CN112302720B - 工作面液压支架初撑力与循环末阻力的判识方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种工作面液压支架初撑力与循环末阻力的判识方法和系统，涉及煤矿井工开采技术领域，可以解决目前在判识初撑力和循环末阻力时，效率低、准确性差的问题。其中方法包括：基于压力传感器实时采集工作面顶板的支架压力数据；利用支架推移千斤顶动作及压力变化区间划分各个割煤循环；根据所述割煤循环内的所述支架压力数据拟合支架压力变化曲线；通过识别所述支架压力变化曲线，确定各个所述割煤循环对应的支架初撑力以及循环末阻力。本申请适用于对工作面液压支架初撑力与循环末阻力的判识。
Description
技术领域
本申请涉及煤矿井工开采技术领域，涉及一种工作面液压支架初撑力与循环末阻力的判识方法和系统。
背景技术
我国井工煤矿开采技术的主要发展趋势就是尽可能减少工作面的作业人员数量，实现采煤作业的自动化和智能化，达到本质安全。液压支架是煤矿综采工作面的最主要装备，在自动化工作面，液压支架的升降和前移通过电液控制系统来实现。一个工作面往往有100-200台液压支架，总重达数千吨乃至上万吨，其工作状况尤其是对煤矿共工作面顶板的支撑状况直接关系到整个矿山的安全。现有分析液压支架工况的两个最主要指标为初撑力和循环末阻力，初撑力是支架立柱通过泵压而给予顶板的主动支撑力，较大的初撑力能使支架立柱较快达到工作阻力，减小顶板下沉量，防止顶板早期离层破碎，初撑力对采场支护极为重要；循环末阻力，通常代表一个割煤循环支架所承受的最大阻力，反映了支架的工作状况。一个割煤循环中支架压力从初撑力到循环末阻力的区间是支架的承载区间，代表了支架对顶板的支撑状况和顶板的稳定性。初撑力和循环末阻力是煤矿矿山压力与岩层控制领域一切数据的基础，对每个割煤循环的初撑力和循环末阻力进行准确判识，已经成为能否实现顶板灾害的智能化监测及预警的主要技术瓶颈。
现有技术中，存在一种人工的判识初撑力和循环末阻力的方法，就是在工作面生、降架或移架时，人工对支架的压力变化进行记录，进而对其中的初撑力和循环末阻力进行判识，这种方法劳动强度高，效率低下，准确性低。
现有技术中，还有一种通过矿压分析软件识别初撑力和循环末阻力的方法，具体就是分析每个支架的立柱压力-时间变化曲线，通过立柱压力的周期性波动，来识别割煤循环，进而判识初撑力和循环末阻力，由于支架立柱的压力不仅受顶板压力影响，还受调架、检修、顶底板起伏等一系列因素影响，这些大量干扰数据数据背后的影响因素在后台很难识别，对准确判识完整的割煤循环、初撑力和循环末阻力造成更大干扰，准确率仅有20-30％。
上述判识初撑力和循环末阻力的方法中，现场人工手动记录存在劳动强度高、效率低下，准确性低的问题；且在通过矿压软件对单纯的支架立柱压力-时间变化曲线进行分析时，则存在割煤循环识别完整性差，初撑力和循环末阻力判识准确性低的问题，进而影响到矿压机理的精准分析和顶板灾害的智能预警。
发明内容
有鉴于此，本申请提供了一种工作面液压支架初撑力与循环末阻力的判识方法和系统，主要目的在于解决目前在判识初撑力和循环末阻力时，效率低，准确性差的问题。
根据本申请的一个方面，提供了一种工作面液压支架初撑力与循环末阻力的判识方法，该方法包括：
基于压力传感器实时采集工作面顶板的支架压力数据；
利用支架推移千斤顶动作及压力变化区间划分各个割煤循环；
根据所述割煤循环内的所述支架压力数据拟合支架压力变化曲线；
通过识别所述支架压力变化曲线，确定各个所述割煤循环对应的支架初撑力以及循环末阻力
优选地，所述利用支架推移千斤顶动作及压力变化区间划分各个割煤循环，具体包括：
根据拉架千斤顶的压力周期性变化数据，标记各个相邻割煤循环之间的临界点；
基于所述临界点以及所述压力周期性变化数据，划分各个割煤循环，并确定各个所述割煤循环的起止时间。
优选地，所述根据拉架千斤顶的压力周期性变化数据，标记各个相邻割煤循环之间的临界点，具体包括：
根据拉架千斤顶的压力周期性变化数据，确定移架时产生的单峰压力脉冲极值；
将所述单峰压力脉冲极值标记为两个相邻割煤循环之间的临界点。
优选地，所述基于所述临界点以及所述压力周期性变化数据，划分各个割煤循环，并确定各个所述割煤循环的起止时间，具体包括：
在所述压力周期性变化数据对应的压力-时间变化曲线中，按照时间序列在所述临界点处划分各个割煤循环，并标记各个所述割煤循环的开始和结束时间，以便基于各个割煤循环的开始和结束时间提取各个所述割煤循环内的支架压力数据。
优选地，所述通过识别所述支架压力变化曲线，确定各个所述割煤循环对应的支架初撑力以及循环末阻力，具体包括：
基于所述支架压力变化曲线，判定在循环初期的第一预设时间段内是否存在第一拐点，获取得到第一判定结果；
根据所述第一判定结果确定支架初撑力；
基于所述支架压力变化曲线，判定在循环结束前的第二预设时间段内是否存在第二拐点，获取得到第二判定结果；
根据所述第二判定结果确定循环末阻力。
优选地，所述基于所述支架压力变化曲线，判定在循环初期的第一预设时间段内是否存在第一拐点，获取第一判定结果，具体包括：
判定在循环初期的第一预设时间段内是否存在使所述支架压力变化曲线斜率从陡增变为缓增的第一拐点；或
对所述支架压力变化曲线进行二阶导数求导运算，获取所述割煤循环对应的循环曲线函数；
判定所述循环曲线函数在循环初期的第一预设时间段内是否存在异号变换的第一拐点。
优选地，所述根据所述第一判定结果确定支架初撑力，具体包括：
若判定存在所述第一拐点，则将所述第一拐点对应的压力数值确定为支架初撑力；
若判定不存在所述第一拐点，则将所述割煤循环中对应的第一个压力数值确定为支架初撑力。
优选地，所述基于所述支架压力变化曲线，判定在循环结束前的第二预设时间段内是否存在第二拐点，获取第二判定结果，具体包括：
判定在循环结束前的第二预设时间段内是否存在使所述支架压力变化曲线斜率从稳定或稳增状态变为陡降的第二拐点；或
对所述支架压力变化曲线进行二阶导数求导运算，获取所述割煤循环对应的循环曲线函数；
判定所述循环曲线函数在循环结束前的第二预设时间段内是否存在异号变换的第二拐点。
优选地，所述根据所述第二判定结果确定循环末阻力，具体包括：
若判定存在所述第二拐点，则将所述第二拐点对应的压力数值确定为循环末阻力；
若判定不存在所述第二拐点，则将所述割煤循环中对应的最后一个压力数值确定为循环末阻力。
根据本申请的另一个方面，提供了一种工作面液压支架初撑力与循环末阻力的判识系统，该系统包括：
采集模块，用于基于压力传感器实时采集工作面顶板的支架压力数据；
划分模块，用于利用支架推移千斤顶动作及压力变化区间划分各个割煤循环；
拟合模块，用于根据所述割煤循环内的所述支架压力数据拟合支架压力变化曲线；
确定模块，用于通过识别所述支架压力变化曲线，确定各个所述割煤循环对应的支架初撑力以及循环末阻力。
优选地，划分模块，具体包括：标记单元、划分单元；
标记单元，用于根据拉架千斤顶的压力周期性变化数据，标记各个相邻割煤循环之间的临界点；
划分单元，用于基于所述临界点以及所述压力周期性变化数据，划分各个割煤循环，并确定各个所述割煤循环的起止时间。
优选地，标记单元，具体用于：
根据拉架千斤顶的压力周期性变化数据，确定移架时产生的单峰压力脉冲极值；
将所述单峰压力脉冲极值标记为两个相邻割煤循环之间的临界点。
优选地，划分单元，具体用于：
在所述压力周期性变化数据对应的压力-时间变化曲线中，按照时间序列在所述临界点处划分各个割煤循环，并标记各个所述割煤循环的开始和结束时间，以便基于各个割煤循环的开始和结束时间提取各个所述割煤循环内的支架压力数据。
优选地，确定模块，具体包括：第一判定单元、第一确定单元、第二判定单元、第二确定单元；
第一判定单元，用于基于所述支架压力变化曲线，判定在循环初期的第一预设时间段内是否存在第一拐点，获取得到第一判定结果；
第一确定单元，用于根据所述第一判定结果确定支架初撑力；
第二判定单元，用于基于所述支架压力变化曲线，判定在循环结束前的第二预设时间段内是否存在第二拐点，获取得到第二判定结果；
第二确定单元，用于根据所述第二判定结果确定循环末阻力。
优选地，第一判定单元，具体用于：
判定在循环初期的第一预设时间段内是否存在使所述支架压力变化曲线斜率从陡增变为缓增的第一拐点；或
对所述支架压力变化曲线进行二阶导数求导运算，获取所述割煤循环对应的循环曲线函数；
判定所述循环曲线函数在循环初期的第一预设时间段内是否存在异号变换的第一拐点。
优选地，第一确定单元，具体用于：
若判定存在所述第一拐点，则将所述第一拐点对应的压力数值确定为支架初撑力；
若判定不存在所述第一拐点，则将所述割煤循环中对应的第一个压力数值确定为支架初撑力。
优选地，第二判定单元，具体用于：
判定在循环结束前的第二预设时间段内是否存在使所述支架压力变化曲线斜率从稳定或稳增状态变为陡降的第二拐点；或
对所述支架压力变化曲线进行二阶导数求导运算，获取所述割煤循环对应的循环曲线函数；
判定所述循环曲线函数在循环结束前的第二预设时间段内是否存在异号变换的第二拐点。
优选地，第二确定单元，具体用于：
若判定存在所述第二拐点，则将所述第二拐点对应的压力数值确定为循环末阻力；
若判定不存在所述第二拐点，则将所述割煤循环中对应的最后一个压力数值确定为循环末阻力。
通过上述技术方案，本申请提供的工作面液压支架初撑力与循环末阻力的判识方法和系统，可基于压力传感器实时采集到的关于工作面顶板的支架压力数据，划分得到各个割煤循环，并根据割煤循环内的支架压力数据拟合支架压力变化曲线，进而可通过识别支架压力变化曲线的斜率变化情况或二阶求导结果，准确确定出各个割煤循环对应的支架初撑力以及循环末阻力。在本申请中，可智能化的实现对工作面液压支架初撑力与循环末阻力的判识，整个过程不需要人工参与，故可降低劳动成本，并且通过系统的判定方法，可提高判识的精准性，使提取出的初撑力和循环末阻力更加准确。
上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了本申请的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本申请的具体实施方式。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本地申请的不当限定。在附图中：
图1示出了本申请实施例提供的一种工作面液压支架初撑力与循环末阻力的判识方法的流程示意图；
图2示出了本申请实施例提供的另一种工作面液压支架初撑力与循环末阻力的判识方法的流程示意图；
图3示出了本申请实施例提供的一种工作面液压支架初撑力与循环末阻力的判识原理示意图；
图4示出了本申请实施例提供的一种推移千斤顶压力和支架立柱压力变化的联动关系示意图；
图5示出了本申请实施例提供的一种工作面液压支架初撑力与循环末阻力的判识系统的结构示意图；
图6示出了本申请实施例提供的另一种工作面液压支架初撑力与循环末阻力的判识系统的结构示意图。
具体实施方式
下文将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互结合。
本实施例提供了一种工作面液压支架初撑力与循环末阻力的判识方法，如图1所示，该方法包括：
101、基于压力传感器实时采集工作面顶板的支架压力数据。
其中，压力传感器可包括监测液压支架立柱压力变化的传感器、拉架千斤顶环形腔内压力变化的传感器，在具体的应用场景中，监测液压支架立柱压力变化的传感器、拉架千斤顶环形腔内压力变化的传感器均设置与系统主机相连，用于将实时监测到的压力数据上传至系统主机，进而实现对工作面液压支架初撑力与循环末阻力的判识。
对于本实施例的执行主体可为用于判识工作面液压支架初撑力与循环末阻力的判识系统，判识系统可利用压力传感器实时采集工作面顶板的支架压力数据，并基于支架推移千斤顶动作及压力变化区间划分各个割煤循环；之后根据割煤循环内的支架压力数据拟合支架压力变化曲线，最后通过识别支架压力变化曲线，精确确定出各个割煤循环对应的支架初撑力以及循环末阻力。
102、利用支架推移千斤顶动作及压力变化区间划分各个割煤循环。
在具体的应用场景中，在进行煤矿自动化工作面开采时，采场主要由液压支架的立柱对顶板进行支撑，液压立柱的升、降架动作由控制阀组根据指令操作实现；支架的前移，则由拉架千斤顶根据控制阀组的指令，滞后采煤机一段距离依次前移。拉架的过程本身代表前一个割煤循环的结束和为下一个割煤循环进行准备。拉架千斤顶由活塞腔和环形腔组成，正常情况下，环形腔的压力处于恒定状态，当拉架开始时，拉架千斤顶环形腔中的液体通过回液口快速流出，该过程中环形腔的液体压力由恒定值快速减小至0Mpa左右，而活塞腔快速注入高压液体，从而推动支架前移，当拉架结束后，环形腔卸液口关闭，其内部液体压力很快由0Mpa左右回弹至原来的恒定值。每个割煤循环该拉架动作重复一次，拉架千斤顶环形腔中的液体压力也经历一次短暂的突降和回弹过程，其压力变化区间和时间均可精确标定。
故对于本实施例，可首先通过识别拉架过程的临界点，进而利用临界点实现对割煤循环的精确划分。具体做法就是首先对液压支架拉架千斤顶环形腔的压力变化进行监测并标志，将环形腔压力的最低点(0Mpa左右)及其对应时间作为两个割煤循环的临界点，代表前一个割煤循环的结束和后一个割煤循环的开始。然后根据拉架千斤顶回液口的压力周期性变化，按时间序列分离出所有的割煤循环，标记出每个割煤循环的准确开始和结束时间以及各个割煤循环内的支架压力数据。
103、根据割煤循环内的支架压力数据拟合支架压力变化曲线。
对于本实施例，在确定出各个割煤循环内离散的支架压力数据后，可通过曲线拟合技术，针对每个割煤循环离散的支架压力数据进行拟合，生成支架压力变化曲线。
104、通过识别支架压力变化曲线，确定各个割煤循环对应的支架初撑力以及循环末阻力。
对于本实施例，在确定各个割煤循环对应的支架初撑力时，可针对每个割煤循环的支架压力变化曲线，在每个割煤循环开始的一段时间内(如5min)，支架立柱压力增长曲线斜率从陡增变为缓增的临界点，或对该时间范围支架压力曲线函数p(t)进行数学运算，若其在该曲线某一拐点有二阶导数p”(t)，且该二阶导数在拐点处异号(由正变负或由负变正)或不存在，则该拐点处的对应的压力数值即为该循环支架的初撑力，若该段时间内曲线不存在拐点，则曲线的第一个点为初撑力。
相应的，在确定各个割煤循环对应的循环末阻力时，可在每个割煤循环结束前的一段时间内(如3min)，支架立柱压力增长曲线斜率由稳定或稳增状态变为陡降的拐点，或对该时间范围支架压力曲线函数进行数学运算，若其在该曲线某一拐点有二阶导数，且该二阶导数在拐点处异号(由正变负或由负变正)或不存在，则该拐点处的对应的压力数值即为该循环支架的末阻力，若该段时间内曲线不存在拐点，则曲线的最后一个点为循环末阻力。
本实施例提供的工作面液压支架初撑力与循环末阻力的判识方法，与目前的判识方式相比，本申请可基于压力传感器实时采集到的关于工作面顶板的支架压力数据，划分得到各个割煤循环，并根据割煤循环内的支架压力数据拟合支架压力变化曲线，进而可通过识别支架压力变化曲线的斜率变化情况或二阶求导结果，准确确定出各个割煤循环对应的支架初撑力以及循环末阻力。在本申请中，可智能化的实现对工作面液压支架初撑力与循环末阻力的判识，整个过程不需要人工参与，故可降低劳动成本，并且通过系统的判定方法，可提高判识的精准性，使提取出的初撑力和循环末阻力更加准确。
进一步的，作为上述实施例具体实施方式的细化和扩展，为了说明上述实施例的具体实施过程，本实施例提供了另一种工作面液压支架初撑力与循环末阻力的判识方法，如图2所示，该方法包括：
201、基于压力传感器实时采集工作面顶板的支架压力数据。
在具体的应用场景中，在工作面回采后，随着采煤机循环割煤，液压支架在电液控制系统的操作下依次完成升降和拉移动作。对于本实施例，可利用液压支架立柱上的压力传感器监测立柱内的乳化液压力，即顶板对支架的压力变化情况；利用拉架千斤顶上的压力传感器监测回液腔内乳化液的压力。
202、根据拉架千斤顶的压力周期性变化数据，标记各个相邻割煤循环之间的临界点。
对于本实施例，在具体的应用场景中，如图4所示，液压支架在工作过程中，立柱上的压力传感器不间断监测顶板的压力变化并将压力周期性变化数据传递给集控中心，该压力周期性变化数据包括支架号、立柱位置(左右立柱或前后立柱等)及对应的具体时间。当工作面割完一刀煤，支架需要前移时，工人操作移架千斤顶的控制阀，这时移架千斤顶活塞腔进液口和环形腔回液口同时打开，活塞腔则不断注入高压乳化液，驱动支架前移，而环形腔压力瞬间降至“0”Mpa左右；在支架移到位后，移架千斤顶活塞腔进液口和环形腔回液口同时关闭，环形腔压力瞬间恢复至原有恒定压力，该移架过程持续数十秒钟左右。由于在拉架千斤顶安装有压力传感器，环形腔在移架时“单峰脉冲”式的压力变化即刻被监测到，该压力降值的最低点及其对应时间用作区分两个割煤循环的临界点，代表前一个割煤循环的结束和后一个割煤循环的开始。
相应的，实施例步骤202具体可以包括：根据拉架千斤顶的压力周期性变化数据，确定移架时产生的单峰压力脉冲极值；将单峰压力脉冲极值标记为两个相邻割煤循环之间的临界点。
203、基于临界点以及压力周期性变化数据，划分各个割煤循环，并确定各个割煤循环的起止时间。
对于本实施例，在具体的应用场景中，以某矿的大采高综采工作面第66号架2018年11月23-24日两天的割煤循环为例；首先监测获取该支架在特定时间段内的“移架千斤顶环形腔压力的突降时间”，如图4所示，然后进行“割煤循环判识”，得到每个割煤循环的“循环起止时间”，在对该循环起止时间内的“初撑力及时间判识”和“循环末阻力及时间判识”分别进行判识。对此，表1给出了此例中11个割煤循环的网络预报值。从表1中可以看出，割煤循环起止时间、初撑力和循环末阻力判识准确率均达到了100％。
表1根据移架千斤顶压力变化对支架立柱循环初撑力和末阻力进行判识
具体的，在确定出各个相邻割煤循环之间的临界点后，可根据拉架千斤顶回液腔的压力周期性变化，进一步标记出每个割煤循环的准确开始和结束时间，将所有割煤循环所对应的时间点依次传输给集控中心，然后按上述时间间隔从支架立柱压力变化曲线上区分出若所有的割煤循环，即用每个割煤循环的起止时间对支架立柱的压力-时间变化曲线进行区分和标定，分离出每个割煤循环的支架压力数据，具体可包括各个支架压力数据和对应的时间数据，如割煤循环1有k个支架压力和时间数据，则割煤循环1为[(p1，t1)，(p2，t2)，…，(pk，tk)]，同理，割煤循环2[(p1，t1)，(p2，t2)，…，(pk，tk)]，…，割煤循环n[(p1，t1)，(p2，t3)，…，(pk，tk)]。
相应的，实施例步骤203具体可以包括：在压力周期性变化数据对应的压力-时间变化曲线中，按照时间序列在临界点处划分各个割煤循环，并标记各个割煤循环的开始和结束时间，以便基于各个割煤循环的开始和结束时间提取各个割煤循环内的支架压力数据。
204、根据割煤循环内的支架压力数据拟合支架压力变化曲线。
对于本实施例，在确定出各个割煤循环内离散的支架压力数据后，可将各个割煤循环离散的支架压力数据进行拟合成压力变化曲线，以便后续利用支架压力变化曲线进行支架初撑力以及循环末阻力的分析判定。
205a、基于支架压力变化曲线，判定在循环初期的第一预设时间段内是否存在第一拐点，获取得到第一判定结果。
对于本实施例，在基于支架压力变化曲线判定第一拐点时，具体可包括两种方法，一种方法是直接分析支架压力变化曲线的斜率，通过斜率的变化，判定是否存在第一拐点；另一种方法是，计算支架压力变化曲线的曲线函数，并对曲线函数进行二阶导数求导，判定得到的循环曲线函数是否存在异号变换(由正变负或由负变正)的第一拐点。
相应的，实施例步骤205a具体可以包括：判定在循环初期的第一预设时间段内是否存在使支架压力变化曲线斜率从陡增变为缓增的第一拐点；或对支架压力变化曲线进行二阶导数求导运算，获取割煤循环对应的循环曲线函数；判定循环曲线函数在循环初期的第一预设时间段内是否存在异号变换的第一拐点。
其中，第一预设时间段的数值可根据具体的应用场景进行设定，例如可为3分钟或5分钟。
206a、根据第一判定结果确定支架初撑力。
在具体的应用场景中，对于本实施例，实施例步骤206a具体可以包括：若判定存在第一拐点，则将第一拐点对应的压力数值确定为支架初撑力；若判定不存在第一拐点，则将割煤循环中对应的第一个压力数值确定为支架初撑力。
与实施例步骤205a并列的实施例步骤205b、基于支架压力变化曲线，判定在循环结束前的第二预设时间段内是否存在第二拐点，获取得到第二判定结果。
对于本实施例，在基于支架压力变化曲线判定第二拐点时，具体可包括两种方法，一种方法是直接分析支架压力变化曲线的斜率，通过斜率的变化，判定是否存在第二拐点；另一种方法是，计算支架压力变化曲线的曲线函数，并对曲线函数进行二阶导数求导，判定得到的循环曲线函数是否存在异号变换(由正变负或由负变正)的第二拐点。
相应的，实施例步骤205b具体可以包括：判定在循环结束前的第二预设时间段内是否存在使支架压力变化曲线斜率从稳定或稳增状态变为陡降的第二拐点；或对支架压力变化曲线进行二阶导数求导运算，获取割煤循环对应的循环曲线函数；判定循环曲线函数在循环结束前的第二预设时间段内是否存在异号变换的第二拐点。
其中，第二预设时间段的数值可根据具体的应用场景进行设定，例如可为3分钟或5分钟。
206b、根据第二判定结果确定循环末阻力。
对于本实施例，相应的，实施例步骤206b具体可以包括：若判定存在第二拐点，则将第二拐点对应的压力数值确定为循环末阻力；若判定不存在第二拐点，则将割煤循环中对应的最后一个压力数值确定为循环末阻力。
对于本申请，工作面液压支架初撑力与循环末阻力的判识过程可参见图3所示的原理示意图，具体可利用支架立柱压力传感器和推移千斤顶压力传感器进行压力数据采集，并通过拉架千斤顶的压力周期性变化数据进行第一判定，进而确定出各个相邻割煤循环之间的临界点，之后基于临界点以及拉架千斤顶的压力周期性变化数据进行第二判定，划分出各个割煤循环以及对应的起止时间，并且分离出各个割煤循环对应的支架压力数据；之后根据支架压力数据拟合各个割煤循环的支架压力变化曲线；通过对支架压力变化曲线进行识别，基于两种不同的判定规则，分别确定出各个割煤循环对应的支架初撑力以及循环末阻力。
通过上述工作面液压支架初撑力与循环末阻力的判识方法，可基于压力传感器实时采集到的关于工作面顶板的支架压力数据，划分得到各个割煤循环，并根据割煤循环内的支架压力数据拟合支架压力变化曲线，进而可通过识别支架压力变化曲线的斜率变化情况或二阶求导结果，准确确定出各个割煤循环对应的支架初撑力以及循环末阻力。在本申请中，可智能化的实现对工作面液压支架初撑力与循环末阻力的判识，整个过程不需要人工参与，故可降低劳动成本，并且通过判识系统的智能化分析流程，以及液压支架初撑力与循环末阻力的判识规则，可提高判识的精准性，使提取出的初撑力和循环末阻力更加准确。
进一步地，作为图1和图2所示方法的具体体现，本申请实施例提供了一种工作面液压支架初撑力与循环末阻力的判识系统，如图5所示，该系统包括：采集模块31、划分模块32、拟合模块33、确定模块34；
采集模块31，可用于基于压力传感器实时采集工作面顶板的支架压力数据；
划分模块32，可用于利用支架推移千斤顶动作及压力变化区间划分各个割煤循环；
拟合模块33，可用于根据割煤循环内的支架压力数据拟合支架压力变化曲线；
确定模块34，可用于通过识别支架压力变化曲线，确定各个割煤循环对应的支架初撑力以及循环末阻力。
在具体的应用场景中，为了划分得到各个割煤循环，如图6所示，划分模块32，具体包括：标记单元321、划分单元322；
标记单元321，可用于根据拉架千斤顶的压力周期性变化数据，标记各个相邻割煤循环之间的临界点；
划分单元322，可用于基于临界点以及压力周期性变化数据，划分各个割煤循环，并确定各个割煤循环的起止时间。
相应的，标记单元321，具体可用于根据拉架千斤顶的压力周期性变化数据，确定移架时产生的单峰压力脉冲极值；将单峰压力脉冲极值标记为两个相邻割煤循环之间的临界点。
相应的，划分单元322，具体可用于在压力周期性变化数据对应的压力-时间变化曲线中，按照时间序列在临界点处划分各个割煤循环，并标记各个割煤循环的开始和结束时间，以便基于各个割煤循环的开始和结束时间提取各个割煤循环内的支架压力数据。
在具体的应用场景中，为了确定出各个割煤循环对应的支架初撑力以及循环末阻力，如图6所示，确定模块34，具体可包括：第一判定单元341、第一确定单元342、第二判定单元343、第二确定单元344；
第一判定单元341，可用于基于支架压力变化曲线，判定在循环初期的第一预设时间段内是否存在第一拐点，获取得到第一判定结果；
第一确定单元342，可用于根据第一判定结果确定支架初撑力；
第二判定单元343，可用于基于支架压力变化曲线，判定在循环结束前的第二预设时间段内是否存在第二拐点，获取得到第二判定结果；
第二确定单元344，可用于根据第二判定结果确定循环末阻力。
在具体的应用场景中，第一判定单元341，具体可用于判定在循环初期的第一预设时间段内是否存在使支架压力变化曲线斜率从陡增变为缓增的第一拐点；或对支架压力变化曲线进行二阶导数求导运算，获取割煤循环对应的循环曲线函数；判定循环曲线函数在循环初期的第一预设时间段内是否存在异号变换的第一拐点。
相应的，第一确定单元342，具体可用于若判定存在第一拐点，则将第一拐点对应的压力数值确定为支架初撑力；若判定不存在第一拐点，则将割煤循环中对应的第一个压力数值确定为支架初撑力。
在具体的应用场景中，第二判定单元343，具体可用于判定在循环结束前的第二预设时间段内是否存在使支架压力变化曲线斜率从稳定或稳增状态变为陡降的第二拐点；或对支架压力变化曲线进行二阶导数求导运算，获取割煤循环对应的循环曲线函数；判定循环曲线函数在循环结束前的第二预设时间段内是否存在异号变换的第二拐点。
相应的，第二确定单元344，具体可用于若判定存在第二拐点，则将第二拐点对应的压力数值确定为循环末阻力；若判定不存在第二拐点，则将割煤循环中对应的最后一个压力数值确定为循环末阻力。
需要说明的是，本实施例提供的一种工作面液压支架初撑力与循环末阻力的判识系统所涉及各功能单元的其它相应描述，可以参考图1至图2中的对应描述，在此不再赘述。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到本申请可以借助软件加必要的通用硬件平台的方式来实现，也可以通过硬件实现。通过应用本申请的技术方案，与目前现有技术相比，本申请可基于压力传感器实时采集到的关于工作面顶板的支架压力数据，划分得到各个割煤循环，并根据割煤循环内的支架压力数据拟合支架压力变化曲线，进而可通过识别支架压力变化曲线的斜率变化情况或二阶求导结果，准确确定出各个割煤循环对应的支架初撑力以及循环末阻力。在本申请中，可智能化的实现对工作面液压支架初撑力与循环末阻力的判识，整个过程不需要人工参与，故可降低劳动成本，并且通过判识系统的智能化分析流程，以及液压支架初撑力与循环末阻力的判识规则，可提高判识的精准性，使提取出的初撑力和循环末阻力更加准确。
本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施场景的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本申请所必须的。本领域技术人员可以理解实施场景中的装置中的模块可以按照实施场景描述进行分布于实施场景的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施场景的一个或多个装置中。上述实施场景的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。
上述本申请序号仅仅为了描述，不代表实施场景的优劣。以上公开的仅为本申请的几个具体实施场景，但是，本申请并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本申请的保护范围。
Claims (4)
1.一种工作面液压支架初撑力与循环末阻力的判识方法，其特征在于，包括：
基于压力传感器实时采集工作面顶板的支架压力数据；
利用支架推移千斤顶动作及压力变化区间划分各个割煤循环；
根据所述割煤循环内的所述支架压力数据拟合支架压力变化曲线；
通过识别所述支架压力变化曲线，确定各个所述割煤循环对应的支架初撑力以及循环末阻力；
其中，所述利用支架推移千斤顶动作及压力变化区间划分各个割煤循环，包括：
根据拉架千斤顶的压力周期性变化数据，标记各个相邻割煤循环之间的临界点；
基于所述临界点以及所述压力周期性变化数据，划分各个割煤循环，并确定各个所述割煤循环的起止时间；
其中，通过识别所述支架压力变化曲线，确定各个所述割煤循环对应的支架初撑力以及循环末阻力，包括：
各个割煤循环初期的第一预设时间段内，判断是否存在支架压力变化曲线斜率从陡增变为缓增的第一拐点，或计算所述第一预设时间段内支架压力变化曲线的二阶导数，判断所述二阶导数是否存在异号变换的第一拐点，若存在第一拐点，则所述第一拐点处的压力数值即为支架初撑力，若不存在第一拐点，则将所述割煤循环内支架压力变化曲线的第一个点对应的压力数值确定为支架初撑力；
各个割煤循环结束前的第二预设时间段内，判断是否存在支架压力变化曲线斜率从稳定或稳增状态变为陡降的第二拐点，或计算所述第二预设时间段内支架压力变化曲线的二阶导数，判断所述二阶导数是否存在异号变换的第二拐点，若存在第二拐点，则所述第二拐点处的压力数值即为支架循环末阻力，若不存在第二拐点，则将所述割煤循环内支架压力变化曲线的最后一个点对应的压力数值确定为支架循环末阻力。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据拉架千斤顶的压力周期性变化数据，标记各个相邻割煤循环之间的临界点，具体包括：
根据拉架千斤顶的压力周期性变化数据，确定移架时产生的单峰压力脉冲极值；
将所述单峰压力脉冲极值标记为两个相邻割煤循环之间的临界点。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于所述临界点以及所述压力周期性变化数据，划分各个割煤循环，并确定各个所述割煤循环的起止时间，具体包括：
在所述压力周期性变化数据对应的压力-时间变化曲线中，按照时间序列在所述临界点处划分各个割煤循环，并标记各个所述割煤循环的开始和结束时间，以便基于各个割煤循环的开始和结束时间提取各个所述割煤循环内的支架压力数据。
4.一种工作面液压支架初撑力与循环末阻力的判识系统，其特征在于，包括：
采集模块，用于基于压力传感器实时采集工作面顶板的支架压力数据；
划分模块，用于利用支架推移千斤顶动作及压力变化区间划分各个割煤循环；
拟合模块，用于根据所述割煤循环内的所述支架压力数据拟合支架压力变化曲线；
确定模块，用于通过识别所述支架压力变化曲线，确定各个所述割煤循环对应的支架初撑力以及循环末阻力；
其中，所述划分模块，具体用于根据拉架千斤顶的压力周期性变化数据，标记各个相邻割煤循环之间的临界点；基于所述临界点以及所述压力周期性变化数据，划分各个割煤循环，并确定各个所述割煤循环的起止时间；
所述确定模块，具体用于各个割煤循环初期的第一预设时间段内，判断是否存在支架压力变化曲线斜率从陡增变为缓增的第一拐点，或计算所述第一预设时间段内支架压力变化曲线的二阶导数，判断所述二阶导数是否存在异号变换的第一拐点，若存在第一拐点，则所述第一拐点处的压力数值即为支架初撑力，若不存在第一拐点，则将所述割煤循环内支架压力变化曲线的第一个点对应的压力数值确定为支架初撑力；各个割煤循环结束前的第二预设时间段内，判断是否存在支架压力变化曲线斜率从稳定或稳增状态变为陡降的第二拐点，或计算所述第二预设时间段内支架压力变化曲线的二阶导数，判断所述二阶导数是否存在异号变换的第二拐点，若存在第二拐点，则所述第二拐点处的压力数值即为支架循环末阻力，若不存在第二拐点，则将所述割煤循环内支架压力变化曲线的最后一个点对应的压力数值确定为支架循环末阻力。
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