CN113686251A - 一种综采工作面设备上窜下滑偏移测量方法及系统 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开了一种综采工作面设备上窜下滑偏移测量方法，方法包括：接收第一激光雷达采集的第一巷道壁对应的第一点云数据；以及，接收第二激光雷达采集的第二巷道壁对应的第二点云数据；分别对第一点云数据与第二点云数据进行滤波处理以及曲面拟合处理，得到第一基准平面与第二基准平面；确定第一激光雷达与第一基准平面之间的第一距离，以及第二激光雷达与第二基准平面之间的第二距离；基于第一距离与预存的第一标准距离，确定第一偏移量，以及基于第二距离与预存的第二标准距离，确定第二偏移量；根据第一偏移量以及第二偏移量，确定综采设备发生的偏移类型。用以解决现有的综采设备偏移量测量方法的测量精度低的技术问题。

Description

一种综采工作面设备上窜下滑偏移测量方法及系统

技术领域

本申请涉及偏移测量领域，尤其涉及一种综采工作面设备上窜下滑偏移测量方法及系统。

背景技术

煤矿综采工作面的煤层都是天然形成的，煤层厚度分布不均，且具有一定的坡度。根据坡度的不同，可将煤层分为近水平层、缓倾斜层、倾斜层、急倾斜层。在不同工作面的煤炭采集过程中，刮板输送机等综采设备在重力、推力等因素的作用下，会在采煤工作面倾斜的方向上，产生“向上”或“向下”的分力，造成刮板运输机机头处搭接错位，成为引发事故发生的导火索。危险程度与上窜下滑的偏移量成正比，且在刮板输送机连续推进时，由于液压支架与刮板输送机连接销耳间隙窜动量的累积，以及传感器误差，导致刮板运输机上窜下滑偏移加剧。如果不能及时加以检查以及调整，将导致刮板输送机的端头驱动部损坏、液压支架挤架或倒架、推杆损坏、电缆损坏、生产中断等问题继而导致停产。由于在综采设备推进过程中，发生上窜或者下滑偏移是随时的，偏移量是实时发生变化的，因此，需要实现对于设备上窜下滑偏移的实时测试，以便进行实时调整。

目前，对于综采设备偏移量测量方法主要通过激光测距、超声波测距传感器等设备直接测量综采设备与巷道的实时距离，一方面，由于这些测距方法多数是将采集的信息传输到计算机进行处理，测量效率低。另一方面，综采工作面在有设备工作时会出现粉尘，一般的光原理测距仪器会把粉尘扫描进去，有一定的概率将扫描到的粉尘当作巷道的侧壁，导致测量精度大大降低，且煤矿巷道的侧壁是凹凸不平的，如果只测量巷道侧壁上一个点的距离并不能代表综采设备与巷道的真实距离，也会导致偏移量的测量出现偏差。

发明内容

本申请实施例提供了一种综采工作面设备上窜下滑偏移测量方法及系统，用于解决如下技术问题：现有的综采设备偏移量测量方法的测量精度低。

本申请实施例采用下述技术方案：

本申请实施例提供了一种综采工作面设备上窜下滑偏移测量方法，方法包括：接收第一激光雷达采集的第一巷道壁对应的第一点云数据；以及，接收第二激光雷达采集的第二巷道壁对应的第二点云数据；分别对所述第一点云数据与所述第二点云数据进行滤波处理以及曲面拟合处理，以得到第一基准平面与第二基准平面；确定所述第一激光雷达与所述第一基准平面之间的第一距离，以及所述第二激光雷达与所述第二基准平面之间的第二距离；基于所述第一距离与预存的第一标准距离，确定第一偏移量，以及基于所述第二距离与预存的第二标准距离，确定第二偏移量；根据所述第一偏移量以及所述第二偏移量，确定所述综采设备发生的偏移类型。

在一种可行的实施方式中，分别对所述第一点云数据与所述第二点云数据进行滤波处理以及曲面拟合处理，以得到第一基准平面与第二基准平面，具体包括：对所述第一点云数据进行高斯滤波，去除所述第一点云数据中的孤立点；以及，对所述第二点云数据进行高斯滤波，去除所述第二点云数据中的孤立点；通过预设算法，对进行高斯滤波后的所述第一点云数据进行曲面拟合，得到所述第一基准平面；以及，对进行高斯滤波后的所述第二点云数据进行曲面拟合，得到所述第二基准平面。

在一种可行的实施方式中，对所述第一点云数据进行高斯滤波，去除所述第一点云数据中的孤立点；以及，对所述第二点云数据进行高斯滤波，去除所述第二点云数据中的孤立点，具体包括：根据

得到二维高斯滤波权函数h(x,y)；其中，

x代表偏离二维高斯滤波权函数中心的点云数据的x坐标，y代表偏离二维高斯滤波权函数中心的点云数据的y坐标，λ_xc以及λ_yc代表低通高斯滤波器的截止波长；根据w(x,y)＝∫∫z(x-ξ,y-η)h(ξ,η)dξdη，得到二维高斯滤波函数w(x,y)；其中，ξ、η为卷积积分所需的微分变量，z(x-ξ,y-η)为原始点云数据；将所述二维高斯滤波函数w(x,y)离散化，得到二维离散高斯滤波过程公式：

其中，g、k为计算高斯评定基准面w所需的离散计算系数，g的范围为g₁～g₂，k的范围为k₁～k₂；其中，i＝g₁,...,L_x-g₂，j＝k₁,...,L_y-k₂，L_x和L_y为采样数据点；Δx、Δy为采样间隔；通过所述二维离散高斯滤波过程公式w(x_i,y_i)，对所述第一点云数据以及所述第二点云数据进行二维高斯滤波。

在一种可行的实施方式中，通过预设算法，对进行高斯滤波后的所述第一点云数据进行曲面拟合，得到所述第一基准平面；以及，对进行高斯滤波后的所述第二点云数据进行曲面拟合，得到所述第二基准平面，具体包括：对于滤波后的点云数据点列Q_j,k(j＝1,2,...,n；k＝1,2,...e)，分别按照下标j和k的顺序，构造单增的参数序列

以及{p_k}；根据所述参数序列

以及

构造B样条基函数

根据对n行点云数据的一元函数拟合公式

得到每一行点云数据的r个空间点列

根据对r列空间点列

的一元函数拟合的公式

得到中间参数l_zk，再对所述中间参数l_zk进行求和计算，得到控制顶点l_jk；根据

分别对所述第一点云数据以及所述第二点云数据进行曲面拟合，得到所述第一基准平面以及所述第二基准平面。

在一种可行的实施方式中，确定所述第一激光雷达与所述第一基准平面之间的第一距离，以及所述第二激光雷达与所述第二基准平面之间的第二距离，具体包括：以所述第一激光雷达为原点，建立第一三维坐标系；基于所述第一三维坐标系的原点坐标，以及所述第一基准平面上的所有点云数据在所述第一三维坐标系中的三维坐标，确定所述第一激光雷达与所述第一基准平面上的所有点云数据的距离，并将得到的所述距离中的最小值确定为所述第一激光雷达与所述第一基准平面之间的第一距离；以所述第二激光雷达为原点，建立第二三维坐标系；基于所述第二三维坐标系的原点坐标，以及所述第二基准平面上的所有点云数据在所述第二三维坐标系中的三维坐标，确定所述第二激光雷达与所述第二基准平面上的所有点云数据的距离，并将得到的所述距离中的最小值确定为所述第二激光雷达与所述第二基准平面之间的第二距离。

在一种可行的实施方式中，基于所述第一距离与预存的第一标准距离，确定第一偏移量，以及基于所述第二距离与预存的第二标准距离，确定第二偏移量，具体包括：在所述综采设备运行之前，确定所述第一激光雷达与所述第一基准平面的第一标准距离，并确定所述第二激光雷达与所述第二基准平面的第二标准距离；将所述第一标准距离以及所述第二标准距离保存在内存中；在所述综采设备运行过程中，将所述第一距离与所述第一标准距离进行对比并求第一差值，将所述第一差值的绝对值确定为所述第一偏移量；将所述第二距离与所述第二标准距离进行对比并求第二差值，将所述第二差值的绝对值确定为所述第二偏移量。

在一种可行的实施方式中，基于所述第一偏移量以及所述第二偏移量，确定所述综采设备发生的偏移类型，具体包括：在所述第一距离大于第一标准距离且所述第二距离小于第二标准距离的情况下，确定所述综采设备的偏移类型为下滑偏移；在所述第一距离小于第一标准距离且所述第二距离大于第二标准距离的情况下，确定所述综采设备的偏移类型为上窜偏移；在所述第一距离等于第一标准距离且所述第二距离等于第二标准距离的情况下，确定所述综采设备没有发生偏移。

在一种可行的实施方式中，在根据所述第一偏移量以及所述第二偏移量，确定所述综采设备发生的偏移类型之后，所述方法还包括：在所述综采设备发生偏移的情况下，通过无线通讯模块将所述第一偏移量、所述第二偏移量以及所述偏移类型发送到所述综采设备的控制中心；在所述综采设备的偏移类型为下滑偏移的情况下，通过所述控制中心控制所述综采设备向所述第一巷道壁移动所述第一偏移量；在所述综采设备的偏移类型为上窜偏移的情况下，通过所述控制中心控制所述综采设备向所述第二巷道壁移动所述第二偏移量；将所述第一偏移量、所述第二偏移量、所述偏移类型以及所述控制中心对所述综采设备调整的结果发送到显示设备，并在所述显示设备中进行显示。

本申请实施例还提供了一种综采工作面设备上窜下滑偏移测量系统，系统包括：激光雷达，包括第一激光雷达以及第二激光雷达，用于实时采集所述综采设备第一巷道壁的第一点云数据以及所述综采设备第二巷道壁的第二点云数据；处理器，用于分别对所述第一点云数据与所述第二点云数据进行滤波处理以及曲面拟合处理，得到第一基准平面与第二基准平面；并确定所述第一激光雷达与所述第一基准平面的第一距离，以及所述第二激光雷达与所述第二基准平面的第二距离；所述处理器还用于基于所述第一距离与预存的第一标准距离，确定第一偏移量；基于所述第二距离与预存的第二标准距离，确定第二偏移量；以及基于所述第一偏移量以及所述第二偏移量，确定所述综采设备发生的偏移类型；综采设备控制中心，用于根据所述第一偏移量、所述第二偏移量以及所述偏移类型对所述综采设备作出调整。

在一种可行的实施方式中，所述第一激光雷达安装于所述综采设备的第一防护板上，所述第二激光雷达安装于所述综采设备的第二防护板上；所述第一防护板与所述第二防护板分别安装于所述综采设备靠近巷道壁的两端，用于保护所述综采设备。

本申请实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：

1.通过激光雷达采集综采设备两侧巷道壁的三维点云数据，并传输至ARM处理器进行处理，得到综采设备距离两侧巷道壁的距离，激光雷达与ARM处理器组合的形式对于测量综采设备偏移量的精度更高，且无需将数据传输至计算机处理，数据处理速度更快，测量效率更高，能够适应综采工作面的工作智能化要求。

2.ARM处理器对激光雷达采集的点云数据进行高斯滤波，将综采工作面产生的粉尘过滤掉，减少粉尘造成的误差。然后再通过曲面拟合，将凹凸不平的煤壁拟合为一张光滑的基准平面，然后通过三维坐标计算激光雷达与基准平面的距离，此方法会避免因煤壁凹凸不平而造成的影响真实距离的测量问题，可以得到较为真实的平面。排除了粉尘和煤壁不平等干扰因素，激光雷达与煤壁距离的测量准确度也更高。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：

图1为本申请实施例提供的一种综采工作面设备上窜下滑偏移测量方法流程图；

图2为本申请实施例提供的一种综采工作面设备结构示意图；

1、巷道壁；2、第一激光雷达；3第一防护板、；4第一液压支架、；5、第二液压支架；6、第三液压支架；7、第二防护板；8、第二激光雷达；9、刮板运输机；10、底调液压缸；

图3为本申请实施例提供的一种综采工作面设备上窜下滑偏移测量系统结构示意图；

图4为本申请实施例提供的一种综采工作面设备上窜下滑偏移测量设备结构示意图；

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本说明书实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

图1为本申请实施例提供的一种综采工作面设备上窜下滑偏移测量方法流程图，如图1所示，方法具体包括S101-S106：

S101、具体地，处理器采用ARM处理器。ARM处理器通过安装在综采设备第一防护板上的第一激光雷达，实时采集综采设备第一巷道壁对应的第一点云数据，通过安装在综采设备第二防护板上的第二激光雷达，实时采集综采设备第二巷道壁对应的第二点云数据。

具体地，综采设备用于在采煤工作面进行煤炭采集。在综采设备的左右两侧分别安装一个激光雷达，用于测量综采设备两侧与左右巷道壁的距离。ARM处理器实时接收两个激光雷达传回的点云数据。

作为一种可行的实施方式，如图2所示，综采设备主要包括刮板运输机9、底调液压缸10、第一液压支架4、第二液压支架5以及第三液压支架6。在综采设备的两侧分别安装第一防护板3以及第二防护板7，并在第一防护板3上安装第一激光雷达2，在第二防护板7上安装第二激光雷达8。第一激光雷达2实时采集第一巷道壁的三维点云数据，第二激光雷达实时采集第二巷道壁的三维点云数据。需要说明的是，与第一激光雷达距离更近的一侧巷道壁即为第一巷道壁，与第二激光雷达距离更近的一侧巷道壁即为第二巷道壁。图2中的左右关系并不代表现实中的左右关系，仅用于指示各部件的位置关系。

在一个实施例中，若2为第一激光雷达，则1为第一巷道壁，若2为第二激光雷达，则1为第二巷道壁。在综采设备的两端安装防护板，将激光雷达安装于防护板上，在对综采设备提供保护的同时，方便确定综采设备与巷道壁的距离。

S102、ARM处理器分别对第一点云数据与第二点云数据进行滤波处理以及曲面拟合处理，以得到第一基准平面与第二基准平面。

具体地，ARM处理器在接收到两个激光雷达采集的两侧巷道壁的点云数据后，分别对两侧巷道壁的点云数据进行高斯滤波，去除点云数据中的孤立点。通过预设的曲面拟合算法，对进行高斯滤波后的点云数据进行曲面拟合，得到对应的基准平面。

作为一种可行的实施方式，可以根据

得到二维高斯滤波权函数h(x,y)；其中，

x代表偏离二维高斯滤波权函数中心的点云数据的x坐标，y代表偏离二维高斯滤波权函数中心的点云数据的y坐标，λ_xc以及λ_yc代表低通高斯滤波器的截止波长；

进一步地，根据w(x,y)＝∫∫z(x-ξ,y-η)h(ξ,η)dξdη，得到二维高斯滤波函数w(x,y)；其中，ξ、η为卷积积分所需的微分变量，z(x-ξ,y-η)为原始点云数据；

进一步地，由于采集到的点云数据为离散点，因此，将二维高斯滤波函数w(x,y)离散化，得到二维离散高斯滤波过程公式：

其中，g、k为计算高斯评定基准面w所需的离散计算系数，g的范围为g₁～g₂，k的范围为k₁～k₂；i＝g₁,...,L_x-g₂，j＝k₁,...,L_y-k₂，L_x和L_y为采样数据点；Δx、Δy为采样间隔；通过公式w(x_i,y_i)，对两侧巷道壁的点云数据进行二维高斯滤波，保留有效三维点云数据，将采集到的粉尘的点云数据过滤掉。

作为一种可行的实施方式，对于高斯滤波后的点云数据点列Q_j,k(j＝1,2,...,n；k＝1,2,...e)，分别按照下标j和k的顺序，构造单增的参数序列

以及{p_k}；然后根据参数序列

以及{p_k}，构造B样条基函数

{A_k,x(p)}；

进一步地，先根据

对n行点云数据分别作一元函数拟合，在上述公式中代入{A_z,x(p_k)}以及Q_j,k，得到每一行点云数据的r个空间点列

进一步地，根据

对r列空间点列

进行一元函数拟合，在上述公式中代入

以及{A_z,c(m_j)}，得到中间参数l_zk，再对中间参数l_zk进行求和计算，得到点云数据的控制顶点l_jk；

最后，根据

分别对两侧巷道壁的点云数据进行曲面拟合，得到第一基准平面以及第二基准平面。

S103、ARM处理器确定第一激光雷达2与第一基准平面之间的第一距离，以及第二激光雷达8与第二基准平面之间的第二距离。

具体地，分别以第一激光雷达2为原点，建立第一三维坐标系，以及以第二激光雷达8为原点，建立第二三维坐标系。在第一三维坐标系中，确定第一基准平面上的所有拟合后的点云数据的三维坐标，在第二三维坐标系中，确定第二基准平面上的所有拟合后的点云数据的三维坐标。

在一个实施例中，第一三维坐标系与第二三维坐标系的坐标轴可以与大地坐标系的坐标轴相同，也可以指向任意三个互相垂直的方向，可按照实际需求进行设置，本申请实施例对此不作限定。

进一步地，基于第一三维坐标系的原点坐标(0,0,0)，以及第一基准平面上的所有点云数据在第一三维坐标系中的三维坐标，计算第一激光雷达2与第一基准平面上的所有点云数据的坐标距离，得到的所有坐标距离中的最小值即为第一激光雷达2与第一基准平面之间的第一距离。基于第二三维坐标系的原点坐标(0,0,0)，以及第二基准平面上的所有点云数据在第二三维坐标系中的三维坐标，计算第二激光雷达8与第二基准平面上的所有点云数据的坐标距离，得到的所有坐标距离中的最小值即为第二激光雷达8与第二基准平面之间的第二距离。若需要得到激光雷达与基准平面的实际距离，则用计算出的坐标距离乘以三维坐标系的单位长度即可。

S104、ARM处理器基于第一距离与预存的第一标准距离，确定第一偏移量，以及基于第二距离与预存的第二标准距离，确定第二偏移量。

具体地，在综采设备开始运行之前，ARM处理器先根据S101-S103所示的过程确定第一激光雷达2与第一基准平面的第一标准距离，以及确定第二激光雷达8与第二基准平面的第二标准距离，并将第一标准距离和第二标准距离保存在ARM处理器的内存中。

进一步地，在综采设备运行过程中，ARM处理器实时将计算出的第一距离与内存中的第一标准距离进行对比并计算两者的第一差值，第一差值的绝对值即为第一偏移量。同时，ARM处理器也实时将计算出的第二距离与第二标准距离进行对比并求两者的第二差值，第二差值的绝对值即为第二偏移量。

在一个实施例中，若计算出的第一距离为12cm，第一标准距离为10cm，则第一偏移量为2cm。

S105、ARM处理器根据第一偏移量以及第二偏移量，确定综采设备发生的偏移类型。

具体地，在第一距离大于第一标准距离且第二距离小于第二标准距离的情况下，综采设备的偏移类型为下滑偏移；在第一距离小于第一标准距离且第二距离大于第二标准距离的情况下，确定综采设备的偏移类型为上窜偏移；在第一距离等于第一标准距离且第二距离等于第二标准距离的情况下，确定综采设备没有发生偏移。

在一个实施例中，如图2所示，若计算出的第一距离为a，第二距离为b，预存的第一标准距离为A，第二标准距离为B。那么若a>A且b<B，则判断综采设备发生了下滑偏移。若a<A且b>B，判断设备发生上窜偏移。同样，第一距离也可以为b，第二距离也可以为a，因此，上窜偏移和下滑偏移具体是向哪个方向偏移，取决于工作人员将哪个方向的激光雷达设为第一激光雷达。

S106、ARM处理器在综采设备发生偏移的情况下，将第一偏移量、第二偏移量以及偏移类型发送到综采设备的控制中心，以使控制中心实时调整综采设备。

具体地，在综采设备发生偏移的情况下，通过无线通讯模块将第一偏移量、第二偏移量以及偏移类型发送到综采设备的控制中心。在综采设备的偏移类型为下滑偏移的情况下，控制中心控制综采设备向第一巷道壁移动第一偏移量。在综采设备的偏移类型为上窜偏移的情况下，控制中心控制综采设备向第二巷道壁移动第二偏移量。

在一个实施例中，若控制中心接收到的信息为综采设备产生下滑偏移，且第一偏移量为3cm，则控制综采设备向第一巷道壁移动3cm。若控制中心接收到的信息为综采设备产生上窜偏移，且第二偏移量为3cm，则控制综采设备向第二巷道壁移动3cm。

需要说明的是，一般情况下，综采设备若发生偏移，其第一偏移量与第二偏移量是相同的，例如综采设备的左侧向左偏移了3cm，右侧也会向左偏移3cm。本申请为避免特殊情况发生，在调整综采设备时，调整下滑偏移以第一偏移量为准，调整上窜偏移以第二偏移量为准。

进一步地，ARM处理器将实时计算出的第一偏移量、第二偏移量、偏移类型以及控制中心对综采设备调整的结果发送到显示设备，并在显示设备中进行显示，以便工作人员查看综采设备状态。

图3为本申请实施例提供的一种综采工作面设备上窜下滑偏移测量系统结构示意图，如图3所示，系统包括：

第一激光雷达310以及第二激光雷达320，用于实时采集综采设备第一巷道壁的第一点云数据以及综采设备第二巷道壁的第二点云数据。

作为一种可行的实施方式，第一激光雷达310安装于综采设备的第一防护板上，第二激光雷达320安装于综采设备的第二防护板上。第一防护板与第二防护板分别安装于综采设备靠近巷道壁的两端，用于保护综采设备不被巷道壁磨损。

ARM处理器330，用于分别对第一点云数据与第二点云数据进行滤波处理以及曲面拟合处理，得到第一基准平面与第二基准平面；并确定第一激光雷达与第一基准平面的第一距离，以及第二激光雷达与第二基准平面的第二距离；ARM处理器还用于基于第一距离与预存的第一标准距离，确定第一偏移量；基于第二距离与预存的第二标准距离，确定第二偏移量；以及基于第一偏移量以及第二偏移量，确定综采设备发生的偏移类型。

其中，分别对第一点云数据与第二点云数据进行滤波处理以及曲面拟合处理，得到第一基准平面与第二基准平面，具体包括：对第一点云数据进行高斯滤波，去除第一点云数据中的孤立点；以及，对第二点云数据进行高斯滤波，去除第二点云数据中的孤立点；通过预设算法，对进行高斯滤波后的第一点云数据进行曲面拟合，得到第一基准平面；以及，对进行高斯滤波后的第二点云数据进行曲面拟合，得到第二基准平面。

其中，对第一点云数据进行高斯滤波，去除第一点云数据中的孤立点；以及，对第二点云数据进行高斯滤波，去除第二点云数据中的孤立点，具体包括：根据

得到二维高斯滤波权函数h(x,y)；其中，

x代表偏离二维高斯滤波权函数中心的点云数据的x坐标，y代表偏离二维高斯滤波权函数中心的点云数据的y坐标，λ_xc以及λ_yc代表低通高斯滤波器的截止波长；根据w(x,y)＝∫∫z(x-ξ,y-η)h(ξ,η)dξdη，得到二维高斯滤波函数w(x,y)；其中，ξ、η为卷积积分所需的微分变量，z(x-ξ,y-η)为原始点云数据；将二维高斯滤波函数w(x,y)离散化，得到二维离散高斯滤波过程公式：

其中，g、k为计算高斯评定基准面w所需的离散计算系数，g的范围为g₁～g₂，k的范围为k₁～k₂；其中，i＝g₁,...,L_x-g₂，j＝k₁,...,L_y-k₂，L_x和L_y为采样数据点；Δx、Δy为采样间隔；通过二维离散高斯滤波过程公式w(x_i,y_i)，对第一点云数据以及第二点云数据进行二维高斯滤波。

通过预设算法，对进行高斯滤波后的第一点云数据进行曲面拟合，得到第一基准平面；以及，对进行高斯滤波后的第二点云数据进行曲面拟合，得到第二基准平面，具体包括：对于滤波后的点云数据点列Q_j,k(j＝1,2,...,n；k＝1,2,...e)，分别按照下标j和k的顺序，构造单增的参数序列

以及{p_k}；根据参数序列

以及{p_k}，构造B样条基函数

根据对n行点云数据的一元函数拟合公式

得到每一行点云数据的r个空间点列

根据对r列空间点列

的一元函数拟合的公式

得到中间参数l_zk，再对中间参数l_zk进行求和计算，得到控制顶点l_jk；根据

分别对第一点云数据以及第二点云数据进行曲面拟合，得到第一基准平面以及第二基准平面。

其中，确定第一激光雷达与第一基准平面之间的第一距离，以及第二激光雷达与第二基准平面之间的第二距离，具体包括：以第一激光雷达为原点，建立第一三维坐标系；基于第一三维坐标系的原点坐标，以及第一基准平面上的所有点云数据在第一三维坐标系中的三维坐标，确定第一激光雷达与第一基准平面上的所有点云数据的距离，并将得到的距离中的最小值确定为第一激光雷达与第一基准平面之间的第一距离；以第二激光雷达为原点，建立第二三维坐标系；基于第二三维坐标系的原点坐标，以及第二基准平面上的所有点云数据在第二三维坐标系中的三维坐标，确定第二激光雷达与第二基准平面上的所有点云数据的距离，并将得到的距离中的最小值确定为第二激光雷达与第二基准平面之间的第二距离。

其中，基于第一距离与预存的第一标准距离，确定第一偏移量，以及基于第二距离与预存的第二标准距离，确定第二偏移量，具体包括：在综采设备运行之前，确定第一激光雷达与第一基准平面的第一标准距离，并确定第二激光雷达与第二基准平面的第二标准距离；将第一标准距离以及第二标准距离保存在内存中；在综采设备运行过程中，将第一距离与第一标准距离进行对比并求第一差值，将第一差值的绝对值确定为第一偏移量；将第二距离与第二标准距离进行对比并求第二差值，将第二差值的绝对值确定为第二偏移量。

其中，基于第一偏移量以及第二偏移量，确定综采设备发生的偏移类型，具体包括：在第一距离大于第一标准距离且第二距离小于第二标准距离的情况下，确定综采设备的偏移类型为下滑偏移；在第一距离小于第一标准距离且第二距离大于第二标准距离的情况下，确定综采设备的偏移类型为上窜偏移；在第一距离等于第一标准距离且第二距离等于第二标准距离的情况下，确定综采设备没有发生偏移。

作为一种可行的实施方式，ARM处理器330包括数据处理模块以及通讯模块，激光雷达采用对应通讯模块与ARM处理器330进行数据通信，增强数据传输中的抗干扰能力。

综采设备控制中心340，用于根据第一偏移量、第二偏移量以及偏移类型对综采设备作出调整。

图4为本申请实施例提供的一种综采工作面设备上窜下滑偏移测量设备结构示意图，如图4所示，设备包括：

至少一个处理器；以及，与至少一个处理器通信连接的存储器；其中，存储器存储有可被至少一个处理器执行的指令，指令被至少一个处理器执行，以使至少一个处理器能够执行S101-S106中的任一步骤。

本申请中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置、设备、非易失性计算机存储介质实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

上述对本申请特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请的实施例可以有各种更改和变化。凡在本申请实施例的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种综采工作面设备上窜下滑偏移测量方法，其特征在于，所述方法包括：

接收第一激光雷达采集的第一巷道壁对应的第一点云数据；以及，接收第二激光雷达采集的第二巷道壁对应的第二点云数据；

分别对所述第一点云数据与所述第二点云数据进行滤波处理以及曲面拟合处理，以得到第一基准平面与第二基准平面；

确定所述第一激光雷达与所述第一基准平面之间的第一距离，以及所述第二激光雷达与所述第二基准平面之间的第二距离；

基于所述第一距离与预存的第一标准距离，确定第一偏移量，以及基于所述第二距离与预存的第二标准距离，确定第二偏移量；

根据所述第一偏移量以及所述第二偏移量，确定所述综采设备发生的偏移类型。

2.根据权利要求1所述的一种综采工作面设备上窜下滑偏移测量方法，其特征在于，分别对所述第一点云数据与所述第二点云数据进行滤波处理以及曲面拟合处理，以得到第一基准平面与第二基准平面，具体包括：

对所述第一点云数据进行高斯滤波，去除所述第一点云数据中的孤立点；以及，对所述第二点云数据进行高斯滤波，去除所述第二点云数据中的孤立点；

通过预设算法，对进行高斯滤波后的所述第一点云数据进行曲面拟合，得到所述第一基准平面；以及，对进行高斯滤波后的所述第二点云数据进行曲面拟合，得到所述第二基准平面。

3.根据权利要求2所述的一种综采工作面设备上窜下滑偏移测量方法，其特征在于，对所述第一点云数据进行高斯滤波，去除所述第一点云数据中的孤立点；以及，对所述第二点云数据进行高斯滤波，去除所述第二点云数据中的孤立点，具体包括：

根据

得到二维高斯滤波权函数h(x,y)；其中，

x代表偏离二维高斯滤波权函数中心的点云数据的x坐标，y代表偏离二维高斯滤波权函数中心的点云数据的y坐标，λ_xc以及λ_yc代表低通高斯滤波器的截止波长；

根据w(x,y)＝∫∫z(x-ξ,y-η)h(ξ,η)dξdη，得到二维高斯滤波函数w(x,y)；其中，ξ、η为卷积积分所需的微分变量，z(x-ξ,y-η)为原始点云数据；

将所述二维高斯滤波函数w(x,y)离散化，得到二维离散高斯滤波过程公式：

其中，g、k为计算高斯评定基准面w所需的离散计算系数，g的范围为g₁～g₂，k的范围为k₁～k₂；其中，i＝g₁,...,L_x-g₂，j＝k₁,...,L_y-k₂，L_x和L_y为采样数据点；Δx、Δy为采样间隔；

通过所述二维离散高斯滤波过程公式w(x_i,y_i)，对所述第一点云数据以及所述第二点云数据进行二维高斯滤波。

4.根据权利要求2所述的一种综采工作面设备上窜下滑偏移测量方法，其特征在于，通过预设算法，对进行高斯滤波后的所述第一点云数据进行曲面拟合，得到所述第一基准平面；以及，对进行高斯滤波后的所述第二点云数据进行曲面拟合，得到所述第二基准平面，具体包括：

对于滤波后的点云数据点列Q_j,k(j＝1,2,...,n；k＝1,2,...e)，分别按照下标j和k的顺序，构造单增的参数序列{m_j}以及{p_k}；

根据所述参数序列{m_j}以及{p_k}，构造B样条基函数{A_j,c(m)}、{A_k,x(p)}；

根据对n行点云数据的一元函数拟合公式

得到每一行点云数据的r个空间点列

根据对r列空间点列

的一元函数拟合的公式

得到中间参数l_zk，再对所述中间参数l_zk进行求和计算，得到控制顶点l_jk；

根据

分别对所述第一点云数据以及所述第二点云数据进行曲面拟合，得到所述第一基准平面以及所述第二基准平面。

5.根据权利要求1所述的一种综采工作面设备上窜下滑偏移测量方法，其特征在于，确定所述第一激光雷达与所述第一基准平面之间的第一距离，以及所述第二激光雷达与所述第二基准平面之间的第二距离，具体包括：

以所述第一激光雷达为原点，建立第一三维坐标系；

基于所述第一三维坐标系的原点坐标，以及所述第一基准平面上的所有点云数据在所述第一三维坐标系中的三维坐标，确定所述第一激光雷达与所述第一基准平面上的所有点云数据的距离，并将得到的所述距离中的最小值确定为所述第一激光雷达与所述第一基准平面之间的第一距离；

以所述第二激光雷达为原点，建立第二三维坐标系；

基于所述第二三维坐标系的原点坐标，以及所述第二基准平面上的所有点云数据在所述第二三维坐标系中的三维坐标，确定所述第二激光雷达与所述第二基准平面上的所有点云数据的距离，并将得到的所述距离中的最小值确定为所述第二激光雷达与所述第二基准平面之间的第二距离。

6.根据权利要求1所述的一种综采工作面设备上窜下滑偏移测量方法，其特征在于，基于所述第一距离与预存的第一标准距离，确定第一偏移量，以及基于所述第二距离与预存的第二标准距离，确定第二偏移量，具体包括：

在所述综采设备运行之前，确定所述第一激光雷达与所述第一基准平面的第一标准距离，并确定所述第二激光雷达与所述第二基准平面的第二标准距离；

将所述第一标准距离以及所述第二标准距离保存在内存中；

在所述综采设备运行过程中，将所述第一距离与所述第一标准距离进行对比并求第一差值，将所述第一差值的绝对值确定为所述第一偏移量；

将所述第二距离与所述第二标准距离进行对比并求第二差值，将所述第二差值的绝对值确定为所述第二偏移量。

7.根据权利要求6所述的一种综采工作面设备上窜下滑偏移测量方法，其特征在于，基于所述第一偏移量以及所述第二偏移量，确定所述综采设备发生的偏移类型，具体包括：

在所述第一距离大于第一标准距离且所述第二距离小于第二标准距离的情况下，确定所述综采设备的偏移类型为下滑偏移；

在所述第一距离小于第一标准距离且所述第二距离大于第二标准距离的情况下，确定所述综采设备的偏移类型为上窜偏移；

在所述第一距离等于第一标准距离且所述第二距离等于第二标准距离的情况下，确定所述综采设备没有发生偏移。

8.根据权利要求1所述的一种综采工作面设备上窜下滑偏移测量方法，其特征在于，在根据所述第一偏移量以及所述第二偏移量，确定所述综采设备发生的偏移类型之后，所述方法还包括：

在所述综采设备发生偏移的情况下，通过无线通讯模块将所述第一偏移量、所述第二偏移量以及所述偏移类型发送到所述综采设备的控制中心；

在所述综采设备的偏移类型为下滑偏移的情况下，通过所述控制中心控制所述综采设备向所述第一巷道壁移动所述第一偏移量；

在所述综采设备的偏移类型为上窜偏移的情况下，通过所述控制中心控制所述综采设备向所述第二巷道壁移动所述第二偏移量；

将所述第一偏移量、所述第二偏移量、所述偏移类型以及所述控制中心对所述综采设备调整的结果发送到显示设备，并在所述显示设备中进行显示。

9.一种综采工作面设备上窜下滑偏移测量系统，其特征在于，所述系统包括：

激光雷达，包括第一激光雷达以及第二激光雷达，分别用于实时采集所述第一巷道壁的第一点云数据，以及所述第二巷道壁的第二点云数据；

处理器，用于分别对所述第一点云数据与所述第二点云数据进行滤波处理以及曲面拟合处理，得到第一基准平面与第二基准平面；并确定所述第一激光雷达与所述第一基准平面的第一距离，以及所述第二激光雷达与所述第二基准平面的第二距离；所述处理器还用于基于所述第一距离与预存的第一标准距离，确定第一偏移量；基于所述第二距离与预存的第二标准距离，确定第二偏移量；以及基于所述第一偏移量以及所述第二偏移量，确定所述综采设备发生的偏移类型；

综采设备控制中心，用于根据所述第一偏移量、所述第二偏移量以及所述偏移类型对所述综采设备作出调整。

10.根据权利要求9所述的一种综采工作面设备上窜下滑偏移测量系统，其特征在于，

所述第一激光雷达安装于所述综采设备的第一防护板上，所述第二激光雷达安装于所述综采设备的第二防护板上；

所述第一防护板与所述第二防护板分别安装于所述综采设备靠近巷道壁的两端，用于保护所述综采设备。

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