CN112001982A - 基于煤层数字化模型ct剖切的采煤机智能截割方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于煤层数字化模型CT剖切的采煤机智能截割方法及系统，属于煤炭智能开采技术领域。所述方法根据截割计划对待开采工作面的煤层数字化模型进行剖切，然后根据煤层数字化模型剖切面及综采机械自动化控制要求优化采煤机截割路径及参数，控制采煤机按照规划的截割路径回采煤层；其中，将综采机械、采煤工艺和煤层地质结合，实现基于煤层数字化模型CT剖切的采煤机智能截割方法。本发明还公开了对应煤机智能截割系统，通过该系统使用该方法，能实现综采机械的精准控制，提高智能开采对不同地质条件的适应性及稳定性。

Description

基于煤层数字化模型CT剖切的采煤机智能截割方法及系统

技术领域

本发明属于煤炭智能开采技术领域，涉及基于煤层数字化模型CT剖切的采煤机智能截割方法及系统。

背景技术

受煤矿安全管理、技术经济及用工等多方因素影响，煤炭智能开采已经成为煤炭工业技术革命和转型升级的必然趋势。当前，在地质条件简单的回采工作面初步实现了基于“液压支架自动跟机+采煤机记忆截割+视频监控远程干预控制”的智能开采系统。该方法主要存在以下两个问题：

(1)该系统地质适应性不足，一般只适用于无复杂构造、煤厚稳定、近水平煤层等地质条件简单的工作面；

(2)该系统整体智能化水平不足，存在着综采机械远程干预控制频繁、采煤机记忆截割应用率低等问题。

当前的智能开采系统仅融合了综采机械和采煤工艺两个要素，而地质要素还未融合到智能开采体系中或融合程度不高，由此造成了智能开采系统的地质适应性及稳定性不足。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供基于煤层数字化模型CT剖切的采煤机智能截割方法及系统，提高智能开采技术对不同地质条件的适应性及稳定性。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

本发明公开了基于煤层数字化模型CT剖切的采煤机智能截割方法，根据截割计划对待开采工作面的煤层数字化模型进行剖切，然后根据煤层数字化模型剖切面及综采机械自动化控制要求优化采煤机截割路径及参数，控制采煤机按照截割计划的截割路径回采煤层。

优选地，所述基于煤层数字化模型CT剖切的采煤机智能截割方法具体包括以下操作：

设定工作面长度和宽度方向的网格步长，在二维平面上对煤层进行网格划分，得到二维平面网格、煤层顶板网格和煤层底板网格；

将截割计划的路线投影到所得二维平面网格的网格平面上，分别离散出有限个线段，确定各线段与网格平面中网格线交点的平面坐标，得到计划截割的路线在二维平面网格上的投影点序列；

对所得投影点序列中的一个投影点，分别在煤层顶板网格和煤层底板网格中搜索到该投影点二维平面距离最近的网格点，并取该网格点的煤层顶板标高作为投影点处的煤层顶板标高值、取该网格点的煤层底板标高作为投影点处的煤层底板标高值，得到煤层顶板点和煤层底板点；对投影点序列中的每一个投影点执行前述步骤，得到煤层顶板点序列和煤层底板点序列；顺序连接煤层顶板点序列得到顶板界面曲线，顺序连接煤层底板点序列得到底板界面曲线，所述顶板界面曲线和底板界面曲线构成待截割的煤层剖面数字化模型；

根据所得待截割的煤层剖面数字化模型优化采煤机自动化截割控制参数；

采煤集中控制中心将所述的优化采煤机自动化截割控制参数发送至工作面综采机械，实现采煤机按照截割计划的路线截割煤层。

进一步优选地，得到截割计划的路径在二维平面网格上的投影点序列具体包括：

将计划截割路线投影到二维平面网格的网格平面上，并将投影曲线离散成n条线段，其中，n值越大，则线段连接成折线越逼近投影曲线；

对于其中第i条线段，两端点坐标分别为(x_i,y_i)和(x_i+1,y_i+1)，计算两点之间的直线方程y＝k_i x+b_i，x∈[min(x_i,x_i+1),max(x_i,x_i+1)]，其中

计算直线方程y＝k_i x+b_i在区间x∈[min(x_i,x_i+1),max(x_i,x_i+1)]与网格线之间的交点；其中，k_i为第i段线段所在直线的斜率和b_i为第i段线段所在直线的截距；

对n条线段执行上述两个步骤，得到计划截割的路径在二维平面网格上的投影点序列。

进一步优选地，按投影点序列中各点对应的煤层顶底板标高值通过以下步骤得到：

对于第j个投影点(x_j,y_j)，设定邻域参数r，分别搜索煤层顶板网格和煤层底板网格点平面坐标落在邻域区域{x_j+r<x<x_j+r,y_j+r<y<y_j+r}内的所有点；

确定第j个投影点(x_j,y_j)对应的煤层顶板标高z_1i和煤层底板标高z_2i。

进一步优选地，所述第j个投影点(x_j,y_j)对应的煤层顶板标高z_1i和煤层底板标高z_2i，按照最近距离法确定：

即取邻域内到投影点二维平面网格距离最近的网格点所对应的煤层顶板标高值z_1i和煤层底板标高z_2i，作为该投影点对应的煤层顶板控制点(x_j,y_j,z_1i)和煤层底板控制点(x_j,y_j,z_2i)。

进一步优选地，所述第j个投影点(x_j,y_j)对应的煤层顶板标高z_1i和煤层底板标高z_2i，按照距离加权法确定：

即计算邻域内各网格点到投影点(x_j,y_j)的平面距离，根据平面距离倒数分配煤层顶板标高值权重和煤层底板标高权重，加权计算投影点(x_j,y_j)对应的煤层顶板标高值z_1i和煤层底板标高z_2i，计算公式如下：

式中，z_顶m为邻域第m个网格点对应的煤层顶板标高、z_顶m为邻域第m个网格点对应的煤层底板标高，w_m为邻域第m个网格点对应的加权权重，其中w_m计算公式为：

其中，l_m为第m个网格点到投影点(x_j,y_j)的平面距离，M为投影点(x_j,y_j)邻域内的总网格点数。

进一步优选地，采煤机自动化截割控制参数包括以下参数：

采煤机的相对液压支架位置、绝对位置、牵引速度和机身倾角；截割电机的截割电流和截割温度；牵引电机的牵引电机电流；摇臂的摇臂倾角；变频器的变频器温度和变频器是否故障。

本发明公开了基于煤层数字化模型CT剖切的基采煤机智能截割系统，包括煤层数字化模型CT剖切系统、采煤机自动化截割控制参数优化系统、采煤集中控制系统和采煤机；

所述煤层数字化模型CT剖切系统用于根据计划截割路线剖切煤层得到截割路径对应的煤层剖切面，其中，煤层剖切面具体包括煤层顶板界线曲线和煤层底板界线曲线；

所述采煤机截割控制参数优化系统用于接收所述煤层数字化模型CT剖切系统采集到的煤层剖切面对采煤机智能截割系统的控制参数实施优化；

所述采煤集中控制系统用于向综采机械控制下发命令、接收综采机械的状态参数、数据综合存储与处理、采场实时监测、采场虚拟现实显示的功能，能够根据优化的控制参数对采煤机实施操作；

所述采煤机具有高精度定位、摇臂调高、机身倾角控制、牵引速度控制及状态感知与反馈功能，按照所述系统规划的截割路径回采煤层。

优选地，所述对采煤机智能截割系统中优化控制参数的操作装置具体包括：采煤机、截割电机、牵引电机、摇臂和变频器。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明公开了基于煤层数字化模型CT剖切的采煤机智能截割方法，是基于煤层数字化模型CT剖切的采煤机智能截割方法，本发明通过将工作面综采机械、采煤工艺和煤层地质结合，实现基于煤层数字化模型CT剖切的采煤机智能截割方法。该方法能实现综采机械的精准控制，提高智能开采对不同地质条件的适应性。

本发明提供的高精度煤层数字化模型的煤炭智能开采规划截割系统，是一种基于高精度煤层数字化模型的煤炭智能开采规划截割系统，相比于现有技术，具有如下优势：通过使用该系统能够根据地质条件、综采机械自动化控制要求、采煤工艺等多要素计算出综采机械自动化控制参数，将复杂的采煤工艺数字化，就像数控机床加工零件，显著提升智能开采技术对地质条件适应性及稳定性，使得“工作面综采机械+采煤工艺+煤层地质”深度融合的数字化煤炭智能开采方式得以实施。

附图说明

图1是本发明所述基于煤层数字化模型CT剖切的采煤机智能截割方法的实施流程图；

图2是本发明实施例采煤工作面煤层数字化模型；

图3是本发明实施例煤层顶板网格模型；

图4是本发明实施例煤层底板网格模型；

图5是本发明实施例计划截割路径(线段)在XY平面投影；

图6是本发明实施例计划截割路径(线段)剖切面；

图7是本发明实施例计划截割路径(曲线)在XY平面投影；

图8是本发明实施例计划截割路径(曲线)剖切面。

具体实施方式

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。

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。

基于高精度采煤工作面煤层数字化模型，模拟采煤过程，规划采煤机截割煤层的路径；综合采矿工艺及综采机械自动化控制要求，计算并优化综采机械控制参数；最终通过综采机械智能协同作业，实现规划截割。

基于上述技术路线，本发明提供基于煤层数字化模型CT剖切的采煤机智能截割方法，包括以下步骤：

1)煤层数字化模型二维平面网格划分的步骤，根据截割计划，设定工作面长度和宽度方向的网格步长，在二维平面上对煤层进行网格划分，得到二维平面网格、顶板网格、底板网格；

2)离散化截割路径、并计算各离散点的平面坐标的步骤，将截割计划的截割路线投影到二维平面网格的网格平面上，并将其离散成有限个线段，确定各线段与网格线交点的平面坐标，得到计划截割路线在二维平面网格上的投影点序列；

3)搜索各离散点对应的煤层顶板和煤层底板标高，得到煤层顶板和煤层底板分别的界面曲线(煤层数字化模型剖切步骤)：对每一个投影点，分别在顶板网格和底板网格中搜索到该投影点二维平面网格距离最近的网格点，并取该点的顶板标高作为投影点处的煤层顶板标高值、取该点的底板标高作为投影点处的煤层底板标高值，得到煤层顶板点和煤层底板点，沿截割方向分别顺序连接煤层顶板点序列和煤层底板点序列，分别得到煤层顶板界面曲线和煤层底板界面曲线，顶板界面曲线和底板界面曲线即构成待截割的煤层剖面；

4)采煤机自动化截割的优化控制参数步骤，根据所述的待截割的局部煤层数字化模型，优化采煤机自动化截割控制参数；此外，所述优化操作可以与施工当地的实际采煤机自动化控制要求及采煤工艺相结合。

5)命令下发及数字化截割：采煤机数字化截割步骤，采煤集中控制中心将所述的优化的采煤机自动化截割控制参数发送至工作面综采机械，通过采煤机定位系统、监测监控系统、电液控制系统等其他系统协同作业，实现采煤机按照截割计划的路线截割煤层。

优选地，所述步骤2)待截割路径离散化步骤具体包括以下子步骤：

将计划截割路线投影到二维网格平面上，并将投影曲线近似离散成n条线段；其中，n值越大，则线段连接成折线越逼近投影曲线；

对于第i条线段，两端点坐标分别为(x_i,y_i)和(x_i+1,y_i+1)，计算两点之间的直线方程y＝k_i x+b_i，x∈[min(x_i,x_i+1),max(x_i,x_i+1)]，其中

计算直线方程y＝k_i x+b_i在区间x∈[min(x_i,x_i+1),max(x_i,x_i+1)]与网格线之间的交点；其中，k_i和b_i分别为第i段线段所在直线的斜率和截距；

对计划截割路线投影曲线的所有线段执行上述两个步骤，得到计划截割路线在二维平面上的投影点序列。

优选地，所述步骤3)煤层数字化模型剖切步骤，按照以下方法确定投影点序列中各点对应的煤层顶底板标高值：

对于第j个投影点(x_j,y_j)，设定邻域参数r，分别搜索顶板网格和底板网格点平面坐标落在邻域区域{x_j+r<x<x_j+r,y_j+r<y<y_j+r}内的所有点；

第j个投影点(x_j,y_j)对应的煤层顶板标高z_1i和煤层底板标高z_2i，可以按照最近距离法和距离加权法两种方法确定：

最近距离法，即取邻域内到投影点二维平面距离最近的网格点所对应的煤层顶底板标高值，作为该投影点对应的煤层顶板控制点(x_j,y_j,z_1i)和煤层底板控制点(x_j,y_j,z_2i)；

距离加权法，计算邻域内各网格点到投影点(x_j,y_j)的平面距离，根据平面距离倒数分配顶底板标高权重系数，加权计算投影点(x_j,y_j)对应的煤层顶板标高z_1i和煤层底板标高z_2i，计算公式如下：

式中，z_顶m、z_顶m和w_m分别为邻域第m个网格点对应的顶板标高、底板标高及该点处的加权权重，其中w_m计算公式为：

其中，l_m为第m个网格点到投影点(x_j,y_j)的平面距离，M为投影点(x_j,y_j)邻域内的总网格点数。

优选的，所述采煤机自动化截割控制参数优化步骤，所述参数具体包括：(需矿方确定)

采煤机：相对液压支架位置、绝对位置、牵引速度、机身倾角；

截割电机：截割电流、截割温度；

牵引电机：牵引电机电流；

摇臂：摇臂倾角；

变频器：变频器温度、变频器是否故障。

本发明还公开了一种基于煤层数字化模型CT剖切的采煤机智能截割系统，包括包括以下子系统：

煤层数字化模型CT剖切系统，所述煤层数字化模型CT剖切系统具有根据计划截割路线剖切煤层的功能，得到截割路径对应的煤层剖切面，具体包括煤层顶底板界线；

采煤机自动化截割控制参数优化系统，所述采煤机截割控制参数优化系统根据所述的煤层剖面、采煤机自动化控制要求及采煤工艺优化采煤机自动化截割控制参数；

采煤集中控制系统，所述采煤集中控制系统具有综采机械控制命令下发、综采机械状态参数接收、数据综合存储与处理、采场实时监测、采场虚拟现实显示等功能；

采煤机，所述采煤机具有高精度定位、摇臂调高、机身倾角控制、牵引速度控制及状态感知与反馈等功能。

其中，所述采煤机自动化截割控制参数优化系统，包括以下操作装置及其参数：

采煤机：相对液压支架位置、绝对位置、牵引速度、机身倾角；

截割电机：截割电流、截割温度；

牵引电机：牵引电机电流；

摇臂：摇臂倾角；

变频器：变频器温度、变频器是否故障。

下面将结合本发明实施例及其附图，对本发明的技术方案、工作流程进行详细地描述，本发明的保护范围不受以下实例的限制。

实施例：

图1给出了本发明的智能开采规划截割的示意框图，参见图1可知，该方法融合了综采机械、煤层地质、采煤工艺等三项要素，相比于当前基于综采机械和采煤工艺相融合的智能开采方法，本发明公开的新方法将煤层地质因素予以考虑，因此对煤层地质条件的适应性和普适性更强，实现了数字化采煤，将复杂的采煤工艺数字化，就像数控机床加工零件，显著提升智能开采技术对地质条件适应性及稳定性。本发明所述一种基于煤层数字化模型CT剖切的采煤机智能截割系统，具体包括以下步骤：

步骤1，煤层数字化模型二维平面网格划分：设定工作面长度和宽度方向的网格步长，在二维平面上对煤层进行网格划分，得到二维平面网格、煤层顶板网格、煤层底板网格；

步骤2，离散化截割路径，计算各离散点的平面坐标：将计划的截割路线投影到二维平面网格的网格平面上，并将其离散成有限个线段，确定各线段与网格线交点的平面坐标，得到计划截割路线在二维平面上的投影点序列；

步骤3，搜索各离散点对应的煤层顶/底板标高，得到煤层顶/底板界面曲线：对每一个投影点，分别在煤层顶板网格和煤层底板网格中搜索到该投影点二维平面距离最近的网格点，并取该点的煤层顶/底板标高作为投影点处的煤层顶/底板标高值，得到煤层顶板点和煤层底板点；对投影点序列中的每一个投影点执行前述步骤，得到煤层顶板点序列和煤层底板点序列，沿截割方向分别顺序连接煤层顶板点序列和煤层底板点序列，得到煤层顶/底板界面曲线，即待截割的煤层剖面；即所述顶板界面曲线和底板界面曲线构成待截割的煤层剖面数字化模型；

步骤4，优化控制参数：根据所述的待截割的局部煤层数字化模型(待截割的煤层剖面数字化模型)、采煤机自动化控制要求及采煤工艺，优化采煤机自动化截割控制参数；

步骤5，命令下发及数字化截割：采煤集中控制中心将所述的优化的采煤机自动化截割控制参数发送至工作面综采机械，通过采煤机定位系统、监测监控系统、电液控制系统等其他系统协同作业，实现采煤机按照规划截割煤层，即实现基于“综采机械+采煤工艺+煤层地质”深度融合的数字化煤炭智能开采方法。

如图2所示，为一个宽200m、长350m的采煤工作面煤层数字化模型，设定X、Y方向的步长分别为5m，划分煤层顶板网格、煤层底板网格和二维平面网格，分别如图3、图4和图5所示；

在本实施例中，为了便于查看，将X、Y方向的步长设定的较大，在实际应用过程中，步长越小，剖切面精度越高。

在本实施例中，展示了两种计划截割路径：线段截割路径和曲线截割路径。分这两种情况，说明煤层剖切步骤。

线段截割路径，如图5所示，在XY平面上，计划截割路径为从(40,0)到(110,200)的线段，计算得到该线段方程为y＝(20/7)x-(800/7)；

该直线与平面网格共计有53个交点，采用最近距离法计算每个投影点对应的顶底板标高z_1i和z_2i，得到剖面对应的煤层顶板点(x_j,y_j,z_1i)和煤层底板点(x_j,y_j,z_2i)，顺序连接煤层底板点和煤层顶板点，得到该计划截割路径对应的煤层剖面，如图6所示。

曲线截割路径，如图7所示，在XY剖面上，计划截割路径为一条曲线；

该曲线与平面网格共有56个交点，以相邻两点连线段逼近该曲线，同样采用最近距离法计算每个投影点对应的顶底板标高z_1i和z_2i，得到剖面对应的顶板点(x_j,y_j,z_1i)和底板点(x_j,y_j,z_2i)，顺序连接底板点和顶板点，得到该计划截割路径对应的煤层剖面，如8所示。

需要注意的是，实际截割路径不一定同这两种类型一致，在此仅以上述实施例中线段截割路径和曲线截割路径说明CT截割方法。

其中，步骤4中，基于煤层数字化模型CT剖切的采煤机智能截割系统中，包括以下控制参数，参数具体包括：

采煤机：相对液压支架位置、绝对位置、牵引速度、机身倾角；

截割电机：截割电流、截割温度、截割是否绝缘；

牵引电机：牵引电机电流；

摇臂：摇臂倾角；

变频器：变频器温度、变频器是否故障；

变压器：变压器温度。

具体参数根据采矿计划、采矿工艺及采煤机控制要求设计，除此之外，还需要其他综采机械的联动配合，包括刮板运输机、液压支架等。

综上所述，本发明公开了基于煤层数字化模型CT剖切的采煤机智能截割方法：首先，设定采煤工作面走向和倾向方向上的网格步长，在两个方向上对煤层数字化模型进行网格划分，并将网格投影到二维水平面；其次，将采煤机计划截割路线将投影到网格平面投影图中，并将计划截割路线近似划分为有限个直线段；再其次，将煤层顶板/底板曲面分别投影至二维水平面，对每一直线段，根据计算截割序列起始点和终点两点间直线方程y＝ax+b，并计算直线段与网格线的交点平面坐标及该点对应的顶板/底板标高，将得到的顶板/底板控制点按照直线段方向顺序连接，得到顶板/底板界面曲线；然后，基于顶板/底板界面曲线及开采工艺，优化截割轨迹、截割滚筒调高/卧底、支架推移、拉架推进等控制参数；最后，集中控制中心通过工业以太网将控制参数传送至采煤工作面综采机械，实现煤炭智能开采数字化截割。该方法能实现综采机械的精准控制，通过使用该对应系统能够提高智能开采对不同地质条件的适应性即稳定性。

以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (9)

1.基于煤层数字化模型CT剖切的采煤机智能截割方法，其特征在于，根据截割计划对待开采工作面的煤层数字化模型进行剖切，然后根据煤层数字化模型剖切面及综采机械自动化控制要求优化采煤机截割路径及参数，控制采煤机按照截割计划的路径回采煤层。

2.根据权利要求1所述的基于煤层数字化模型CT剖切的采煤机智能截割方法，其特征在于，具体包括以下操作：

根据截割计划的路径，设定工作面长度和宽度方向的网格步长，在二维平面上对煤层进行网格划分，得到二维平面网格、煤层顶板网格和煤层底板网格；

将截割计划的路径投影到所得二维平面网格的网格平面上，分别离散出有限个线段，确定各线段与网格平面中网格线交点的平面坐标，得到计划截割的路径在二维平面网格上的投影点序列；

对所得投影点序列中的一个投影点，分别在煤层顶板网格和煤层底板网格中搜索到该投影点二维平面距离最近的网格点，并取该网格点的煤层顶板标高作为投影点处的煤层顶板标高值、取该网格点的煤层底板标高作为投影点处的煤层底板标高值，得到煤层顶板点和煤层底板点；对投影点序列中的每一个投影点执行前述步骤，得到煤层顶板点序列和煤层底板点序列；顺序连接煤层顶板点序列得到顶板界面曲线，顺序连接煤层底板点序列得到底板界面曲线，所述顶板界面曲线和底板界面曲线构成待截割的煤层剖面数字化模型；

根据所得待截割的煤层剖面数字化模型优化采煤机自动化截割控制参数；

采煤集中控制中心将所述的优化采煤机自动化截割控制参数发送至工作面综采机械，实现采煤机按照截割计划的路径回采煤层。

3.根据权利要求2所述的基于煤层数字化模型CT剖切的采煤机智能截割方法，其特征在于，得到截割计划的路径在二维平面网格上的投影点序列具体包括：

将计划截割路线投影到二维平面网格的网格平面上，并将投影曲线离散成n条线段，其中，n值越大，则线段连接成折线越逼近投影曲线；

对于其中第i条线段，两端点坐标分别为(x_i,y_i)和(x_i+1,y_i+1)，计算两点之间的直线方程y＝k_ix+b_i，x∈[min(x_i,x_i+1),max(x_i,x_i+1)]，其中

计算直线方程y＝k_ix+b_i在区间x∈[min(x_i,x_i+1),max(x_i,x_i+1)]与网格线之间的交点；其中，k_i为第i段线段所在直线的斜率和b_i为第i段线段所在直线的截距；

对n条线段执行上述两个步骤，得到计划截割的路径在二维平面网格上的投影点序列。

4.根据权利要求2所述的基于煤层数字化模型CT剖切的采煤机智能截割方法，其特征在于，按投影点序列中各点对应的煤层顶底板标高值通过以下步骤得到：

对于第j个投影点(x_j,y_j)，设定邻域参数r，分别搜索煤层顶板网格和煤层底板网格点平面坐标落在邻域区域{x_j+r<x<x_j+r,y_j+r<y<y_j+r}内的所有点；

确定第j个投影点(x_j,y_j)对应的煤层顶板标高z_1i和煤层底板标高z_2i。

5.根据权利要求4所述的基于煤层数字化模型CT剖切的采煤机智能截割方法，其特征在于，所述第j个投影点(x_j,y_j)对应的煤层顶板标高z_1i和煤层底板标高z_2i，按照最近距离法确定：

即取邻域内到投影点二维平面网格距离最近的网格点所对应的煤层顶板标高值z_1i和煤层底板标高z_2i，作为该投影点对应的煤层顶板控制点(x_j,y_j,z_1i)和煤层底板控制点(x_j,y_j,z_2i)。

6.根据权利要求4所述的基于煤层数字化模型CT剖切的采煤机智能截割方法，其特征在于，所述第j个投影点(x_j,y_j)对应的煤层顶板标高z_1i和煤层底板标高z_2i，按照距离加权法确定：

即计算邻域内各网格点到投影点(x_j,y_j)的平面距离，根据平面距离倒数分配煤层顶板标高值权重和煤层底板标高权重，加权计算投影点(x_j,y_j)对应的煤层顶板标高值z_1i和煤层底板标高z_2i，计算公式如下：

式中，z_顶m为邻域第m个网格点对应的煤层顶板标高、z_顶m为邻域第m个网格点对应的煤层底板标高，w_m为邻域第m个网格点对应的加权权重，其中w_m计算公式为：

其中，l_m为第m个网格点到投影点(x_j,y_j)的平面距离，M为投影点(x_j,y_j)邻域内的总网格点数。

7.根据权利要求2所述的基于煤层数字化模型CT剖切的采煤机智能截割方法，其特征在于，采煤机自动化截割控制参数包括以下参数：

采煤机的相对液压支架位置、绝对位置、牵引速度和机身倾角；截割电机的截割电流和截割温度；牵引电机的牵引电机电流；摇臂的摇臂倾角；变频器的变频器温度和变频器是否故障。

8.基于煤层数字化模型CT剖切的基采煤机智能截割系统，其特征在于，包括煤层数字化模型CT剖切系统、采煤机自动化截割控制参数优化系统、采煤集中控制系统和采煤机；

所述煤层数字化模型CT剖切系统用于根据计划截割路线剖切煤层得到截割路径对应的煤层剖切面，其中，煤层剖切面具体包括煤层顶板界线曲线和煤层底板界线曲线；

所述采煤机截割控制参数优化系统用于接收所述煤层数字化模型CT剖切系统采集到的煤层剖切面对采煤机智能截割系统的控制参数实施优化；

所述采煤集中控制系统用于向综采机械控制下发命令、接收综采机械的状态参数、数据综合存储与处理、采场实时监测、采场虚拟现实显示的功能，能够根据优化的控制参数对采煤机实施操作；

所述采煤机具有高精度定位、摇臂调高、机身倾角控制、牵引速度控制及状态感知与反馈功能，按照所述系统规划的截割路径回采煤层。

9.根据权利要求8所述的基于煤层数字化模型CT剖切的采煤机智能截割系统，其特征在于，所述对采煤机智能截割系统中优化控制参数的操作装置具体包括：采煤机、截割电机、牵引电机、摇臂和变频器。

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