CN106997334A - 一种基于时间加权的矿山压力数据处理系统及方法 - Google Patents

Abstract

一种基于时间加权的矿山压力数据处理系统及方法，属于矿山压力监测技术领域；系统包括登陆模块、数据存储模块、数据分割模块、数据分析模块和数据输出模块；方法主要包括：数据存储模块发送矿山压力数据；数据分割模块将矿山压力数据筛选分割成目标数据；数据分析模块计算初次来压步距、周期来压步距、初次来压强度、周期来压强度、支架初撑力均值、支架工作阻力均值、支架时间加权平均工作阻力、支架初撑力区间分布频率、支架工作阻力区间分布频率和支架时间加权工作阻力区间分布频率；数据输出模块显示存储计算结果；本发明实现矿压数据自动化处理，使矿压数据更直观呈现；利用时间加权将支架作用强度和时间联系起来，数据处理结果更贴近实际。

Description

一种基于时间加权的矿山压力数据处理系统及方法

技术领域

本发明属于矿山压力监测技术领域，具体涉及一种基于时间加权的矿山压力数据处理系统及方法。

背景技术

工作面现场矿山压力监测是分析矿山压力规律常用的实践手段。但是由于地层条件限制，采面所处位置有较大差异，给工作面来压大小和来压位置带来高度的不确定性，造成来压步距的不一致，致使矿压规律分析难度加大。目前，矿压监测系统只能提供矿压监测曲线，来压规律不能实现程序的自动化分析，且矿山压力监测数据量极大，每个支架需要获取数万个数据，人工分析不仅工作量大，而且准确率和效率非常低。

发明内容

针对上述现有技术存在的不足，本发明提供一种基于时间加权的矿山压力数据处理系统及方法。

本发明的技术方案如下：

一种基于时间加权的矿山压力数据处理系统，包括：

登陆模块、数据存储模块、数据分割模块、数据分析模块和数据输出模块；

所述登陆模块，用于获取用户登录名和登录密码，并判断用户登录名和登录密码是否匹配，是，向数据存储模块发送登陆成功消息，否则，提示用户登录失败。

所述数据存储模块，用于接收登陆成功消息，并将存储的矿山压力数据发送给数据分割模块，将矿山数据即矿山开切眼宽度、采煤机滚筒截深、连续来压循环数和支架额定工作阻力发送给数据分析模块。

所述数据分割模块，用于依次读取矿山压力数据，计算矿山压力数据两两间斜率，根据斜率及压力大小，将矿山压力数据分割为满足条件1的多个小区间，所述条件1为：a₀～a_n+1为矿山压力数据，本区间上一区间倒数第二个压力数据为a₀，本区间下一区间第二个压力数据为a_n+1，满足a₁≤50kN，a₀与a₁间斜率K₀ ¹≤-100，a₁与a₂间斜率K₁ ²≥100，a_n≤50kN，a_n-1与a_n间斜率K_n-1 ⁿ≤-100，a_n与a_n+1间斜率K_n ⁿ⁺¹≥100；将分割得到的多个小区间中存在极大值大于等于5000kN的小区间作为生产区间，其他小区间作为非生产区间；依次判断各生产区间是否存在极大值大于等于11000kN，是，将该生产区间作为疑似来压区间，否则，将该生产区间作为非来压小区间，并将非生产区间作为非来压小区间；判断是否有连续的个疑似来压区间，有，将连续疑似来压区间作为连续来压小区间，非连续疑似来压区间作为非来压小区间；从矿山压力数据中提取支架工作阻力，计算连续来压小区间的支架工作阻力的平均值计算支架工作阻力平均值的均方差σ_p；判断是否成立，是，连续来压小区间为来压区间，否则，连续来压小区间为非来压小区间，以时间为判据分别汇总并保存来压区间及非来压小区间，其中，P_max为支架额定工作阻力；将来压区间和非来压小区间作为目标数据发送给数据分析模块。

所述从矿山压力数据中提取支架工作阻力的方法为：来压小区间的支架工作阻力为来压小区间内大于等于支架额定工作阻力且在10个采样点范围内斜率变化小于阈值的矿山压力数据；非来压小区间的支架工作阻力为非来压小区间后端10个采样点范围内斜率变化小于阈值的矿山压力数据。

所述数据分析模块，用于接收目标数据和矿山数据，并根据目标数据、矿山开切眼宽度、采煤机滚筒截深和连续来压循环数分别计算初次来压步距、周期来压步距、初次来压强度、周期来压强度、支架初撑力均值、支架工作阻力均值、支架时间加权平均工作阻力、支架初撑力区间分布频率、支架工作阻力区间分布频率和支架时间加权工作阻力区间分布频率，将计算结果发送给数据输出模块。

所述支架时间加权平均工作阻力采用如下公式计算：

其中：为支架间时间加权平均工作阻力，kN；

为第m个支架工作阻力，kN，

M为支架工作阻力记录总数，t_m为第m个支架工作阻力采样时间，m＝1，2，…，M。

所述支架时间加权工作阻力区间分布频率采用如下方法计算：

当第1个和最后1个支架工作阻力均不属于第j个压力区间时，第j个压力区间的支架时间加权工作阻力区间分布频率K^J的计算公式如下：

其中，为第j个压力区间中第1个记录时间，为第j个压力区间中最后1个记录时间，j＝1，2，…，D，D为压力区间即来压小区间和非来压小区间总数；

当第1个记录工作阻力属于第j个压力区间而最后1个记录工作阻力不属于第j个压力区间时，第j个压力区间的支架时间加权工作阻力区间分布频率K^J的计算公式如下：

当第1个记录工作阻力不属于第j个压力区间而最后1个记录工作阻力属于第j个压力区间时，第j个压力区间的支架时间加权工作阻力区间分布频率K^J的计算公式如下：

当第1个和最后1个记录工作阻力均属于第j个压力区间时，第j个压力区间的支架时间加权工作阻力区间分布频率K^J的计算公式如下：

所述数据输出模块，用于接收数据分析模块的计算结果，将计算结果显示并存储到用户选择的存储地址。

利用基于时间加权的矿山压力数据处理系统的基于时间加权的矿山压力数据处理方法，包括如下步骤：

步骤1：登陆模块获取用户登录名和登录密码，并判断用户登录名和登录密码是否匹配，是，向数据存储模块发送登陆成功消息，执行步骤2，否则，提示用户登录失败；

步骤2：数据存储模块接收登陆成功消息，并将存储的矿山压力数据发送给数据分割模块，将矿山数据即矿山开切眼宽度、采煤机滚筒截深、连续来压循环数和支架额定工作阻力发送给数据分析模块；

步骤3：数据分割模块依次读取矿山压力数据，将矿山压力数据筛选分割成目标数据后，发送给数据分析模块：

步骤3-1：数据分割模块依次读取矿山压力数据，计算矿山压力数据两两间斜率，根据斜率及压力大小，将矿山压力数据分割为满足条件1的多个小区间，所述条件1为：本区间上一区间倒数第二个压力数据为a₀，本区间下一区间第二个压力数据为a_n+1，满足a₁≤50kN，a₀与a₁间斜率K₀ ¹≤-100，a₁与a₂间斜率K₁ ²≥100，a_n≤50kN，a_n-1与a_n间斜率K_n-1 ⁿ≤-100，a_n与a_n+1间斜率K_n ⁿ⁺¹≥100；

步骤3-2：数据分割模块将分割得到的多个小区间中存在极大值大于等于5000kN的小区间作为生产区间，其他小区间作为非生产区间；

步骤3-3：数据分割模块依次判断各生产区间是否存在极大值大于等于11000kN，是，将该生产区间作为疑似来压区间，否则，将该生产区间作为非来压小区间，并将非生产区间作为非来压小区间；

步骤3-4：数据分割模块判断是否有连续的个疑似来压区间，有，将连续疑似来压区间作为连续来压小区间，非连续疑似来压区间作为非来压小区间；本实施方式中，

步骤3-5：数据分割模块从矿山压力数据中提取支架工作阻力，计算连续来压小区间的支架工作阻力的平均值

所述支架工作阻力指一个采煤循环临近结束时，液压支架的工作阻力。从矿山压力数据中提取支架工作阻力的方法为：来压小区间的支架工作阻力为来压小区间内大于等于支架额定工作阻力且在10个采样点范围内斜率变化小于阈值的矿山压力数据。非来压小区间的支架工作阻力取非来压小区间后端10个采样点范围内斜率变化小于阈值的矿山压力数据。本实施方式中，阈值取值为10。

步骤3-6：数据分割模块计算支架工作阻力平均值的均方差σ_p；

步骤3-7：数据分割模块判断是否成立，是，连续来压小区间为来压区间，否则，连续来压小区间为非来压小区间，以时间为判据分别汇总并保存来压区间及非来压小区间，其中，P_max为支架额定工作阻力；

步骤3-8：数据分割模块将来压区间和非来压小区间作为目标数据发送给数据分析模块；

步骤4：数据分析模块接收目标数据和矿山数据，并根据目标数据、矿山开切眼宽度、采煤机滚筒截深和连续来压循环数分别计算初次来压步距、周期来压步距、初次来压强度、周期来压强度、支架初撑力均值、支架工作阻力均值、支架时间加权平均工作阻力、支架初撑力区间分布频率、支架工作阻力区间分布频率和支架时间加权工作阻力区间分布频率，将计算结果发送给数据输出模块；

所述支架时间加权平均工作阻力采用如下公式计算：

其中：为支架时间加权平均工作阻力，kN；为第m个支架工作阻力，kN，

M为支架工作阻力记录总数，t_m为第m个支架工作阻力采样时间，m＝1，2，…，M；

所述支架时间加权工作阻力区间分布频率采用如下方法计算：

当第1个和最后1个支架工作阻力均不属于第j个压力区间时，第j个压力区间的支架时间加权工作阻力区间分布频率K^J的计算公式如下：

其中，为第j个压力区间中第1个记录时间，为第j个压力区间中最后1个记录时间，j＝1，2，…，D，D为压力区间即来压小区间和非来压小区间总数；

当第1个记录工作阻力属于第j个压力区间而最后1个记录工作阻力不属于第j个压力区间时，第j个压力区间的支架时间加权工作阻力区间分布频率K^J的计算公式如下：

当第1个记录工作阻力不属于第j个压力区间而最后1个记录工作阻力属于第j个压力区间时，第j个压力区间的支架时间加权工作阻力区间分布频率K^J的计算公式如下：

当第1个和最后1个记录工作阻力均属于第j个压力区间时，第j个压力区间的支架时间加权工作阻力区间分布频率K^J的计算公式如下：

步骤5：数据输出模块接收数据分析模块的计算结果，将计算结果显示并存储到用户选择的存储地址。

有益效果：本发明的一种基于时间加权的矿山压力数据处理系统及方法与现有技术相比，具有如下优点：

(1)实现矿山压力数据及支架参数的自动化处理，可以使矿山压力数据高效、快速的处理，使数据更直观的呈现出来，及时提供给工作人员分析，了解井下工作面具体情况，保证了安全生产；

(2)利用时间加权将支架作用强度和时间联系起来，在高支架工作阻力处于高位值时，加权工作阻力可以把时间跟支架工作阻力联系起来，使数据处理结果更贴近实际。

附图说明

图1本发明一种实施方式的基于时间加权的矿山压力数据处理系统结构框图；

图2本发明一种实施方式的基于时间加权的矿山压力数据处理方法流程图；

图3本发明一种实施方式的基于时间加权的矿山压力数据处理系统登录界面示意图；

图4本发明一种实施方式的基于时间加权的矿山压力数据处理系统主界面示意图；

图5本发明一种实施方式的基于时间加权的矿山压力数据处理系统数据读界面示意图；

图6本发明一种实施方式的基于时间加权的矿山压力数据处理系统计算结束提示界面示意图；

图7本发明一种实施方式的基于时间加权的矿山压力数据处理系统计算结果保存界面示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的一种实施方式作详细说明。

本实施方式，以平朔90#支架数据为例；

如图1所示，本实施方式的基于时间加权的矿山压力数据处理系统，包括：登陆模块、数据存储模块、数据分割模块、数据分析模块和数据输出模块；

所述登陆模块，用于获取用户登录名和登录密码，并判断用户登录名和登录密码是否匹配，是，向数据存储模块发送登陆成功消息，否则，提示用户登录失败。

所述数据存储模块，用于接收登陆成功消息，并将存储的矿山压力数据发送给数据分割模块，将矿山数据即矿山开切眼宽度、采煤机滚筒截深、连续来压循环数和支架额定工作阻力发送给数据分析模块；本实施方式中，矿山数据以Excel的xls文件形式存储，数据存储模块以Excel的xls文件作为输入源文件格式。

所述数据分割模块，用于依次读取矿山压力数据，计算矿山压力数据两两间斜率，根据斜率及压力大小，将矿山压力数据分割为满足条件1的多个小区间，所述条件1为：设a₁～a_n+1为矿山压力数据，本区间上一区间倒数第二个压力数据为a₀，本区间下一区间第二个压力数据为a_n+1，满足a₁≤50kN，a₀与a₁间斜率K₀ ¹≤-100，a₁与a₂间斜率K₁ ²≥100，a_n≤50kN，a_n-1与a_n间斜率K_n-1 ⁿ≤-100，a_n与a_n+1间斜率K_n ⁿ⁺¹≥100；将分割得到的多个小区间中存在极大值大于等于5000kN的小区间作为生产区间，其他小区间作为非生产区间；依次判断各生产区间是否存在极大值大于等于11000kN，是，将该生产区间作为疑似来压区间，否则，将该生产区间作为非来压小区间，并将非生产区间作为非来压小区间；判断是否有连续的个疑似来压区间，有，将连续疑似来压区间作为连续来压小区间，非连续疑似来压区间作为非来压小区间；从矿山压力数据中提取支架工作阻力，计算连续来压小区间的支架工作阻力的平均值计算支架工作阻力平均值的均方差σ_p；判断是否成立，是，连续来压小区间为顶板来压区间，连续来压小区间组成来压区间，否则，连续来压小区间作为非来压小区间，以时间为判据分别汇总并保存来压区间及非来压小区间，其中，P_max为支架额定工作阻力；将来压区间和非来压小区间作为目标数据发送给数据分析模块。

所述支架工作阻力指一个采煤循环临近结束时，液压支架的工作阻力。从矿山压力数据中提取支架工作阻力的方法为：来压小区间的支架工作阻力为来压小区间内大于等于支架额定工作阻力且在10个采样点范围内斜率变化小于阈值的矿山压力数据。非来压小区间的支架工作阻力取非来压小区间后端10个采样点范围内斜率变化小于阈值的矿山压力数据。本实施方式中，阈值取值为10。

所述数据分析模块，用于接收目标数据和矿山数据，并根据目标数据、矿山开切眼宽度、采煤机滚筒截深和连续来压循环数计算初次来压步距、周期来压步距、初次来压强度、周期来压强度、支架初撑力均值、支架工作阻力均值、支架时间加权平均工作阻力、支架初撑力区间分布频率、支架工作阻力区间分布频率和支架时间加权工作阻力区间分布频率，将计算结果发送给数据输出模块。

所述数据输出模块，用于接收数据分析模块的计算结果，将计算结果显示并存储到用户选择的存储地址，在来压期间红色预警。本实施方式中，计算结果输出以文本文件格式为主，以便于输出结果被其它软件导入。

如图2所示，利用基于时间加权的矿山压力数据处理系统的基于时间加权的矿山压力数据处理方法，包括如下步骤：

步骤1：登陆模块获取用户登录名和登录密码，并判断用户登录名和登录密码是否匹配，是，向数据存储模块发送登陆成功消息，执行步骤2，否则，提示用户登录失败；

步骤2：数据存储模块接收登陆成功消息，并将存储的矿山压力数据发送给数据分割模块，将矿山数据即矿山开切眼宽度、采煤机滚筒截深、连续来压循环数和支架额定工作阻力发送给数据分析模块；

步骤3：数据分割模块依次读取矿山压力数据，将矿山压力数据筛选分割成目标数据后，发送给数据分析模块：

步骤3-1：数据分割模块依次读取矿山压力数据，计算矿山压力数据两两间斜率，根据斜率及压力大小，将矿山压力数据分割为满足条件1的多个小区间，所述条件1为：本区间上一区间倒数第二个压力数据为a₀，本区间下一区间第二个压力数据为a_n+1，满足a₁≤50kN，a₀与a₁间斜率K₀ ¹≤-100，a₁与a₂间斜率K₁ ²≥100，a_n≤50kN，a_n-1与a_n间斜率K_n-1 ⁿ≤-100，a_n与a_n+1间斜率K_n ⁿ⁺¹≥100；

步骤3-2：数据分割模块将分割得到的多个小区间中存在极大值大于等于5000kN的小区间作为生产区间，其他小区间作为非生产区间；

步骤3-3：数据分割模块依次判断各生产区间是否存在极大值大于等于11000kN，是，将该生产区间作为疑似来压区间，否则，将该生产区间作为非来压小区间，并将非生产区间作为非来压小区间；

步骤3-4：数据分割模块判断是否有连续的个疑似来压区间，有，将连续疑似来压区间作为连续来压小区间，非连续疑似来压区间作为非来压小区间；本实施方式中，

步骤3-5：数据分割模块从矿山压力数据中提取支架工作阻力，计算连续来压小区间的支架工作阻力的平均值

其中，L为连续来压小区间的支架工作阻力记录数，P_tl为来压小区间的支架工作阻力。

所述支架工作阻力指一个采煤循环临近结束时，液压支架的工作阻力。从矿山压力数据中提取支架工作阻力的方法为：来压小区间的支架工作阻力为来压小区间内大于等于支架额定工作阻力且在10个采样点范围内斜率变化小于阈值的矿山压力数据。非来压小区间的支架工作阻力取非来压小区间后端10个采样点范围内斜率变化小于阈值的矿山压力数据。

步骤3-6：数据分割模块计算支架工作阻力平均值的均方差σ_p：

步骤3-7：数据分割模块判断是否成立，是，连续来压小区间为顶板来压区间，连续来压小区间组成来压区间，否则，连续来压小区间作为非来压小区间，以时间为判据分别汇总并保存来压区间及非来压小区间，其中，P_max为支架额定工作阻力；

步骤3-8：数据分割模块将来压区间和非来压小区间作为目标数据发送给数据分析模块；

步骤4：数据分析模块接收目标数据和矿山数据，并计算初次来压步距、周期来压步距、初次来压强度、周期来压强度、支架初撑力均值、支架工作阻力均值、支架时间加权平均工作阻力、支架初撑力区间分布频率、支架工作阻力区间分布频率和支架时间加权工作阻力区间分布频率，将计算结果发送给数据输出模块，本实施方式中，具体计算过程如下：

步骤4-1：数据分析模块计算初次来压步距L^[1]：

当工作面顶板悬露达到极限跨距时，顶板(上覆岩层中承载岩层也称关键层)断裂形成三铰拱式的平衡，同时发生已破断的岩块回转失稳，造成工作面顶板急剧下沉，工作支架受力加大的现象称为老顶的初次来压。

来压步距为上一次来压结束到下一次来压开始时工作推进的距离。

L^[1]＝N×B+S

其中：L^[1]——初次来压步距，m；

N——初次来压前割煤循环数即第一次来压区间之前的非来压小区间数；

B——采煤机滚筒截深，m；S——开切眼宽度，m；

步骤4-2：数据分析模块计算周期来压步距L_j+1：

其中：L_j+1——第j+1次来压步距，m；

——第j次与第j+1次来压区间之间的来压小区间和非来压小区间数；

步骤4-3：数据分析模块计算初次来压强度K_[1]：

从汇总保存的来压区间内，计算初次来压区间内各个来压小区间支架工作阻力的平均值从汇总保存的非来压小区间内，计算初次来压以后所有非来压小区间支架工作阻力平均值计算初次来压强度K_[1]：

步骤4-4：数据分析模块计算周期来压强度K：

从汇总保存的来压区间内，计算初次来压以后所有来压区间内各个来压小区间支架工作阻力平均值从汇总保存的非来压小区间内，计算初次来压以后所有非来压小区间支架工作阻力平均值计算周期来压强度K：

步骤4-5：数据分析模块计算支架初撑力均值

其中：——支架初撑力均值，kN；

——各来压小区间与非来压小区间内支架初撑力实测数据，kN，z＝1，2，…，Z；

液压支架在被初撑过程中，所受的压力值呈集中增长趋势，所述支架初撑力实测数据取各来压小区间与非来压小区间内斜率值K>100的采样点中后5个采样点的矿山压力数据。

Z——初撑力记录总数即所有来压小区间与非来压小区间初撑力的采样点个数和，本实施方式中，每个小区间会有5个初撑力实测数据；

步骤4-6：数据分析模块计算支架工作阻力均值

其中：——支架工作阻力均值，kN；

——各来压小区间与非来压小区间内支架工作阻力，kN，m＝1，2，…，M；

M——支架工作阻力记录总数即所有来压小区间与非来压小区间支架工作阻力采样点个数和。

步骤4-7：数据分析模块计算支架时间加权平均工作阻力

依次读取各来压小区间与非来压小区间内支架工作阻力并计算其作用时间，可知P₁ ^[d]的作用时间为 的作用时间为 的作用时间为时间加权平均工作阻力

其中：——支架时间加权平均工作阻力，kN；

P₁ ^[d]——第1个支架工作阻力实测数据，kN；

——最后1个支架工作阻力实测数据，kN；

t₁——第1个记录时间；

t₂——第2个记录时间；

t_m-1——第m-1个记录时间；

t_m——第m个记录时间；

t_m+1——第m+1个记录时间；

t_M-1——第M-1个记录时间；

t_M——最后1个记录时间；

所述记录时间即为各支架工作阻力采样时间；

步骤4-8：数据分析模块计算支架初撑力区间分布频率

式中：——第j个压力区间的支架初撑力区间分布频率；所述压力区间包括来压小区间和非来压小区；

——第j个压力区间的支架初撑力个数，j＝1，2，…，D；

D——来压小区间和非来压小区间总数。

步骤4-9：数据分析模块计算支架工作阻力区间分布频率

式中：——第j个压力区间的支架工作阻力区间分布频率；

——第j个压力区间的支架工作阻力个数；

步骤4-10：数据分析模块计算支架时间加权工作阻力区间分布频率K^J：

依次计算各个压力区间内满足第j个压力区间的支架工作阻力的作用时间。以P₁ ^[d]与是否满足第j个压力区间为判据，选择符合条件的公式，即可求得第j个压力区间的支架时间加权工作阻力区间分布频率K^J。

当第1个和最后1个支架工作阻力均不属于第j个压力区间时，支架时间加权工作阻力区间分布频率K^J的计算方法如下：

其中，K^J——第j个压力区间的支架时间加权工作阻力区间分布频率；

——第j个压力区间中第1个记录时间；

——第j个压力区间中最后1个记录时间；

当第1个记录工作阻力属于第j个压力区间而最后1个记录工作阻力不属于第j个压力区间时，支架时间加权工作阻力区间分布频率K^J的计算方法如下：

当第1个记录工作阻力不属于第j个压力区间而最后1个记录工作阻力属于第j个压力区间时，支架时间加权工作阻力区间分布频率K^J的计算方法如下：

当第1个和最后1个记录工作阻力均属于第j个压力区间时，支架时间加权工作阻力区间分布频率K^J的计算方法如下：

步骤4-11：数据分析模块将步骤4-1至步骤4-10的计算结果发送给数据输出模块；

步骤5：数据输出模块接收数据分析模块的计算结果，将计算结果显示并存储到用户选择的存储地址。

本实施方式，计算得到支架初撑力均值为3021.4927，支架工作阻力均值为4937.9953，时间加权平均工作阻力为5828.4679，初次来压强度为2.031451，周期来压强度为1.682532，其他计算结果如表1所示：

表1矿山压力数据处理结果表

本实施方式，采用可视化开发工具Visual Basic进行设计，其包含Windows程序设计所需的控件，并能够实现程序的界面设计及美化加工。主要使用的控件包括Button、Label、Textbox、Frame以及CommonDialong等。界面如下：

登陆界面的设置是考虑到个人使用权限和数据及计算结果的保密性，必须输入预先设定的用户名和密码才能进入本软件，并进一步实现数据计算处理及结果保存等功能，系统登陆界面如图3所示。

如图4所示，正确地输入用户名及密码之后便可以进入系统主页面。

在系统的主界面选择“Excel导入”按钮，则会打开选择对话框，如图5所示，用户可从对话框中寻找需要处理的Excel的xls文件。

在选定需要处理的文件后，点击“计算”按钮则开始对数据进行处理，数据处理完成后，系统会自动弹出对话框，提示计算完成，数据处理界面如图6所示。

数据处理工作完成后，需要对数据处理结果进行保存。点击保存按钮后，则会弹出选择对话框，从而可以自由选择所要保存到的文件夹，如图7所示。

Claims (7)

1.一种基于时间加权的矿山压力数据处理系统，其特征在于，包括：登陆模块、数据存储模块、数据分割模块、数据分析模块和数据输出模块；

所述登陆模块，用于获取用户登录名和登录密码，并判断用户登录名和登录密码是否匹配，是，向数据存储模块发送登陆成功消息，否则，提示用户登录失败；

所述数据存储模块，用于接收登陆成功消息，并将存储的矿山压力数据发送给数据分割模块，将矿山数据即矿山开切眼宽度、采煤机滚筒截深、连续来压循环数和支架额定工作阻力发送给数据分析模块；

所述数据分割模块，用于将矿山压力数据根据支架额定工作阻力筛选分割成目标数据，并发送给数据分析模块；

所述数据分析模块，用于根据目标数据和矿山数据分别计算初次来压步距、周期来压步距、初次来压强度、周期来压强度、支架初撑力均值、支架工作阻力均值、支架时间加权平均工作阻力、支架初撑力区间分布频率、支架工作阻力区间分布频率和支架时间加权工作阻力区间分布频率，将计算结果发送给数据输出模块；

所述数据输出模块，用于接收数据分析模块的计算结果，将计算结果显示并存储到用户选择的存储地址。

2.根据权利要求1所述的基于时间加权的矿山压力数据处理系统，其特征在于，所述将矿山压力数据根据支架额定工作阻力筛选分割成目标数据的具体过程为：

数据分割模块依次读取矿山压力数据，计算矿山压力数据两两间斜率，根据斜率及压力大小，将矿山压力数据分割为满足条件1的多个小区间，所述条件1为：本区间上一区间倒数第二个压力数据为a₀，本区间下一区间第二个压力数据为a_n+1，满足a₁≤50kN，a₀与a₁间斜率K₀ ¹≤-100，a₁与a₂间斜率K₁ ²≥100，a_n≤50kN，a_n-1与a_n间斜率K_n-1 ⁿ≤-100，a_n与a_n+1间斜率K_n ⁿ⁺¹≥100；其中，a₁～a_n+1均为矿山压力数据；

将分割得到的多个小区间中存在极大值大于等于5000kN的小区间作为生产区间，其他小区间作为非生产区间；

依次判断各生产区间是否存在极大值大于等于11000kN，是，将该生产区间作为疑似来压区间，否则，将该生产区间作为非来压小区间，并将非生产区间作为非来压小区间；

判断是否有连续的个疑似来压区间，有，将连续的疑似来压区间作为连续来压小区间，非连续疑似来压区间作为非来压小区间；

从矿山压力数据中提取支架工作阻力，计算连续来压小区间的支架工作阻力的平均值计算支架工作阻力平均值的均方差σ_p；判断是否成立，是，连续来压小区间为来压区间，否则，连续来压小区间为非来压小区间，以时间为判据分别汇总并保存来压区间及非来压小区间，其中，P_max为支架额定工作阻力；将来压区间和非来压小区间作为目标数据发送给数据分析模块。

3.根据权利要求1所述的基于时间加权的矿山压力数据处理系统，其特征在于，所述支架时间加权平均工作阻力采用如下公式计算：

${\stackrel{\‾}{P}}_{\[d\]}^{\[T\]}=\frac{P_1^{\[d\]}\×\frac{t_2-t_1}{2}+P_M^{\[d\]}\×\frac{t_M-t_{M-1}}{2}+\underset{m=2}{\overset{M-1}{\Σ}}{P}_m^{\[d\]}\×(\frac{t_{m+1}+t_m}{2}-\frac{t_m+t_{m-1}}{2})}{t_M-t_1}$

其中：为支架时间加权平均工作阻力，kN，为第m个支架工作阻力，kN，t_m为第m个支架工作阻力采样时间，m＝1，2，…，M，M为支架工作阻力记录总数；

所述支架时间加权工作阻力区间分布频率采用如下方法计算：

当第1个和最后1个支架工作阻力均不属于第j个压力区间时，第j个压力区间的支架时间加权工作阻力区间分布频率K^J的计算公式如下：

$K^J=\frac{\underset{m=n^J}{\overset{M^J}{\Σ}}(\frac{t_{m+1}+t_m}{2}-\frac{t_m+t_{m-1}}{2})}{t_M-t_1}$

其中，为第j个压力区间中第1个记录时间，为第j个压力区间中最后1个记录时间，j＝1，2，…，D，D为压力区间即来压小区间和非来压小区间总数；

当第1个记录工作阻力属于第j个压力区间而最后1个记录工作阻力不属于第j个压力区间时，第j个压力区间的支架时间加权工作阻力区间分布频率K^J的计算公式如下：

$K^J=\frac{\frac{t_2-t_1}{2}+\underset{m=2}{\overset{M^J}{\Σ}}(\frac{t_{m+1}+t_m}{2}-\frac{t_m+t_{m-1}}{2})}{t_M-t_1}$

当第1个记录工作阻力不属于第j个压力区间而最后1个记录工作阻力属于第j个压力区间时，第j个压力区间的支架时间加权工作阻力区间分布频率K^J的计算公式如下：

$K^J=\frac{\frac{t_M-t_{M-1}}{2}+\underset{m=n^J}{\overset{M-1}{\Σ}}(\frac{t_{m+1}+t_m}{2}-\frac{t_m+t_{m-1}}{2})}{t_M-t_1}$

当第1个和最后1个记录工作阻力均属于第j个压力区间时，第j个压力区间的支架时间加权工作阻力区间分布频率K^J的计算公式如下：

$K^J=\frac{\frac{t_2-t_1}{2}+\frac{t_M-t_{M-1}}{2}+\underset{m=2}{\overset{M-1}{\Σ}}(\frac{t_{m+1}+t_m}{2}-\frac{t_m+t_{m-1}}{2})}{t_M-t_1}.$

4.根据权利要求2所述的基于时间加权的矿山压力数据处理系统，其特征在于，所述从矿山压力数据中提取支架工作阻力的方法为：来压小区间的支架工作阻力为来压小区间内大于等于支架额定工作阻力且在10个采样点范围内斜率变化小于阈值的矿山压力数据；非来压小区间的支架工作阻力为非来压小区间后端10个采样点范围内斜率变化小于阈值的矿山压力数据。

5.一种基于时间加权的矿山压力数据处理方法，利用权利要求1所述的基于时间加权的矿山压力数据处理系统实现，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：登陆模块获取用户登录名和登录密码，并判断用户登录名和登录密码是否匹配，是，向数据存储模块发送登陆成功消息，执行步骤2，否则，提示用户登录失败；

步骤2：数据存储模块接收登陆成功消息，并将存储的矿山压力数据发送给数据分割模块，将矿山数据即矿山开切眼宽度、采煤机滚筒截深、连续来压循环数和支架额定工作阻力发送给数据分析模块；

步骤3：数据分割模块依次读取矿山压力数据，将矿山压力数据筛选分割成目标数据后，发送给数据分析模块；

步骤4：数据分析模块根据目标数据和矿山数据，计算初次来压步距、周期来压步距、初次来压强度、周期来压强度、支架初撑力均值、支架工作阻力均值、支架时间加权平均工作阻力、支架初撑力区间分布频率、支架工作阻力区间分布频率和支架时间加权工作阻力区间分布频率，将计算结果发送给数据输出模块；

步骤5：数据输出模块接收数据分析模块的计算结果，将计算结果显示并存储到用户选择的存储地址。

6.根据权利要求5所述的基于时间加权的矿山压力数据处理方法，其特征在于，所述步骤3具体包括如下步骤：

步骤3-1：数据分割模块依次读取矿山压力数据，计算矿山压力数据两两间斜率，根据斜率及压力大小，将矿山压力数据分割为满足条件1的多个小区间，所述条件1为：本区间上一区间倒数第二个压力数据为a₀，本区间下一区间第二个压力数据为a_n+1，满足a₁≤50kN，a₀与a₁间斜率K₀ ¹≤-100，a₁与a₂间斜率K₁ ²≥100，a_n≤50kN，a_n-1与a_n间斜率K_n-1 ⁿ≤-100，a_n与a_n+1间斜率K_n ⁿ⁺¹≥100；

步骤3-2：数据分割模块将分割得到的多个小区间中存在极大值大于等于5000kN的小区间作为生产区间，其他小区间作为非生产区间；

步骤3-3：数据分割模块依次判断各生产区间是否存在极大值大于等于11000kN，是，将该生产区间作为疑似来压区间，否则，将该生产区间作为非来压小区间，并将非生产区间作为非来压小区间；

步骤3-4：数据分割模块判断是否有连续的个疑似来压区间，有，将连续的疑似来压区间作为连续来压小区间，非连续疑似来压区间作为非来压小区间；

步骤3-5：数据分割模块从矿山压力数据中提取支架工作阻力，计算连续来压小区间的支架工作阻力的平均值

步骤3-6：数据分割模块计算支架工作阻力平均值的均方差σ_p；

步骤3-7：数据分割模块判断是否成立，是，连续来压小区间为来压区间，否则，连续来压小区间为非来压小区间，以时间为判据分别汇总并保存来压区间及非来压小区间，其中，P_max为支架额定工作阻力；

步骤3-8：数据分割模块将来压区间和非来压小区间作为目标数据发送给数据分析模块。

7.根据权利要求5所述的基于时间加权的矿山压力数据处理方法，其特征在于，所述支架时间加权平均工作阻力采用如下公式计算：

${\stackrel{\‾}{P}}_{\[d\]}^{\[T\]}=\frac{P_1^{\[d\]}\×\frac{t_2-t_1}{2}+P_M^{\[d\]}\×\frac{t_M-t_{M-1}}{2}+\underset{m=2}{\overset{M-1}{\Σ}}{P}_m^{\[d\]}\×(\frac{t_{m+1}+t_m}{2}-\frac{t_m+t_{m-1}}{2})}{t_M-t_1}$

其中：为支架时间加权平均工作阻力，kN；为第m个支架工作阻力，kN，

M为支架工作阻力记录总数，t_m为第m个支架工作阻力采样时间，m＝1，2，…，M；

所述支架时间加权工作阻力区间分布频率采用如下方法计算：

当第1个和最后1个支架工作阻力均不属于第j个压力区间时，第j个压力区间的支架时间加权工作阻力区间分布频率K^J的计算公式如下：

$K^J=\frac{\underset{m=n^J}{\overset{M^J}{\Σ}}(\frac{t_{m+1}+t_m}{2}-\frac{t_m+t_{m-1}}{2})}{t_M-t_1}$

其中，为第j个压力区间中第1个记录时间，为第j个压力区间中最后1个记录时间，j＝1，2，…，D，D为压力区间即来压小区间和非来压小区间总数；

当第1个记录工作阻力属于第j个压力区间而最后1个记录工作阻力不属于第j个压力区间时，第j个压力区间的支架时间加权工作阻力区间分布频率K^J的计算公式如下：

$K^J=\frac{\frac{t_2-t_1}{2}+\underset{m=2}{\overset{M^J}{\Σ}}(\frac{t_{m+1}+t_m}{2}-\frac{t_m+t_{m-1}}{2})}{t_M-t_1}$

当第1个记录工作阻力不属于第j个压力区间而最后1个记录工作阻力属于第j个压力区间时，第j个压力区间的支架时间加权工作阻力区间分布频率K^J的计算公式如下：

$K^J=\frac{\frac{t_M-t_{M-1}}{2}+\underset{m=n^J}{\overset{M-1}{\Σ}}(\frac{t_{m+1}+t_m}{2}-\frac{t_m+t_{m-1}}{2})}{t_M-t_1}$

当第1个和最后1个记录工作阻力均属于第j个压力区间时，第j个压力区间的支架时间加权工作阻力区间分布频率K^J的计算公式如下：

$K^J=\frac{\frac{t_2-t_1}{2}+\frac{t_M-t_{M-1}}{2}+\underset{m=2}{\overset{M-1}{\Σ}}(\frac{t_{m+1}+t_m}{2}-\frac{t_m+t_{m-1}}{2})}{t_M-t_1}.$