CN113821917B - 一种综采设备作业过程中已采区顶底板形状的估算方法 - Google Patents
一种综采设备作业过程中已采区顶底板形状的估算方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113821917B CN113821917B CN202111015475.4A CN202111015475A CN113821917B CN 113821917 B CN113821917 B CN 113821917B CN 202111015475 A CN202111015475 A CN 202111015475A CN 113821917 B CN113821917 B CN 113821917B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- height
- bracket
- bottom plate
- complete
- cutter
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000005065 mining Methods 0.000 title claims abstract description 79
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 77
- 239000003245 coal Substances 0.000 claims description 93
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 14
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims description 13
- 238000009499 grossing Methods 0.000 claims description 12
- 230000004931 aggregating effect Effects 0.000 claims description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 4
- 238000004590 computer program Methods 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 238000004422 calculation algorithm Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000007726 management method Methods 0.000 description 2
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 2
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 2
- 206010063385 Intellectualisation Diseases 0.000 description 1
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 238000007781 pre-processing Methods 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 238000004886 process control Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
- G06F30/20—Design optimisation, verification or simulation
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21C—MINING OR QUARRYING
- E21C35/00—Details of, or accessories for, machines for slitting or completely freeing the mineral from the seam, not provided for in groups E21C25/00 - E21C33/00, E21C37/00 or E21C39/00
- E21C35/24—Remote control specially adapted for machines for slitting or completely freeing the mineral
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21F—SAFETY DEVICES, TRANSPORT, FILLING-UP, RESCUE, VENTILATION, OR DRAINING IN OR OF MINES OR TUNNELS
- E21F17/00—Methods or devices for use in mines or tunnels, not covered elsewhere
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Geology (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Evolutionary Computation (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Geometry (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)
Abstract
本发明提供了一种综采设备作业过程中已采区顶底板形状的估算方法，所述方法包括以下步骤：依次计算每个支架对应的基线高度；获取左、右滚筒高度数据，结合每个支架对应的基线高度，计算每个支架对应的顶板坐标和底板坐标，计算每个支架对应的顶板坐标和底板坐标；按支架排列顺序，将各个支架的顶板坐标顺次连接以形成完整刀顶板线，将各个支架的底板坐标顺次连接以形成完整刀底板线；重复执行上述步骤，直至获得已采区对应的一系列完整刀顶板线和完整刀底板线；将各个完整刀顶板线顺次连接以获得已采区的顶板线，将各个完整刀底板线顺次连接以获得已采区的底板线；基于已采区的顶板线和底板线，构建已采区的空间几何形状。
Description
技术领域
本发明涉及采煤工作面数据智能分析领域，具体的说，涉及了一种综采设备作业过程中已采区顶底板形状的估算方法。
背景技术
随着煤炭开采技术及装备的快速发展，综采工作面经历了机械化→自动化→智能化开采。当前综采工作面的综采成套设备(包括采煤机、支架和刮板机等)智能化工作，有赖于识别生产作业过程中各个工艺过程，基于综采成套设备的工作过程数据进行工艺过程识别是实现综采成套设备智能化的基础。虽然，煤矿采煤过程中的信息化水平有一定基础，已形成了一部分生产数据，但，这些生产数据的数据质量并不完善，且对于这些生产数据的分析，形成加速综采设备智能化的分析算法模型相对较少。
当前阶段，虽在综采成套设备的工作过程中已引入了部分自动控制程序，但实际工作中，仍在很大程度上依靠现场操作人员的手动控制和调整；手动控制过程依赖操作人员的经验和对现场实际情况的判断，存在过程控制的波动性较大、工艺参数不能直接记录等问题，不利于技术的沉淀和迭代优化。
已采区三维空间几何形状构建，对于开采过程的回溯分析，探寻可进行工艺改进的点至关重要，也是与勘探阶段绘制的煤层三维分布形状图的对比，进行智能截割规划和预测的关键。但是，目前尚无法根据采煤机位置和姿态等监测数据进行已采区空间形状估算，对已采区的估计和截割规划主要依靠人工经验，存在不确定性大、对人工依赖大等问题，与煤矿的少人化、无人化目标相悖。
为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，从而提供一种综采设备作业过程中已采区顶底板形状的估算方法。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
本发明第一方面提供一种综采设备作业过程中已采区顶底板形状的估算方法，所述方法包括以下步骤：
读取采煤机倾角数据和当前完整刀的基点高度，利用已构建的基线计算模型，依次计算每个支架对应的基线高度；
获取左、右滚筒高度数据，结合每个支架对应的基线高度，计算每个支架对应的顶板坐标和底板坐标；
按支架排列顺序，将各个支架的顶板坐标顺次连接以形成完整刀顶板线，将各个支架的底板坐标顺次连接以形成完整刀底板线；
根据采煤机俯仰角数据、完整刀的截深数据和当前完整刀的基点高度，获得下一个完整刀的基点高度；
重复执行上述步骤，直至获得已采区对应的一系列完整刀顶板线和完整刀底板线；
将各个完整刀顶板线顺次连接以获得已采区的顶板线，将各个完整刀底板线顺次连接以获得已采区的底板线；
基于已采区的顶板线和底板线，构建已采区的空间几何形状。
本发明第二方面提供一种综采设备作业过程中已采区顶底板形状估算设备，所述设备包括存储器、处理器和存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的综采设备作业过程中已采区顶底板形状估算程序，所述综采设备作业过程中已采区顶底板形状估算程序被所述处理器执行时实现如上述的综采设备作业过程中已采区顶底板形状的估算方法的步骤。
本发明相对现有技术具有突出的实质性特点和显著的进步：
1)本发明依靠综采成套设备上传的监测数据，跟随采煤机的割煤过程，根据采煤机位置、左右滚筒高度和俯仰角、倾角等姿态数据，在采煤机作业的过程中自动、实时地估算已采区顶板和底板坐标，从而构建已采区三维空间形状并不断更新，为进一步实现工作面的智能截割规划和预测等提供基础；
在现有的数据采集条件下提升综采成套设备工艺管理的数字化和信息化水平，从而可实现对采煤工艺更深入、更精确的分析和管理；
2)本发明以完整刀切分为基础，采用逐完整刀循环计算的方式，在每个完整到刀内利用采煤机位置、倾角和左右滚筒高度的数据计算该完整刀的顶板和底板坐标，然后采用俯仰角数据和完整刀截深得到下一个完整刀的基点高度，从而对当前完整刀的基点高度进行更新，提高支架对应的基线高度的计算精度；
3)针对一个完整刀过程中采煤机往往存在折返的现象，所引起的同一个支架号对应的顶板坐标和底板坐标可能有多个的问题，本发明将顶底板坐标按支架号进行聚合，基于聚合后的顶底板坐标得到完整刀的顶板线和底板线，从而提高完整刀的顶板线和底板线的精确度。
附图说明
图1是本发明的已采区顶底板形状估算方法流程图一；
图2是本发明的已采区顶底板形状估算方法流程图二；
图3是本发明的每个支架对应的顶板坐标和底板坐标估算方法流程图；
图4(a)是本发明的采煤机位置数据补齐前的示意图
图4(b)是本发明的采煤机位置数据补齐后的示意图；
图5(a)是本发明的采煤机倾角的平滑处理示意图；
图5(b)是本发明的采煤机俯仰角数据的平滑处理示意图；
图6是本发明的完整刀基线和顶底板线的计算结果示例图；
图7是本发明的完整刀顶、底板线的聚合示意图；
图8是本发明的完整刀间的顶、底板坐标平滑处理示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
实施例1
附图1和附图2示出了所述综采设备作业过程中已采区顶底板形状的估算方法流程图，它包括以下步骤：
读取采煤机倾角数据和当前完整刀的基点高度，利用已构建的基线计算模型、采煤机倾角数据和当前完整刀的基点高度，沿着采煤机移动轨迹，依次计算每个支架对应的基线高度；
获取左、右滚筒高度数据，结合每个支架对应的基线高度，计算每个支架对应的顶板坐标和底板坐标；
按支架排列顺序，将各个支架的顶板坐标顺次连接以形成完整刀顶板线，将各个支架的底板坐标顺次连接以形成完整刀底板线；
根据采煤机俯仰角数据、完整刀的截深数据和当前完整刀的基点高度，获得下一个完整刀的基点高度；
重复执行上述步骤，直至获得已采区对应的一系列完整刀顶板线和完整刀底板线；
根据完整刀划分结果，将各个完整刀顶板线顺次连接以获得已采区的顶板线，将各个完整刀底板线顺次连接以获得已采区的底板线；
基于已采区的顶板线和底板线，构建已采区的空间几何形状。
需要说明的是，完整刀不是一个设备，而是一个工艺过程的概念，采煤机设备左右移动割下一层煤的过程称为一个完整刀，采煤过程从时间上可划分成一个一个的完整刀。基于完整刀划分算法对相关数据进行分析，将采煤工作过程中各个完整刀的起止时间划出来，作为完整刀划分结果。
可以理解，已采区对应的一系列完整刀，一个完整刀需要多个支架配合完成，因此，本发明以完整刀切分为基础，在一个完整刀起止时间范围内的采煤机位置数据中的每个支架位置处，先计算每个支架对应的顶板坐标和底板坐标，再将各个支架的顶、底板坐标顺次连接以形成一个完整刀内切割煤壁产生的顶、底板线，采用逐完整刀循环计算的方式，实现对各个完整刀顶、底板线的计算，将各个完整刀的顶板线和底板线顺次组合得到已采区的顶板线和底板线，从而获得已采区的空间几何形状。
进行完整刀基线计算时，沿着一个完整刀中采煤机的移动轨迹，逐支架地计算相应支架位置处的基线高度，最后按支架位置顺次连接基线高度值形成完整刀基线。
在一种具体实施方式中，完整刀基线如附图6中位于中间位置的线条所示，完整刀顶板线如附图6中位于上部分的线条所示，完整刀底板线如附图6中位于下部分的线条所示。
需要说明的是，完整刀基线是采煤机在一个完整刀内的采煤机高度的变化轨迹，因割煤过程存在上下起伏，因此，本发明通过采煤机的倾角数据进行计算。
本实施例给出了一种已构建的基线计算模型的具体实施方式：
其中，hb,k表示第k个支架位置处的基线高度，hbp表示当前完整刀的基点高度，A表示支架间距，ai表示第i个支架位置处的采煤机倾角数据。
可以理解，一套综采设备由一台采煤机和多个(例如，100～200)个支架构成，支架横向排列成一排支撑采煤的工作面，采煤机横向移动割煤，因此，第i个支架位置处的采煤机倾角数据指的是采煤机经过第i个支架时的倾角。
若一个完整刀需要N个支架配合完成，则k大于等于1且小于等于N；例如，第1个支架位置处的基线高度hb,1＝hbp+A×sina1，第2个支架位置处的基线高度hb,2＝hbp+(A×sina1+A×sina2)以此类推，直至完成N个支架位置处的基线高度的计算。
需要说明的是，不同采煤刀对应不同的基点高度，配置第一个完整刀的基点高度为0；
根据当前完整刀的基点高度、推进距离和俯仰角，更新下一个完整刀的基点高度：第j+1个完整刀的基点高度hbp,j+1＝hbp,j+l截深×tanβ，其中，hbp,j表示第j个完整刀的基点高度，l截深表示第j个完整刀对应的推进距离，β表示j个完整刀对应的平均俯仰角，平均俯仰角为一个完整刀时间范围内的俯仰角数据的平均值。
其中，所述俯仰角指采煤机在垂直煤面方向上俯仰的角度，与之对应，倾角指采煤机在平行煤面方向上的倾斜角度。
可以理解，当前完整刀的基点高度指的是采煤机在这一完整刀中的第一个支架处的高度坐标，本发明在进行顶底板坐标计算时，由于没有绝对坐标系可以参考，因此需要定一个基点坐标(即基点高度，一个参考坐标)，所有坐标计算均基于基点坐标进行。
本实施例还给出了一种获得每个支架对应的顶板坐标和底板坐标的具体实施方式，如附图3所示：
获取一个完整刀时间范围内的采煤机位置数据，根据所述采煤机位置数据计算出左滚筒对应的支架位置xl,k和右滚筒对应的支架位置xr,k；
提取与所述时间戳关联的左滚筒高度数据和右滚筒高度数据，根据所述左滚筒高度数据以及每个支架对应的基线高度，获得第一备选顶底板高度，根据右滚筒高度数据以及每个支架对应的基线高度，获得第二备选顶底板高度，并对比所述第一备选顶底板高度和所述第二备选顶底板高度；
若所述第一备选顶底板高度大于所述第二备选顶底板高度，则：将所述第一备选顶底板高度配置为顶板的Z坐标，并将左滚筒对应的支架位置xl,k作为顶板的X坐标；将所述第二备选顶底板高度配置为底板的Z’坐标，并将右滚筒对应的支架位置xr,k作为底板的X’坐标；
若所述第一备选顶底板高度小于所述第二备选顶底板高度，则：将所述第一备选顶底板高度配置为底板的Z’坐标，并将左滚筒对应的支架位置xl,k作为底板的X’坐标；将所述第二备选顶底板高度配置为顶板的Z坐标，并将右滚筒对应的支架位置xr,k作为顶板的X坐标；
基于当前完整刀的累计推进距离，更新顶板的Y坐标和底板的Y’坐标；
重复上述步骤，直至计算出每个支架对应的顶板坐标(X，Y，Z)以及底板坐标(X’，Y’，Z’)。
需要说明的是，当前完整刀的累计推进距离为本发明中模型的输入项，一个完整刀对应顶板的Y坐标和底板的Y’坐标之间的差值为该完整刀的累计推进距离，累计推进距离为完整刀截深的累加值。
为了提高底板坐标的精度，在将所述第二备选顶底板高度或者所述第一备选顶底板高度配置为底板的Z’坐标之前，还采用减去滚筒直径的方式对所述第二备选顶底板高度或者所述第一备选顶底板高度进行修正。
本实施例还给出了获得左、右滚筒对应的支架位置的具体实施方式：
根据所述采煤机位置数据计算出左滚筒对应的支架位置xl,k和右滚筒对应的支架位置xr,k时，执行：左滚筒对应的支架位置xl,k＝xk+L/2，右滚筒对应的支架位置xr,k＝xk-L/2；其中，xk表示采煤机当前位置，L表示采煤机左、右滚筒中心距。
需要说明的是，记录一个完整刀时间范围内采煤机(采煤机中心位置)经过每个支架的时间戳，并将该时间戳与对应的支架编号关联存储，作为采煤机位置数据；因此，采煤机当前位置xk指的是与第k个时间戳关联的第k个支架位置数据。
本实施例还给出了计算两个备选顶底板高度的具体实施方式：
根据所述左滚筒高度数据以及每个支架对应的基线高度，获得第一备选顶底板高度，根据右滚筒高度数据以及每个支架对应的基线高度，获得第二备选顶底板高度时，执行：第一备选顶底板高度＝Hl,t+hb,k，第二备选顶底板高度＝Hr,t+hb,k；
其中，Hl,t表示与第t个时间戳关联的左滚筒高度数据，Hr,t表示与第t个时间戳关联的右滚筒高度数据，hb,k表示第k个支架位置处的基线高度。
实施例2
需要说明的是，由于测量误差、计算误差等原因，顶底板高度在不同完整刀间存在较大波动；为减小这部分误差带来的影响，本实施例增设完整刀间的顶底板坐标平滑处理步骤。
因此，本实施例与实施例1的区别在于：在基于已采区的顶板线和底板线，构建已采区的空间几何形状之前，还执行：
在完整刀维度上，采用滑动平均法分别对各个支架处对应的顶板Z坐标和底板Z’坐标进行平滑处理，从而得到更准确的顶板坐标和底板坐标的估算结果。
具体的，对每个支架位置，平滑后的Z坐标为其前后一定窗口(如7个完整刀)内的Z坐标的平均值，即滑动平均平滑。
在一种具体实施方式中，平滑处理前、后的已采区的顶板线效果图如附图8中上半部分线条所示，平滑处理前、后的已采区的底板线效果图如附图8中下半部分线条所示。
实施例3
需要说明的是，由于一个完整刀过程中采煤机往往存在折返的现象，因此同一个支架号对应的顶板坐标和底板坐标可能有多个；因此，本实施例还将顶底板坐标按支架号进行聚合；
具体的，在按支架排列顺序，将各个支架的顶板坐标顺次连接以形成完整刀顶板线，将各个支架的底板坐标顺次连接以形成完整刀底板线之前，还执行：
对同一支架对应的顶板坐标进行聚合，将同一支架对应的顶板Z坐标最大值对应的顶板坐标作为该支架修正后的顶板坐标；
对同一支架对应的底板坐标进行聚合，将同一支架对应的底板Z’坐标最小值对应的底板坐标作为该支架修正后的底板坐标。
其中，同一支架处对应的顶板X和Y坐标是相同的，同一支架对应的顶板坐标最大值指的是Z坐标最大值；同一支架处对应的底板X’和Y’坐标是相同的，同一支架对应的底板坐标最小值指的是Z’坐标最小值。
聚合处理后的效果图如附图7所示，基于聚合后的顶底板坐标得到完整刀的顶板线和底板线，从而通过提高完整刀的顶板线和底板线的精确度来使得估计出的已采区三维空间形状更加精确。
实施例4
需要说明的是，采煤工艺过程现场情况复杂，数据特征多样，数据情况复杂且存在多种干扰，因此如何正确识别数据特征，排除干扰因素的影响，尽可能准确地估计已采区的顶底板坐标是已采区三维空间几何形状构建的关键。
因此，为了进一步提高综采设备作业过程中已采区顶底板形状的估算方法的精度，本实施例增设对一个完整刀起止时间范围内的采煤机位置数据和采煤机倾角数据、俯仰角数据进行预处理的步骤。
具体的，根据完整刀的切分结果，导入一个完整刀起止时间范围内的采煤机位置和采煤机倾角、俯仰角数据：
(1)在计算每个支架对应的基线高度之前，还对一个完整刀时间范围内的采煤机位置数据进行补齐处理：
分别计算两个相邻采煤机位置数据的差值，若某个差值的绝对值大于1，则将该差值对应的采煤区间标记为数据缺失区间，否则标记为正常数据区间；
采用线性插值对所有的数据缺失区间进行位置数据补齐，直至补齐后的采煤机位置数据计算出的两个相邻采煤机位置数据的差值为1或-1；
在一种具体实施方式中，采煤机位置数据补齐前的示意图如附图4(a)所示，采煤机位置数据补齐后的示意图如附图4(b)所示；其中，23:15:40、23:15:50、23:16:00等相当于采煤机位置数据的时间戳。
(2)在计算每个支架对应的基线高度之前，还采用高斯过程回归对采煤机倾角数据进行平滑处理，并提取补齐后位置数据的时间戳上的采煤机倾角数据作为修正后的采煤机倾角数据：
首先根据得到的倾角原始数据(包括时间戳和对应的倾角)，采用高斯过程回归拟合倾角与时间戳之间的函数关系，然后将补齐后位置数据的时间戳带入上述函数关系中，得到对应时间戳上的倾角数值，这是由于倾角数据和采煤机位置数据的时间戳并不一致，因此需要统一到采煤机位置的时间戳上以便进行后续的处理；
采用线性插值对平滑处理后的采煤机倾角数据中所有的数据缺失区间进行位置数据补齐，步骤类似，在此不再赘述；
基于平滑处理后的采煤机倾角数据，得到每个支架位置处的基线高度，从而提高完整刀顶底板线的精确度。
在一种具体实施方式中，采煤机倾角数据的原始曲线对应附图5(a)中origin数据点描绘出的曲线，平滑处理后的采煤机倾角数据曲线对应附图5(a)中smooth数据点描绘出的曲线，插补处理后的采煤机倾角数据曲线对应附图5(a)中intepolation数据点描绘出的曲线。
(3)在更新当前完整刀的基点高度之前，还采用高斯过程回归对采煤机俯仰角数据进行平滑处理，并提取补齐后位置数据的时间戳上的采煤机俯仰角数据作为修正后的采煤机俯仰角数据；
基于平滑处理后的采煤机俯仰角数据，获得一个完整刀时间范围内的俯仰角数据的平均值，从而提高当前完整刀的基点高度的精确度。
在一种具体实施方式中，采煤机俯仰角数据的原始曲线对应附图5(b)中origin数据点描绘出的曲线，平滑处理后的采煤机俯仰角数据曲线对应附图5(b)中smooth数据点描绘出的曲线，插补处理后的采煤机俯仰角数据曲线对应附图5(b)中intepolation数据点描绘出的曲线。
实施例5
在上述实施例的基础上，本实施例给出了一种综采设备作业过程中已采区顶底板形状估算设备的具体实施方式；
所述综采设备作业过程中已采区顶底板形状估算设备包括存储器、处理器和存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的综采设备作业过程中已采区顶底板形状估算程序，所述综采设备作业过程中已采区顶底板形状估算程序被所述处理器执行时实现如上述的综采设备作业过程中已采区顶底板形状的估算方法的步骤。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的设备实施例仅仅是示意性的。
上述集成的模块如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，上述的计算机程序可存储于计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，上述计算机程序包括计算机程序代码，上述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。
Claims (8)
1.一种综采设备作业过程中已采区顶底板形状的估算方法，其特征在于：包括以下步骤：
读取采煤机倾角数据和当前完整刀的基点高度，利用已构建的基线计算模型，依次计算每个支架对应的基线高度；当前完整刀的基点高度指的是采煤机在这一完整刀中的第一个支架处的高度坐标，采煤机设备左右移动割下一层煤的过程称为一个完整刀；
已构建的基线计算模型为：
其中，hb,k表示第k个支架位置处的基线高度，hbp表示当前完整刀的基点高度，A表示支架间距，αi表示第i个支架位置处的采煤机倾角数据；
获取左、右滚筒高度数据，结合每个支架对应的基线高度，计算每个支架对应的顶板坐标和底板坐标；
按支架排列顺序，将各个支架的顶板坐标顺次连接以形成完整刀顶板线，将各个支架的底板坐标顺次连接以形成完整刀底板线；
根据采煤机俯仰角数据、完整刀的截深数据和当前完整刀的基点高度，获得下一个完整刀的基点高度；不同完整刀对应不同的基点高度，配置第一个完整刀的基点高度为0，第j+1个完整刀的基点高度hbp,j+1＝hbp,j+l截深×tanβ；
其中，hbp,j表示第j个完整刀的基点高度，l截深表示第j个完整刀对应的推进距离，β表示j个完整刀对应的平均俯仰角；
重复执行上述步骤，直至获得已采区对应的一系列完整刀顶板线和完整刀底板线；
将各个完整刀顶板线顺次连接以获得已采区的顶板线，将各个完整刀底板线顺次连接以获得已采区的底板线；
基于已采区的顶板线和底板线，构建已采区的空间几何形状。
2.根据权利要求1所述的综采设备作业过程中已采区顶底板形状的估算方法，其特征在于，计算每个支架对应的顶板坐标和底板坐标时，执行：
获取一个完整刀时间范围内的采煤机位置数据，根据所述采煤机位置数据计算出左滚筒对应的支架位置xl,k和右滚筒对应的支架位置xr,k；
提取与时间戳关联的左滚筒高度数据和右滚筒高度数据，根据所述左滚筒高度数据以及每个支架对应的基线高度，获得第一备选顶底板高度，根据右滚筒高度数据以及每个支架对应的基线高度，获得第二备选顶底板高度，并对比所述第一备选顶底板高度和所述第二备选顶底板高度；
若所述第一备选顶底板高度大于所述第二备选顶底板高度，则：将所述第一备选顶底板高度配置为顶板的Z坐标，并将左滚筒对应的支架位置xl,k作为顶板的X坐标；将所述第二备选顶底板高度配置为底板的Z’坐标，并将右滚筒对应的支架位置xr,k作为底板的X’坐标；
若所述第一备选顶底板高度小于所述第二备选顶底板高度，则：将所述第一备选顶底板高度配置为底板的Z’坐标，并将左滚筒对应的支架位置xl,k作为底板的X’坐标；将所述第二备选顶底板高度配置为顶板的Z坐标，并将右滚筒对应的支架位置xr,k作为顶板的X坐标；
基于当前完整刀的累计推进距离，更新顶板的Y坐标和底板的Y’坐标；
重复上述步骤，直至计算出每个支架对应的顶板坐标(X，Y，Z)以及底板坐标(X’，Y’，Z’)。
3.根据权利要求2所述的综采设备作业过程中已采区顶底板形状的估算方法，其特征在于，根据所述采煤机位置数据计算出左滚筒对应的支架位置xl,k和右滚筒对应的支架位置xr,k时，执行：
左滚筒对应的支架位置xl,k＝xk+L/2，
右滚筒对应的支架位置xr,k＝xk-L/2；
其中，xk表示采煤机当前位置，L表示采煤机左、右滚筒中心距。
4.根据权利要求2所述的综采设备作业过程中已采区顶底板形状的估算方法，其特征在于，根据所述左滚筒高度数据以及每个支架对应的基线高度，获得第一备选顶底板高度，根据右滚筒高度数据以及每个支架对应的基线高度，获得第二备选顶底板高度时，执行：
第一备选顶底板高度＝Hl,t+hb,k，
第二备选顶底板高度＝Hr,t+hb,k；
其中，Hl,t表示与第t个时间戳关联的左滚筒高度数据，Hr,t表示与第t个时间戳关联的右滚筒高度数据，hb,k表示第k个支架位置处的基线高度。
5.根据权利要求1所述的综采设备作业过程中已采区顶底板形状的估算方法，其特征在于，在基于已采区的顶板线和底板线，构建已采区的空间几何形状之前，还执行：
在完整刀维度上，采用滑动平均法分别对各个支架处对应的顶板Z坐标和底板Z’坐标进行平滑处理。
6.根据权利要求1所述的综采设备作业过程中已采区顶底板形状的估算方法，其特征在于，在按支架排列顺序，将各个支架的顶板坐标顺次连接以形成完整刀顶板线，将各个支架的底板坐标顺次连接以形成完整刀底板线之前，还执行：
对同一支架对应的顶板坐标进行聚合，将同一支架对应的顶板Z坐标最大值对应的顶板坐标作为该支架修正后的顶板坐标；
对同一支架对应的底板坐标进行聚合，将同一支架对应的底板Z’坐标最小值对应的底板坐标作为该支架修正后的底板坐标。
7.根据权利要求1所述的综采设备作业过程中已采区顶底板形状的估算方法，其特征在于，还包括：
在计算每个支架对应的基线高度之前，还对一个完整刀时间范围内的采煤机位置数据进行补齐处理；并采用高斯过程回归对采煤机倾角数据进行平滑处理，并提取补齐后位置数据的时间戳上的采煤机倾角数据作为修正后的采煤机倾角数据；
在更新当前完整刀的基点高度之前，还采用高斯过程回归对采煤机俯仰角数据进行平滑处理，并提取补齐后位置数据的时间戳上的采煤机俯仰角数据作为修正后的采煤机俯仰角数据。
8.一种综采设备作业过程中已采区顶底板形状估算设备，其特征在于，包括存储器、处理器和存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的综采设备作业过程中已采区顶底板形状估算程序，所述综采设备作业过程中已采区顶底板形状估算程序被所述处理器执行时实现如权利要求1-7任一项所述的综采设备作业过程中已采区顶底板形状的估算方法的步骤。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111015475.4A CN113821917B (zh) | 2021-08-31 | 2021-08-31 | 一种综采设备作业过程中已采区顶底板形状的估算方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111015475.4A CN113821917B (zh) | 2021-08-31 | 2021-08-31 | 一种综采设备作业过程中已采区顶底板形状的估算方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113821917A CN113821917A (zh) | 2021-12-21 |
| CN113821917B true CN113821917B (zh) | 2024-04-30 |
Family
ID=78913939
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202111015475.4A Active CN113821917B (zh) | 2021-08-31 | 2021-08-31 | 一种综采设备作业过程中已采区顶底板形状的估算方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113821917B (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US12031436B1 (en) * | 2023-01-17 | 2024-07-09 | Henan Polytechnic University | Real-time monitoring system and method for coal mine roof fractures during roadway tunneling process |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103835719A (zh) * | 2014-02-27 | 2014-06-04 | 中国矿业大学 | 一种基于虚拟轨迹控制的采煤机自适应截割方法 |
| CN106295873A (zh) * | 2016-08-08 | 2017-01-04 | 西安科技大学 | 一种面向采煤机记忆截割的灰色马尔可夫链轨迹预测方法 |
| CN107169616A (zh) * | 2017-07-21 | 2017-09-15 | 西安科技大学 | 矿井未采区构造相对复杂程度的相对熵预测方法 |
| CN111140231A (zh) * | 2020-02-19 | 2020-05-12 | 太原理工大学 | 面向综采装备时空运动学的煤层顶底板路径虚拟规划方法 |
| CN111396047A (zh) * | 2020-03-26 | 2020-07-10 | 山东蓝光软件有限公司 | 一种用于采煤工作面设备群的测量、定位系统及方法 |
| CN111485880A (zh) * | 2020-04-14 | 2020-08-04 | 北京龙软科技股份有限公司 | 一种煤矿回采工作面智能开采预测截割线生成方法及装置 |
| DE102019122431A1 (de) * | 2019-08-21 | 2021-02-25 | Marco Systemanalyse Und Entwicklung Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung eines automatisierten Strebs |
-
2021
- 2021-08-31 CN CN202111015475.4A patent/CN113821917B/zh active Active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103835719A (zh) * | 2014-02-27 | 2014-06-04 | 中国矿业大学 | 一种基于虚拟轨迹控制的采煤机自适应截割方法 |
| CN106295873A (zh) * | 2016-08-08 | 2017-01-04 | 西安科技大学 | 一种面向采煤机记忆截割的灰色马尔可夫链轨迹预测方法 |
| CN107169616A (zh) * | 2017-07-21 | 2017-09-15 | 西安科技大学 | 矿井未采区构造相对复杂程度的相对熵预测方法 |
| DE102019122431A1 (de) * | 2019-08-21 | 2021-02-25 | Marco Systemanalyse Und Entwicklung Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung eines automatisierten Strebs |
| CN111140231A (zh) * | 2020-02-19 | 2020-05-12 | 太原理工大学 | 面向综采装备时空运动学的煤层顶底板路径虚拟规划方法 |
| CN111396047A (zh) * | 2020-03-26 | 2020-07-10 | 山东蓝光软件有限公司 | 一种用于采煤工作面设备群的测量、定位系统及方法 |
| CN111485880A (zh) * | 2020-04-14 | 2020-08-04 | 北京龙软科技股份有限公司 | 一种煤矿回采工作面智能开采预测截割线生成方法及装置 |
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| 基于地理信息系统( GIS) 的采煤机定位定姿技术研究;葛世荣 等;煤炭学报;20151130;第40卷(第11期);第2503-2508页 * |
| 基于采煤机绝对位姿的自适应控制技术研究;葛兆亮;中国优秀硕士学位论文全文数据库（工程科技I辑）;20160215(第2期);第B021-190页 * |
| 浅谈白源矿1383采煤工作面过老巷开采;赖松仁;李禹;林伟;曾勇;;江西煤炭科技;20100515(第02期);第24-25页 * |
| 采煤机生产过程自动化管理技术研究;华同兴;中国优秀硕士学位论文全文数据库（工程科技I辑）;20210715(第7期);第B021-257页 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN113821917A (zh) | 2021-12-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN106194181B (zh) | 基于地质数据的智能化工作面煤岩界面识别方法 | |
| CN108868807B (zh) | 盾构掘进纠偏的智能控制方法 | |
| CN107220734B (zh) | 基于决策树的数控车床车削过程能耗预测系统 | |
| CN113379909B (zh) | 一种透明工作面智能开采大数据分析决策方法和系统 | |
| CN108412490B (zh) | 一种采煤机调高控制方法和系统 | |
| CN112001982B (zh) | 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 | |
| CN113821917B (zh) | 一种综采设备作业过程中已采区顶底板形状的估算方法 | |
| CN106295873B (zh) | 一种面向采煤机记忆截割的灰色马尔可夫链轨迹预测方法 | |
| CN104316014B (zh) | 一种航空发动机叶片截面快速测量路径规划方法 | |
| CN111598780B (zh) | 一种适用于机载LiDAR点云的地形自适应插值滤波方法 | |
| CN106460372A (zh) | 用于采矿挖掘设备的实际负载重量的方法和系统 | |
| RU2012105576A (ru) | Способ получения призабойного пространства с применением систем автоматизации | |
| CN103913116A (zh) | 大型堆积物料体积两侧平行测量装置和方法 | |
| CN114352300A (zh) | 一种数字化钻爆开挖系统和开挖方法 | |
| CN112668109B (zh) | 一种综采工作面截割路线模型建立方法 | |
| CN107945261B (zh) | 一种地质钻孔测斜计算方法 | |
| CN104155694B (zh) | 一种反射转换横波共检波点叠加剖面的剩余静校正方法 | |
| CN111472765A (zh) | 目标井的地层划分方法和装置 | |
| CN109226936A (zh) | 一种旋转电弧式自适应复杂曲面堆焊方法 | |
| CN116628880A (zh) | 基于动态规划算法融合bp神经网络的液压支架调直方法 | |
| CN114170400B (zh) | 基于三维点云的液压支架群空间直线度测量与调整方法 | |
| CN116499359A (zh) | 一种运载火箭舱段智能化检测方法 | |
| CN115773109A (zh) | 采煤机采高的控制方法及装置 | |
| CN113256707B (zh) | 一种基于轨顶面种子点自动追踪的轨道中心线提取方法 | |
| JP7306785B2 (ja) | 地層深度推定システム及び方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 719054 Laide building, Jianye Avenue, high tech Industrial Park, Yulin City, Shaanxi Province Applicant after: Guoneng Yulin Energy Co.,Ltd. Applicant after: ZHENGZHOU COAL MINING MACHINERY GROUP Co.,Ltd. Applicant after: BEIJING INNOVATION CENTER FOR INDUSTRIAL BIG DATA CO.,LTD. Applicant after: Zhengzhou Hengda Intelligent Control Technology Co.,Ltd. Address before: 719054 Laide building, Jianye Avenue, high tech Industrial Park, Yulin City, Shaanxi Province Applicant before: Guoneng Yulin Energy Co.,Ltd. Applicant before: ZHENGZHOU COAL MINING MACHINERY GROUP Co.,Ltd. Applicant before: BEIJING INNOVATION CENTER FOR INDUSTRIAL BIG DATA CO.,LTD. Applicant before: HYDRAULIC & ELECTRIC CONTROL EQUIPMENT CO LTD ZHENGZHOU COAL MINING MACHINERY GROUP Co.,Ltd. |
|
| CB02 | Change of applicant information | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |