CN111427879A - 液压支架载荷缺失数据的修复方法、存储介质和电子设备 - Google Patents

液压支架载荷缺失数据的修复方法、存储介质和电子设备 Download PDF

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CN111427879A CN202010213621.3A CN202010213621A CN111427879A CN 111427879 A CN111427879 A CN 111427879A CN 202010213621 A CN202010213621 A CN 202010213621A CN 111427879 A CN111427879 A CN 111427879A
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Abstract

本发明提供一种液压支架载荷缺失数据的修复方法、存储介质和电子设备，其中方法包括：数据采集步骤：实时获取每一液压支架的载荷信息，所述载荷信息包括载荷数据以及所述载荷数据的采样时间；数据分析步骤：对于每一液压支架的载荷信息，获取相邻两载荷数据的采样时间的间隔，若所述间隔大于设定阈值，则判定所述相邻两载荷数据之间存在缺失数据；若所有相邻两载荷数据的采样时间的间隔均小于或等于所述设定阈值，则判定载荷数据为完整的；数据修复步骤：利用完整的载荷数据对缺失数据进行修复。以上方案能够保证液压支架载荷数据的完整性，降低液压支架工作阻力的分析误差，提高采煤工作面矿压分析的准确性，更加真实的反映顶板矿压显现规律。

Description

液压支架载荷缺失数据的修复方法、存储介质和电子设备
技术领域
本发明涉及煤矿开采设备技术领域，尤其涉及到一种液压支架载荷缺失数据的修复方法、存储介质和电子设备。
背景技术
液压支架是煤矿开采过程中所必须的装置，液压支架包括至少一排立柱，每排包括两根立柱，同一时间每根立柱的载荷的总和，即为液压支架的载荷。液压支架载荷是判断顶板来压最重要、最直接的指标，准确、连续的液压支架载荷是分析顶板来压规律的基础。液压支架工作时，同一排的两根立柱的受力情况相同，每排选取一根立柱，分别绘制每根所选立柱的载荷数据与时间关系曲线，将同一时间每根所选立柱的载荷数据进行数学运算，即可得到液压支架载荷数据与时间的关系曲线。
液压支架立柱载荷的监测是通过设置在立柱上的压力监测传感器来获取的，然而监测传感器由于现场维护、传感器故障等原因，可能导致监测传感器的数据缺失进而导致液压支架载荷数据时，如不及时进行有效的数据恢复，则会影响工作面矿压数据的分析准确性，进而干扰采煤循环的工作进程。
发明内容
本发明实施例旨在提供一种液压支架载荷缺失数据的修复方法、存储介质和设备，以解决现有技术中立柱载荷监测数据丢失的问题。
为此，本发明提供一种液压支架载荷缺失数据的修复方法，包括：
数据采集步骤：实时获取每一液压支架的载荷信息，所述载荷信息包括载荷数据以及所述载荷数据的采样时间；
数据分析步骤：对于每一液压支架的载荷信息，获取相邻两载荷数据的采样时间的间隔，若所述间隔大于设定阈值，则判定所述相邻两载荷数据之间存在缺失数据；若所有相邻两载荷数据的采样时间的间隔均小于或等于所述设定阈值，则判定载荷数据为完整的；
数据修复步骤：利用完整的载荷数据对缺失数据进行修复。
可选地，上述的液压支架载荷缺失数据的修复方法，所述数据修复步骤中：
将存在缺失数据的液压支架标识为第一液压支架，将具有完整载荷数据的液压支架标识为第二液压支架；
确定所述第一液压支架中缺失数据所对应的采样时间节点；从所述第二液压支架中筛选出符合预设条件的目标液压支架；
根据所述目标液压支架在各个采样时间节点上的载荷数据得到所述第一液压支架缺失的载荷数据。
可选地，上述的液压支架载荷缺失数据的修复方法，所述数据修复步骤中，所述从所述第二液压支架中筛选出符合预设条件的目标液压支架，包括：
获取所述第一液压支架的第一序号标识，选择所述第二液压支架中与所述第一序号标识最接近的液压支架作为所述目标液压支架。
可选地，上述的液压支架载荷缺失数据的修复方法，所述数据修复步骤中，所述根据所述目标液压支架在各个采样时间节点上的载荷数据得到所述第一液压支架缺失的载荷数据，包括：
确定所述第一液压支架中缺失数据对应的起始时间节点和结束时间节点；
根据所述目标液压支架在所述起始时间节点至所述结束时间节点之间的载荷数据得到所述第一液压支架的缺失数据。
可选地，上述的液压支架载荷缺失数据的修复方法，所述数据修复步骤中，根据所述目标液压支架在所述起始时间节点至所述结束时间节点之间的载荷数据得到所述第一液压支架的缺失数据，包括：
将所述目标液压支架在所述起始时间节点至所述结束时间节点之间的载荷数据按照采样时间间隔依次填充至所述第一液压支架的缺失数据的采样时间节点中。
可选地，上述的液压支架载荷缺失数据的修复方法，所述数据修复步骤中，所述根据所述目标液压支架在各个采样时间节点上的载荷数据得到所述第一液压支架缺失的载荷数据，包括：
确定所述第一液压支架中缺失数据对应的起始时间节点和结束时间节点，以及所述起始时间节点前一采样时间节点采集到的第一载荷数据，所述结束时间节点的后一采样时间节点采集到的第二载荷数据；
根据所述目标液压支架在所述起始时间节点的前一采样时间节点至所述结束时间节点的后一采样时间节点之间的液压支架载荷数据，构建回归拟合函数；
根据所述回归拟合函数、所述第一载荷数据和所述第二载荷数据得到所述第一液压支架的缺失数据。
本发明还提供一种存储介质，所述存储介质中存储有程序指令，计算机读取所述程序指令后执行以上任一项所述的液压支架载荷缺失数据的修复方法。
本发明还提供一种电子设备，包括至少一个处理器和至少一个存储器，其中，至少一个所述存储器中存储有程序指令，至少一个所述处理器读取所述程序指令后执行以上任一项所述的液压支架载荷缺失数据的修复方法。
与现有技术相比，本发明提供的液压支架载荷缺失数据的修复方法、存储介质和电子设备，能够根据载荷数据的采样时间的时间差识别出存在缺失数据的液压支架载荷信息，利用完整载荷数据对液压支架的缺失数据进行修复，从而保证液压支架载荷数据的完整性，降低液压支架工作阻力的分析误差，提高采煤工作面矿压分析的准确性，能够更加真实的反映顶板矿压显现规律。
附图说明
图1为本发明一个实施例所述液压支架载荷缺失数据的修复方法的流程图；
图2为本发明另一个实施例所述液压支架载荷缺失数据的修复方法的流程图；
图3为本发明一个实施例所述液压支架工作阻力缺失数据修复的示例示意图；
图4为本发明一个实施例所述电子设备的硬件连接关系示意图。
具体实施方式
下面将结合附图进一步说明本发明实施例。在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明的简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或组件必需具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个组件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本发明提供的以下实施例中的各个技术方案，除非彼此之间相互矛盾，否则不同技术方案之间可以相互组合，不同方案中的技术特征可以相互替换。
实施例1
本实施例提供一种液压支架载荷缺失数据的修复方法，其可应用于液压监控系统中，液压监控系统能够与每一液压支架控制器通信连接，获取液压支架控制器发送的载荷信息，如图1所示，包括：
S101：数据采集步骤：实时获取每一液压支架的载荷信息，所述载荷信息包括载荷数据以及所述载荷数据的采样时间。每一液压支架的载荷信息可以通过设置于各个立柱上的压力监测传感器的监测数据合成后得到。每一液压支架的控制器能够实时地得到其对应的载荷信息。
S102：数据分析步骤：对于每一液压支架的载荷信息，获取相邻两载荷数据的采样时间的间隔，若所述间隔大于设定阈值，则判定所述相邻两载荷数据之间存在缺失数据；若所有相邻两载荷数据的采样时间的间隔均小于或等于所述设定阈值，则判定载荷数据为完整的。在具体的应用场景中，可对指定时间段内的液压支架的载荷数据的连续性进行验证，由于是按照预定频率对液压支架载荷数据进行采集的，故两个相邻液压支架载荷数据的采样时间的间隔应符合一定的时长要求，进而在本方案中，可基于同一液压支架中两个相邻液压支架载荷数据的时间间隔，判定识别出存在数据缺失的液压支架以及数据完整的液压支架。以上方案中，设定阈值可以选择采样周期的1.2-1.5倍。
S103：数据修复步骤：利用完整的载荷数据对缺失数据进行修复。不同的液压支架之间的载荷数据会存在相应的关联，例如相邻两个液压支架在执行相同动作时、相同的时间节点时的载荷数据相接近，因此可采完整的载荷数据直接或经计算后对缺失的载荷数据进行补充。
以上方案中，能够根据载荷数据的采样时间的时间差识别出存在缺失数据的液压支架载荷信息，利用完整载荷数据对液压支架的缺失数据进行修复，从而保证液压支架载荷数据的完整性，降低液压支架工作阻力的分析误差，提高采煤工作面矿压分析的准确性，能够更加真实的反映顶板矿压显现规律。
另外，以上方案中，在所述步骤S103中，具体包括：将存在缺失数据的液压支架标识为第一液压支架，将具有完整载荷数据的液压支架标识为第二液压支架；确定所述第一液压支架中缺失数据所对应的采样时间节点；从所述第二液压支架中筛选出符合预设条件的目标液压支架；根据所述目标液压支架在各个采样时间节点上的载荷数据得到所述第一液压支架缺失的载荷数据。其中，预设条件可以根据如下情景进行选择：
例如，确定第一液压支架的其他载荷数据与第二液压支架其他载荷数据的一致性，选择具有最高一致性的第二液压支架作为目标液压支架。或者，选择与第一液压支架的工作位置具有最高一致性的第二液压支架作为目标支架。本实施例中，可以通过如下方式获取：
获取所述第一液压支架的第一序号标识，选择所述第二液压支架中与所述第一序号标识最接近的液压支架作为所述目标液压支架。每一个液压支架都有自己的序号标识，用于将不同的液压支架进行区分，本方案中，相邻的液压支架的序号标识也是相邻的，由于电液控制系统相邻液压支架之间的顶板受力情况相近，故相邻液压支架之间的液压支架载荷数据的趋势变化应比较相似，进而如果与第一液压之间相邻的液压支架具有完整的载荷数据，可直接采用相邻液压支架作为目标液压支架，否则选择具有完整载荷数据且与第一液压支架距离最近的液压支架作为目标液压支架。优选地，其可通过如下方式获取缺失数据：
SA1：确定所述第一液压支架中缺失数据对应的起始时间节点和结束时间节点。起始时间节点和结束时间节点均为应当采集到载荷数据的时间节点，此时若没有收到载荷数据，则可认定数据缺失。
SA2：根据所述目标液压支架在所述起始时间节点至所述结束时间节点之间的载荷数据得到所述第一液压支架的缺失数据。
也即，利用完整载荷数据的变化规律，推算缺失数据，进而将缺失数据补充完整。
具体地，可以通过如下两种方式实现：
方式一：
SB1：确定所述第一液压支架中缺失数据对应的起始时间节点和结束时间节点，以及所述起始时间节点前一采样时间节点采集到的第一载荷数据，所述结束时间节点的后一采样时间节点采集到的第二载荷数据；
SB2：根据所述目标液压支架在所述起始时间节点的前一采样时间节点至所述结束时间节点的后一采样时间节点之间的液压支架载荷数据，构建回归拟合函数；
SB3：根据所述回归拟合函数、所述第一载荷数据和所述第二载荷数据得到所述第一液压支架的缺失数据。
也即，根据完整载荷数据中缺失数据采样时间节点及前后相邻的采样时间节点得到的载荷数据拟合出的回归函数，其可适用于第一液压支架中，也即第一液压支架中缺失数据与其相邻的前后采样时间采样得到的载荷数据也应符合相同的回归拟合关系，进而可以推算出缺失的载荷数据。
方式二：
SC1：将所述目标液压支架在所述起始时间节点至所述结束时间节点之间的载荷数据按照采样时间间隔依次填充至所述第一液压支架的缺失数据的采样时间节点中。也即，可以直接将目标液压支架中相同采样时间节点的载荷数据补充至第一液压支架中，以补充缺失的载荷数据。
图2所示为液压支架载荷缺失数据的修复方法的一种具体实现过程的流程图，其包括：
S201：实时获取各个液压支架的载荷数据，并以时间为横坐标，液压支架的载荷数据为纵坐标，绘制各个液压支架对应的液压支架载荷与时间关系曲线。确定各个液压支架的液压支架载荷数据的目的是对缺失数据的识别检测，在具体的应用场景中，可实时获取到各个液压支架对应的液压支架载荷数据，每个液压支架对应各个液压支架载荷数据的采样时刻应大抵一致。为了更加直观的显示液压支架载荷随时间的变化趋势，可根据获取到的液压支架载荷数据以及对应的数据获取时间实时构建支架载荷与时间的关系曲线。
202：根据液压支架载荷与时间关系曲线确定在预设时间段内各个相邻液压支架载荷的时间间隔。参考图3，若将2019/09/02-10:00到2019/09/0216:00这之间的6个小时设定为预设时间段，可根据在这一预设时间段中70号液压支架采集到的液压支架载荷数据，构建得到对应的液压支架载荷与时间关系曲线，如确定在这一预设时间段中，采集到A、B、C、D四个液压支架载荷，则可分别计算A-B、B-C、C-D各自对应的时间间隔。
203：若在同一液压支架载荷与时间关系曲线中，存在时间间隔大于预设阈值的相邻液载荷数据，则将其标识为第一液压支架，第一液压支架存在缺失数据。其中，预设阈值可根据数据采集的周期进行设定，如设定采集周期为20分钟，则可根据采样周期加上适当的误差允许时间作为最终设定的预设阈值，如可设定预设阈值为30分钟，当判定在同一液压支架载荷与时间关系曲线中存在两个相邻液压支架载荷数据的时间差大于30分钟，则说明中间数据存在丢失，进而可将对应的液压支架标记为待进行数据恢复的第一液压支架。
S204：若在同一液压支架载荷与时间关系曲线中，不存在时间间隔大于预设阈值的相邻载荷数据，则将液压支架标识为第二液压支架，第二液压支架具有完整的载荷数据。若判定在同一液压支架载荷与时间关系曲线中任意两个相邻液压支架载荷数据的时间差均小于30分钟，则说明不存在数据丢失，进而可将对应的液压支架标记为具有完整载荷数据的第二液压支架。
205：确定第一液压支架中缺失数据所对应的采样时间节点。在确定出第一液压支架后，可根据采样周期，在时间差大于预设阈值的相邻液压支架载荷之间，确定一个或多个缺失数据的采样时间点。例如，若采样周期为20分钟，而确定两个相邻液压支架载荷之间的时间差为60分钟，则可基于前一数据正常的采样时间点，依次累加采样周期，确定出两个相邻液压支架载荷之间存在数据缺失的各个采样时间点。
206：从第二液压支架中筛选出符合预设条件的目标液压支架。优选地，获取第一液压支架对应的序号标识；若确定第二液压支架中存在比序号标识大一号的液压支架，则将液压支架确定为目标液压支架；若确定第二液压支架中不存在比序号标识大一号的液压支架，则将与序号标识最接近的第二液压支架确定为目标液压支架。在具体的应用场景中，对于n号第一液压支架，可参考n-1号和n+1号两个相邻第二液压支架来修复，为了对缺失数据进行更精准的修复，优先选择n+1号支架数据。
207：根据目标液压支架在各个采样时间节点上的载荷数据得到第一液压支架缺失的载荷数据。为了计算出第一液压支架缺失的目标液压支架载荷数据，可以通过确定第一液压支架中缺失数据对应的起始时间节点和结束时间节点；利用目标液压支架在起始时间节点的前一采样时间节点至结束时间节点的后一采样时间点之间的液压支架载荷数据，构建回归拟合函数；依据回归拟合函数，计算得到第一液压支架在各个采样时间节点处的目标液压支架载荷数据。例如，确定数据缺失的起始时间为Ts和结束时间Te，则可对Ts-1至Te+1时间段内数据完整的支架数据进行幂函数拟合，得到回归拟合公式y＝axb+c，其中y为目标液压支架载荷数据，x为缺失数据的时间，Ts-1为目标液压支架在起始时间节点的前一采样时间节点，Te+1为目标液压支架在结束时间节点的后一采样时间节点。为了直观显示液压支架载荷数据的修复结果，并且便于对修复结果进行验证，其还可以包括：将所述目标液压支架载荷数据按照预设时间间隔填充至所述第一液压支架的缺失数据中；利用目标液压支架载荷数据及对应的采样时间节点更新液压支架载荷与时间关系曲线；输出更新后的液压支架载荷与时间关系曲线。例如，通过数据幂拟合得到的回归拟合公式为y＝29.602x0.0494，预设时间间隔为5分钟，若设定初始时间为15秒，则后续在15秒的基础上，以5分钟为即300秒为间隔将x代入公式，计算得到各个采样时间节点对应的目标液压支架载荷数据，然后更新绘制液压支架载荷与时间关系曲线并输出。
通过上述液压支架工作阻力缺失数据的修复方法，可根据预设时间段内各个相邻液压支架载荷的时间差与预设阈值的对比结果，识别出存在数据缺失的第一液压支架和数据完整的第二液压支架，再从第二液压支架中筛选出最适合修复第一液压支架中缺失数据的目标液压支架，之后利用目标液压支架中的液压支架载荷数据构建回归拟合函数，利用回归拟合函数计算出各个时间节点上缺失的目标液压支架载荷数据。能够对缺失数据进行及时修复，从而确保液压支架载荷数据的完整性，降低液压支架工作阻力的分析误差，提高采煤工作面矿压分析的准确性，能够更加真实的反映顶板矿压显现规律，从而也能提高煤矿开采的安全性。
实施例2
本实施例提供一种存储介质，所述存储介质中存储有程序指令，计算机读取所述程序指令后执行实施例1中任一方案所述的液压支架载荷缺失数据的修复方法。
实施例3
本实施例提供一种电子设备，如图4所示，包括至少一个处理器101和至少一个存储器102，至少一个所述存储器102中存储有指令信息，至少一个所述处理器101读取所述程序指令后可执行实施例1中任一方案所述的液压支架载荷缺失数据的修复方法。
上述装置还可以包括：输入装置103和输出装置104。处理器101、存储器102、输入装置103和输出装置104可以通过总线或者其他方式连接。上述产品可执行本申请实施例所提供的方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。未在本实施例中详尽描述的技术细节，可参见本申请实施例1所提供的方法。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种液压支架载荷缺失数据的修复方法，其特征在于，包括：
数据采集步骤：实时获取每一液压支架的载荷信息，所述载荷信息包括载荷数据以及所述载荷数据的采样时间；
数据分析步骤：对于每一液压支架的载荷信息，获取相邻两载荷数据的采样时间的间隔，若所述间隔大于设定阈值，则判定所述相邻两载荷数据之间存在缺失数据；若所有相邻两载荷数据的采样时间的间隔均小于或等于所述设定阈值，则判定载荷数据为完整的；
数据修复步骤：利用完整的载荷数据对缺失数据进行修复。
2.根据权利要求1所述的液压支架载荷缺失数据的修复方法，其特征在于，所述数据修复步骤中：
将存在缺失数据的液压支架标识为第一液压支架，将具有完整载荷数据的液压支架标识为第二液压支架；
确定所述第一液压支架中缺失数据所对应的采样时间节点；从所述第二液压支架中筛选出符合预设条件的目标液压支架；
根据所述目标液压支架在各个采样时间节点上的载荷数据得到所述第一液压支架缺失的载荷数据。
3.根据权利要求2所述的液压支架载荷缺失数据的修复方法，其特征在于，所述数据修复步骤中，所述从所述第二液压支架中筛选出符合预设条件的目标液压支架，包括：
获取所述第一液压支架的第一序号标识，选择所述第二液压支架中与所述第一序号标识最接近的液压支架作为所述目标液压支架。
4.根据权利要求2所述的液压支架载荷缺失数据的修复方法，其特征在于，所述数据修复步骤中，所述根据所述目标液压支架在各个采样时间节点上的载荷数据得到所述第一液压支架缺失的载荷数据，包括：
确定所述第一液压支架中缺失数据对应的起始时间节点和结束时间节点；
根据所述目标液压支架在所述起始时间节点至所述结束时间节点之间的载荷数据得到所述第一液压支架的缺失数据。
5.根据权利要求4所述的液压支架载荷缺失数据的修复方法，其特征在于，所述数据修复步骤中，根据所述目标液压支架在所述起始时间节点至所述结束时间节点之间的载荷数据得到所述第一液压支架的缺失数据，包括：
将所述目标液压支架在所述起始时间节点至所述结束时间节点之间的载荷数据按照采样时间间隔依次填充至所述第一液压支架的缺失数据的采样时间节点中。
6.根据权利要求2所述的液压支架载荷缺失数据的修复方法，其特征在于，所述数据修复步骤中，所述根据所述目标液压支架在各个采样时间节点上的载荷数据得到所述第一液压支架缺失的载荷数据，包括：
确定所述第一液压支架中缺失数据对应的起始时间节点和结束时间节点，以及所述起始时间节点前一采样时间节点采集到的第一载荷数据，所述结束时间节点的后一采样时间节点采集到的第二载荷数据；
根据所述目标液压支架在所述起始时间节点的前一采样时间节点至所述结束时间节点的后一采样时间节点之间的液压支架载荷数据，构建回归拟合函数；
根据所述回归拟合函数、所述第一载荷数据和所述第二载荷数据得到所述第一液压支架的缺失数据。
7.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质中存储有程序指令，计算机读取所述程序指令后执行权利要求1-6任一项所述的液压支架载荷缺失数据的修复方法。
8.一种电子设备，其特征在于，包括至少一个处理器和至少一个存储器，至少一个所述存储器中存储有程序指令，至少一个所述处理器读取所述程序指令后执行权利要求1-6任一项所述的液压支架载荷缺失数据的修复方法。
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