管上安装有多个分支管，分支管上安装有电磁阀和风嘴，风嘴的吹风方向与工作面中风向相同，且风嘴部署于照明设备上，且位于工作面进风的一侧，电磁阀上集成有通信模块，与地面控制系统相连接，其中，该方法还包括：在采煤设备在工作面执行采煤作业任务的过程中，控制地面控制系统向通信模块发送第三控制指令；响应于通信模块接收到第三控制指令，控制第一照明设备集中的各照明设备分别对应的电磁阀开启，并控制风嘴对第一照明设备集中各照明设备吹风，以吹走灰尘。

[0070] 在该实施例中，通信系统还可以包括吹灰系统，各个吹灰系统分别与各个照明设备一一连接，用来处理照明设备上的灰尘。吹灰系统可以包括主气管。主气管上安装有多个分支管。分支管上安装有电磁阀和风嘴。风嘴的吹风方向与工作面中的风向相同，且封嘴部署在照明设备上且位于工作面进风的一侧。电磁阀上集成有通信模块，用于与地面控制系统相互连接。在采煤设备执行采煤作业任务的过程中，可以控制地面控制系统向通信模块发送第三控制指令，根据第三控制指令可以控制第一照明设备集中的各个照明设备上的电磁阀开启，并控制风嘴来对相应的照明设备吹风来吹走灰尘。

[0071] 可选地，在基于可见光通信的煤矿工作面通信系统中，引入吹灰系统以处理照明设备上的灰尘，是确保通信质量稳定和延长设备使用寿命的重要措施。

[0072] 可选地，吹灰系统主要包括主气管、分支管、电磁阀和风嘴等组件。主气管负责向分支管提供高压气流，而分支管则将气流输送到各个照明设备上的电磁阀和风嘴。电磁阀用于控制气流的开启和关闭，风嘴则负责将气流定向吹向照明设备，以清除附着在设备上的灰尘。风嘴的吹风方向设计与工作面风向相同，且位于照明设备工作面进风的一侧，这种设计可以利用工作面的自然风流，提高吹灰效率和效果，避免灰尘逆风扩散，影响其他照明设备和通信模块的性能。电磁阀上集成的通信模块，与地面控制系统建立了实时的通信连接。通信模块负责接收地面控制系统的控制指令，并将指令转换为对电磁阀的操作。这一设计使得地面控制系统能够远程、精确地控制各个电磁阀的开启与关闭时间，实现吹灰操作的自动化和智能化。

[0073] 可选地，在采煤设备执行采煤作业任务的过程中，地面控制系统将实时监测采煤设备的位置信息和工作状态。当检测到采煤设备接近或位于第一照明设备集的范围内时，地面控制系统会根据预设的控制策略，生成并发送第三控制指令。这一指令包含了开启第一照明设备集范围内电磁阀的指令信息，以及吹风时间和强度的参数。在通信模块接收到地面控制系统发送的第三控制指令后，它将控制对应电磁阀的开启，使气流通过风嘴对第一照明设备集中的照明设备吹风。这一过程通过高压气流的冲击力，有效地清除了照明设备上的灰尘，恢复了设备的正常发光效率和通信信号传输能力。吹灰操作完成后，电磁阀将关闭，防止不必要的气流浪费。

[0074] 在本发明实施例中，通过地面控制系统的智能控制，吹灰系统能够自动识别并处理需要清洁的照明设备，实现了吹灰操作的自动化，减少了人工维护的工作量，提高了系统的智能化水平。定向清洁与资源节约：仅针对处于第一照明设备集范围内的设备进行吹灰，避免了对所有照明设备进行无差别清洁，节约了气流资源，降低了维护成本。通信质量保障：清除照明设备上的灰尘，可以减少对可见光通信信号的散射和吸收，确保了数据传输的稳定性和可靠性，对于实时监测和管理矿井作业至关重要。设备维护与寿命延长：定期的吹灰操作有助于保持照明设备的清洁，减少因灰尘积累导致的设备故障，延长了设备的使用寿命，减少了更换和维修的成本。

[0075] 作为一种可选的实施例方式，该方法还包括：响应于地面控制系统接收到位置信息，确定处于目标区域范围外的照明设备对应的第二照明设备集，并生成控制第二照明设备集的第二控制指令；控制地面控制系统将第二控制指令发送至第二照明设备集中各照明设备中；响应于照明设备接收到第二控制指令，控制照明设备的亮度和信号强度进行降低处理，得到降低后的亮度和信号强度。

[0076] 在该实施例中，若地面控制系统接收到位置信息，可以确定出处于目标区域范围外的照明设备对应的第二照明设备集，并生成控制第二照明设备集中的第二控制指令。控制地面控制系统将第二控制指令发送第二照明设备集中的各个照明设备中，来控制照明设备的亮度和信号强度进行降低处理，得到降低后的亮度和信号强度。

[0077] 可选地，在基于可见光通信的煤矿工作面通信系统中，照明设备不仅提供必要的照明，还承载着数据传输的功能。为了优化资源使用、减少能源浪费并提高通信效率，系统采用了动态调整照明设备亮度和信号强度的策略。

[0078] 可选地，在地面控制系统接收到采煤设备通过射频识别系统(RFID)实时传送的位置信息后，它会立即对这些数据进行分析，以确定采煤设备当前所在的目标区域。同时，系统也会识别出处于这一区域之外的照明设备，即第二照明设备集。这种动态划分区域的能力，是实现资源精细化管理的基础。

[0079] 可选地，基于对目标区域内外照明设备的划分，地面控制系统会生成第二控制指令。这一指令包含了对第二照明设备集进行亮度和信号强度降低处理的具体参数，如目标亮度降低值、目标信号强度降低值等。这些参数的设定通常基于煤矿工作面的实时环境条件、通信需求和能源管理策略。

[0080] 可选地，地面控制系统通过其与照明设备之间的通信网络，将第二控制指令发送至第二照明设备集中的每个照明设备。通信网络可能采用射频通信或其他可靠的通信方式，以确保指令能够及时、准确地送达目标设备。这种远程指令发送机制，体现了地面控制系统对井下设备的智能控制能力。

[0081] 可选地，在照明设备接收到第二控制指令后，它们将根据指令中的参数，自动调整自身的亮度和信号强度，以实现降低处理。在可见光通信系统中，降低亮度可能涉及减少LED灯的电流输入，而降低信号强度则可能通过调整通信模块的发射功率来实现。通过降低处理，系统能够减少非作业区域的能源消耗，同时避免了信号过分占据频谱资源，优化了整个通信网络的效率。

[0082] 在本发明实施例中，通过动态调整照明设备的亮度和信号强度，系统能够显著减少非目标区域的能源消耗，降低了整体运营成本，体现了资源的高效利用。通信网络优化：降低目标区域外照明设备的信号强度，有助于减少通信网络中的干扰，提高整个系统内数据传输的效率和可靠性。智能化矿山管理：上述步骤展示了地面控制系统智能管理井下设备的能力，能够根据实时环境和作业需求，自动调整设备状态，是实现现代化矿山智能化管理的关键技术之一。安全性与作业效率：优化的照明和通信条件，有助于提高矿工的安全性和作业效率，尤其是在处理紧急情况时，如设备故障、环境异常，能够更快速地响应，提高矿山运营的安全性。

[0083] 作为一种可选的实施例方式，通信系统还包括照明电源，与照明设备进行连接，用于为照明设备提供电能，照明设备设置有应急电源，其中，该方法还包括：在照明电源对采煤设备提供可见光照明的过程中，控制照明电源对应急电源的电量状态进行检测；响应于电量状态低于电量状态阈值，控制照明电源为应急电源进行充电。

[0084] 在该实施例中，通信系统中还包括照明电源，与照明设备相连接，用于为照明设备提供电能，照明设备设置有应急电源。在照明电源对采煤设备提供可见光照明的过程中，可以控制照明电源对应急电源的电量状态进行检测。当电量状态低于电量状态阈值，可以控制照明电源为应急电源进行充电。

[0085] 可选地，在基于可见光通信(Visible Light Communication，简称为VLC)的煤矿工作面通信系统中，确保照明设备和其通信功能的持续运行至关重要，尤其是在紧急情况下。

[0086] 可选地，照明电源是整个系统中负责为照明设备供电的组件。它通过导线或无线充电技术与照明设备相连，确保照明设备能够持续地提供照明和通信功能。照明电源可能是一个固定的供电单元，如地面的电力设施，或者是一个移动的、集成于矿井中的电源系统，如照明综保。为了应对可能的电力中断或其他意外情况，每个照明设备都配置有应急电源。应急电源通常是一个内置的电池或可充电电源，能够在照明电源失效时，自动切换为应急电源供电，保证照明和通信功能的正常运行。应急电源的选择和设计需考虑到矿井工作的特殊环境，如防爆、长寿命、快速充电等特性。

[0087] 可选地，在照明电源正常供电的情况下，系统会持续监测应急电源的电量状态。这一过程可以由照明电源内置的监测系统执行，或者通过通信网络，由地面控制系统远程监测。电量状态的监测是确保应急电源在需要时可用的关键步骤。当检测到应急电源的电量状态低于预设的电量状态阈值时，系统会自动触发充电过程。这一控制可以通过照明电源的智能充电管理功能实现，即在确保照明设备正常运行的前提下，利用照明电源的电力为应急电源充电。充电过程的触发和停止都由照明电源或地面控制系统的算法自动决定，确保应急电源在不影响日常作业的情况下，始终保持在合适的电量状态。

[0088] 在本发明实施例中，设置应急电源并实施电量状态检测和智能充电，显著提高了通信系统在紧急情况下的可靠性，减少了因电力故障导致的通信中断风险，从而增强了煤矿工作的安全性。资源优化利用：智能充电管理能够根据应急电源的电量状态，动态调整充电策略，避免了过度充电或充电不足，提高了能源的使用效率。维护与管理的简化：整个充电过程由系统自动监测和控制，减少了人工干预的需求，简化了设备的维护与管理工作，降低了运营成本。持续性与灵活性：应急电源的配置为系统提供了持续运行的保障，同时，智能充电机制的灵活性适应了矿井作业的多变性和不可预测性。

[0089] 综上所述，上述步骤描述了基于可见光通信的煤矿工作面通信系统中，照明电源与应急电源的协同工作机制，通过持续检测电量状态和智能充电控制，确保了照明设备即使在电力中断的情况下也能持续提供照明和通信服务，是矿井智能化、自动化通信系统的重要组成部分。

[0090] 本发明实施例中，获取采煤设备在煤矿的工作面上的位置信息，其中，采煤设备用于在工作面上执行采煤作业任务；确定位于位置信息周围的目标区域范围内的照明设备，且对照明设备的初始亮度和初始信号强度进行增强处理，得到目标亮度和目标信号强度；按照目标亮度控制照明设备发光，并按照目标信号强度，向与采煤设备进行通信的地面控制系统发送信号，其中，信号至少用于表示采煤设备执行采煤作业任务过程中的运行状态，以及位置信息周围的环境状况。在该实施例中，通过智能调整照明设备的亮度和信号强度，实现了对采煤设备周围环境的优化，不仅提高了通信效率，还有效节省了能源，增强了工作面的安全性，促进了煤矿生产的智能化和高效化管理。这种方法是现代煤矿通信和照明系统的重要创新，对提升煤矿作业的整体效能和安全性具有显著的积极作用。从而实现了提高采煤设备与地面控制系统的通信效果的技术效果，解决了采煤设备与地面控制系统的通信效果差的技术问题。

[0091] 下面结合优选的实施方式对本发明实施例的技术方案进行举例说明。

[0092] 目前，在现代矿业中，随着科技的发展和生产安全需求的增加，传统的矿井通信方式已不能满足高效、安全的采矿作业需求。传统射频通信技术在煤矿井下受限于环境因素，如高瓦斯和粉尘等，易受干扰且信号覆盖不均。因此，开发一种新型的、稳定可靠的矿井通信系统变得尤为迫切。

[0093] 本发明实施例提出了一种基于可见光通信的煤矿工作面通信系统，可见光通信技术具有多个显著优点。其一是频谱资源丰富，使用380‑780nm的可见光波段；其二是成本低廉，基于目前的LED照明设施，可以较低成本实现通信功能；其三是绿色环保，相比于射频通信，可见光通信几乎不会产生电磁干扰，对环境友好；也不会产生电火花，应用于高瓦斯矿井中具有高可靠性和安全性。结合现代照明技术，将VLC集成到矿井照明系统中，不仅提供连续的照明还能实现高效的数据传输，为矿井下的通信提供了新的思路。此外，通过整合射频识别技术，可以实现对采煤机等移动设备的定位及管理，进一步增强了系统的实用性和安全性。从而实现了提高采煤设备与地面控制系统的通信效果的技术效果，解决了采煤设备与地面控制系统的通信效果差的技术问题。

[0094] 下面对本发明实施例进行进一步的介绍。

[0095] 在本发明实施例中，为克服现有技术缺陷，本发明提供了一种基于可见光通信的煤矿工作面通信系统不受电磁干扰影响，保证了数据传输的稳定性和可靠性。

[0096] 在该实施例中，为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：基于可见光通信的煤矿工作面通信系统，包括：照明电源、多个照明灯基站和控制中心，其特征在于，多个照明灯基站布置在采煤工作面的支架上，照明灯基站用于工作面照明，多个照明灯基站连接通信网络，照明灯基站和工作面采煤机上均集成了通信模块，用于发送和接收数据，还包括射频识别系统，用于识别采煤机位置并将位置数据发送至控制中心，使控制中心能够实时掌握采煤机所处的位置，控制中心通过通信网络控制距离采煤机最近的三个照明灯基站增加亮度和信号强度，其余的照明灯基站降低亮度和信号强度。

[0097] 可选地，射频识别系统包括射频识别读写器和多个射频识别标签，射频识别读写器设置在采煤机沿工作面方向的中间位置，射频识别标签设置在液压支架靠近运输机一侧的中间位置。

[0098] 可选地，其中液压支架的前两架和后两架上不安装射频识别标签，射频识别读写器识别安装在液压支架上的射频识别标签，并将采集到的数据发送至控制中心。

[0099] 可选地，照明电源为照明综保，照明综保与多个照明灯基站连接，同时每个照明灯基站上均设置有应急电源，应急电源为可充电电源，照明综保具备智能充电管理功能，能够根据应急电源的电量状态自动调整充电模式，照明综保可为应急电源充电。

[0100] 可选地，还包括吹灰系统，吹灰系统用于吹除照明灯基站上的灰尘，吹灰系统包括主气管，主气管上安装有多个分支管，分支管上安装有电磁阀和风嘴，风嘴的吹风方向与工作面风向一致，且风嘴位于照明灯基站工作面进风的一侧。

[0101] 可选地，多个电磁阀均集成了通信模块，均可与控制中心进行通讯，控制中心与射频识别系统通信连接，使控制中心能够根据采煤机的具体位置来开启位于采煤机最近的三个照明灯基站上的电磁阀，使高压风将提高亮度的三个照明灯基站上的灰尘吹走，其余的电磁阀均处于关闭状态。

[0102] 与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：(1)可见光通信不受电磁干扰影响，保证了数据传输的稳定性和可靠性，特别是在电磁干扰严重的煤矿环境中；控制中心能够实时掌握井下情况，便于快速决策和资源调配，提高了矿山的管理效率和生产效能；(2)通过增加靠近采煤机的照明灯基站的亮度和信号强度，可以有效对抗割煤过程中产生的大量粉尘对光线的散射作用，从而保持通信的稳定性和可靠性；降低远离采煤机区域的照明灯基站的亮度和信号强度，有助于节约能源，减少不必要的电力消耗；(3)通过在每个照明灯基站上设置应急电源，并确保这些电源能够在断电情况下独立供电，系统的整体可靠性得到显著提升，减少了因电力供应问题导致的通信中断风险；照明综保具备智能充电管理功能，能够根据应急电源的电量状态自动调整充电模式，这有助于保护电池寿命，防止过充，同时确保应急电源始终处于合适的电量状态；(4)通过有效吹除照明灯基站上的灰尘，减少了灰尘对光线的阻挡，从而保持了信号强度的稳定性，确保通信质量不受影响；结合电磁阀和风嘴的设计，可以实现吹灰操作的自动化控制，减少人工干预，提高系统的智能化水平；吹灰系统结合煤矿工作环境的特殊性，通过与工作面风向一致的吹风方向，提高了吹灰效果。

[0103] 图2为本发明提供的基于可见光通信的煤矿工作面通信系统的示意图，如图2所示，为本发明提供的基于可见光通信的煤矿工作面通信系统，包括：照明电源、多个照明灯基站和控制中心，多个照明灯基站布置在采煤工作面的支架上，照明灯基站用于工作面照明，照明灯基站采用LED灯，多个照明灯基站连接通信网络，照明灯基站和工作面采煤机上均集成了通信模块，用于发送和接收数据，采煤机的设备运行状态、环境监测数据、视频监测数据和警报与故障信息等传输到地面的控制中心，地面控制中心能够实时掌握采煤机的数据，设备运行状态。上述方案实时监测采煤机的设备运行状态和环境监测数据，能够及时发现并处理潜在的安全隐患，降低事故发生率；可见光通信不受电磁干扰影响，保证了数据传输的稳定性和可靠性，特别是在电磁干扰严重的煤矿环境中；LED灯具相比传统照明设备更节能，且通信模块的集成减少了对额外通信设备的投资，降低了运营成本；控制中心能够实时掌握井下情况，便于快速决策和资源调配，提高了矿山的管理效率和生产效能。

[0104] 可选地，射频识别系统用于识别采煤机位置并将位置数据发送至控制中心，使控制中心能够实时掌握采煤机所处的位置，由于控制中心掌握了采煤机的位置，因此，其可通过通信网络控制距离采煤机最近的三个照明灯基站增加亮度和信号强度，同时，其余的照明灯基站降低亮度和信号强度，之所以这样做，是因为采煤机在割煤时，空气中的粉尘含量会大大增加，这些粉尘对光线起到散射的作用，从而降低信号强度，而提高照明灯基站的亮度，可以起到增加信号强度的作用，从而保证采煤机与照明灯基站的正常通信，同时，其他照明灯基站照明强度和信号减弱。

[0105] 可选地，通过增加靠近采煤机的照明灯基站的亮度和信号强度，可以有效对抗割煤过程中产生的大量粉尘对光线的散射作用，从而保持通信的稳定性和可靠性；降低远离采煤机区域的照明灯基站的亮度和信号强度，有助于节约能源，减少不必要的电力消耗；控制中心根据采煤机的实时位置自动调整照明配置，提升了煤矿工作面的自动化和智能化水平，减少了人工干预需求；优化的照明条件不仅有助于改善工作面的视线，还能确保通信信号的稳定，从而提升采煤作业的效率和安全性。

[0106] 射频识别系统包括射频识别读写器和多个射频识别标签，射频识别读写器设置在采煤机沿工作面方向的中间位置，射频识别标签设置在液压支架靠近运输机一侧的中间位置。通过在采煤机上装设射频识别读写器，并在液压支架上设置射频识别标签，系统可以实时监测采煤机的具体位置，确保各项操作的精确性。

[0107] 其中液压支架的前两架和后两架上不安装射频识别标签，即射频识别标签的数量比液压支架的数量少四个，因为这四架支架分别位于工作面机头或机尾，采煤机无法运行到这两处为止，但是割煤时，左右割煤滚筒可以到达此位置进行割煤，在采煤机移动的过程中，采煤机带动射频识别读写器移动并识别安装在液压支架上的射频识别标签，收集信号并将采集到的数据发送至控制中心。通过减少射频识别标签的数量，可以一定程度的降低系统的成本。

[0108] 图3为本发明提供的基于可见光通信的煤矿工作面通信系统中应急电源布置示意图，如图3所示，照明电源为照明综保，照明综保与多个照明灯基站连接，同时每个照明灯基站上均设置有应急电源，应急电源为可充电电源，照明综保具备智能充电管理功能，能够根据应急电源的电量状态自动调整充电模式。当检测到应急电源电量低于设定阈值时，照明综保将启动充电过程，并在电量充满后自动停止，以保护电池寿命并避免过充。正常情况下，照明综保可为应急电源充电，当应急电源充满电后，停止充电，一旦照明综保与照明灯基站或者照明灯基站与照明灯基站之间的导线断开时，应急电源会向照明灯基站供电，使照明灯基站能够正常工作，在三班制的现场，应急电池应能够保证照明灯基站工作8小时，在两班制的现场，应急电池应能够保证照明灯基站工作12小时，确保了即使在长时间断电情况下，工作面的照明和通信也不会中断，保障了矿工的安全和生产的连续性。

[0109] 可选地，通过在每个照明灯基站上设置应急电源，并确保这些电源能够在断电情况下独立供电，系统的整体可靠性得到显著提升，减少了因电力供应问题导致的通信中断风险；照明综保具备智能充电管理功能，能够根据应急电源的电量状态自动调整充电模式，这有助于保护电池寿命，防止过充，同时确保应急电源始终处于合适的电量状态；在紧急情况下，如长时间断电，应急电源能够保证照明灯基站正常工作，为矿工提供必要的照明和通信支持，从而保障了矿工的安全。

[0110] 图4为本发明提供的基于可见光通信的煤矿工作面通信系统中吹灰系统的示意图，如图4所示，还包括吹灰系统，吹灰系统用于吹除照明灯基站上的灰尘，以避免灰尘较多阻挡光线，进而减弱信号的强度，吹灰系统包括主气管，主气管上安装有多个分支管，分支管上安装有电磁阀和风嘴，风嘴的吹风方向与工作面风向一致，且风嘴位于照明灯基站工作面进风的一侧，这样能够起到较好的吹灰效果，因为工作面的灰尘是沿着工作面新鲜风移动，为此，会有较多的灰尘附着在照明灯基站新鲜风进入的方向。

[0111] 可选地，通过有效吹除照明灯基站上的灰尘，减少了灰尘对光线的阻挡，从而保持了信号强度的稳定性，确保通信质量不受影响；结合电磁阀和风嘴的设计，可以实现吹灰操作的自动化控制，减少人工干预，提高系统的智能化水平；吹灰系统结合煤矿工作环境的特殊性，通过与工作面风向一致的吹风方向，提高了吹灰效果。

[0112] 可选地，多个电磁阀均集成了通信模块，均可与控制中心进行通讯，由于控制中心与射频识别系统通信连接，使得控制中心能够根据采煤机的具体位置来开启位于采煤机最近的三个照明灯基站上的电磁阀，使高压风将提高亮度的三个照明灯基站上的灰尘吹走，避免灰尘阻挡照明灯基站的光线，而减弱网络强度，而其余的电磁阀均处于关闭状态，当采煤机继续移动，控制中心会根据采煤机的实际位置开启和关闭相应的电磁阀，这样能够精确吹灰，同时节约了压风，降低了能耗。

[0113] 可选地，通过精确吹除靠近采煤机的照明灯基站上的灰尘，避免了灰尘对光线的阻挡，从而保持了通信信号的强度和照明效果的稳定性；通过智能控制开启和关闭特定的电磁阀，减少了不必要的压风消耗，从而降低了能耗；控制中心能够根据采煤机的实时位置，自动调整电磁阀的工作状态，提高了煤矿工作面管理的智能化水平。

[0114] 本发明实施例中，获取采煤设备在煤矿的工作面上的位置信息，其中，采煤设备用于在工作面上执行采煤作业任务；确定位于位置信息周围的目标区域范围内的照明设备，且对照明设备的初始亮度和初始信号强度进行增强处理，得到目标亮度和目标信号强度；按照目标亮度控制照明设备发光，并按照目标信号强度，向与采煤设备进行通信的地面控制系统发送信号，其中，信号至少用于表示采煤设备执行采煤作业任务过程中的运行状态，以及位置信息周围的环境状况。在该实施例中，通过智能调整照明设备的亮度和信号强度，实现了对采煤设备周围环境的优化，不仅提高了通信效率，还有效节省了能源，增强了工作面的安全性，促进了煤矿生产的智能化和高效化管理。这种方法是现代煤矿通信和照明系统的重要创新，对提升煤矿作业的整体效能和安全性具有显著的积极作用。从而实现了提高采煤设备与地面控制系统的通信效果的技术效果，解决了采煤设备与地面控制系统的通信效果差的技术问题。

[0115] 根据本发明实施例，还提供了一种工作面上照明设备的控制装置。需要说明的是，该工作面上照明设备的控制装置可以用于执行上述实施例中的工作面上照明设备的控制方法。

[0116] 图5是根据本发明实施例的一种工作面上照明设备的控制装置的示意图。如图5所示，该工作面上照明设备的控制装置500可以包括：获取单元502、处理单元504、和控制单元506。

[0117] 获取单元502，用于获取采煤设备在煤矿的工作面上的位置信息，其中，采煤设备用于在工作面上执行采煤作业任务。

[0118] 处理单元504，用于确定位于位置信息周围的目标区域范围内的照明设备，且对照明设备的初始亮度和初始信号强度进行增强处理，得到目标亮度和目标信号强度。

[0119] 控制单元506，用于按照目标亮度控制照明设备发光，并按照目标信号强度，向与采煤设备进行通信的地面控制系统发送信号，其中，信号至少用于表示采煤设备执行采煤作业任务过程中的运行状态，以及位置信息周围的环境状况。

[0120] 在本发明实施例中，通过获取单元502获取采煤设备在煤矿的工作面上的位置信息，其中，采煤设备用于在工作面上执行采煤作业任务；通过处理单元504确定位于位置信息周围的目标区域范围内的照明设备，且对照明设备的初始亮度和初始信号强度进行增强处理，得到目标亮度和目标信号强度；通过控制单元506按照目标亮度控制照明设备发光，并按照目标信号强度，向与采煤设备进行通信的地面控制系统发送信号，其中，信号至少用于表示采煤设备执行采煤作业任务过程中的运行状态，以及位置信息周围的环境状况。从而实现了提高采煤设备与地面控制系统的通信效果的技术效果，解决了采煤设备与地面控制系统的通信效果差的技术问题。

[0121] 根据本发明实施例，还提供了一种计算机可读存储介质，该存储介质包括存储的程序，其中，程序执行上述实施例中的工作面上照明设备的控制方法。

[0122] 根据本发明实施例，还提供了一种处理器，该处理器用于运行程序，其中，程序运行时执行上述实施例中的工作面上照明设备的控制方法。

[0123] 本申请的实施例还提供了一种计算机程序产品。可选地，在本实施例中，上述计算机程序产品中可以包括计算机程序，计算机程序在被处理器执行时实现上述本申请实施例的工作面上照明设备的控制方法。

[0124] 在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

[0125] 在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。

[0126] 所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

[0127] 另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

[0128] 所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、只读存储器(Read‑Only Memory，简称为ROM)、随机存取存储器(RandomAccess Memory，简称为RAM)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

[0129] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。