煤礦工作面支架壓力數(shù)據(jù)分段擬合方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及煤礦工作面支架壓力監(jiān)測和數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種煤礦工作 面支架壓力數(shù)據(jù)分段擬合方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前煤礦工作面支架壓力監(jiān)測系統(tǒng)一般是由工業(yè)總線進(jìn)行傳輸，系統(tǒng)由一個(gè)主站 和若干個(gè)接在總線上的分站構(gòu)成，由主站輪詢向各個(gè)分站查詢數(shù)據(jù)。主站通常在地面，分站 分布在各個(gè)液壓支架上，整個(gè)壓力監(jiān)測系統(tǒng)傳輸線路可能長達(dá)數(shù)公里。為了長距離可靠傳 輸，通訊速率常設(shè)為化bps或2.4kbps，一般系統(tǒng)總線的查詢周期為秒級。由于近些年來超長 工作面的出現(xiàn)，工作面可能多達(dá)200個(gè)支架分站，運(yùn)大大延長了總線查詢的時(shí)間。
[0003] 而分站的采樣時(shí)間則要快得多，比如每秒采樣3次。每個(gè)分站設(shè)為Sbits采樣，支架 前柱、后柱、前梁各采集兩個(gè)點(diǎn)數(shù)據(jù)，則每次采樣是6個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)，按每秒采樣3次計(jì)算，每個(gè) 分站每秒待傳輸數(shù)據(jù)為18個(gè)字節(jié)。異步通信時(shí)每個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)通常為Ilbits傳輸，一個(gè)分站 一秒共198M ts，按化bps速率傳輸，需時(shí)0.04S，設(shè)數(shù)據(jù)傳輸保護(hù)間隔時(shí)間為傳送數(shù)據(jù)時(shí)間 的10%，即0.004S。則每個(gè)分站發(fā)送數(shù)據(jù)需時(shí)0.044S。主站輪詢每次兩個(gè)字節(jié)22bits，即輪 詢加間隔時(shí)間為0.0044+0.00044 = 0.00484S。因此一個(gè)分站查詢與應(yīng)答總時(shí)間為:0.044+ 0.00484 = 0.04884S?？紤]分站與分站查詢之間的保護(hù)時(shí)間間隔也設(shè)為0.0044S，則一個(gè)分 站實(shí)際數(shù)據(jù)傳輸所需時(shí)間約為:0.05324S。
[0004] 超長工作面可能多達(dá)200個(gè)支架分站，則查詢掃描一周的時(shí)間為0.05324 X 200 = 10.648S左右。運(yùn)時(shí)矛盾出現(xiàn)了，全部200個(gè)支架1秒內(nèi)采集的數(shù)據(jù)，需要約11秒進(jìn)行傳輸，而 在傳輸過程中，分站內(nèi)又積累存膽了 11倍的數(shù)據(jù)。為了解決運(yùn)樣的問題，實(shí)際支架壓力監(jiān)測 系統(tǒng)不得不降低分站的采樣速率，也就是拋棄大量的數(shù)據(jù)。如數(shù)據(jù)減少到每秒采樣1次，200 個(gè)分站數(shù)據(jù)傳輸時(shí)間仍需要3.36S左右。也就是說，對于200個(gè)分站，運(yùn)種直接數(shù)據(jù)傳輸?shù)南?統(tǒng)，采樣間隔只延長到4秒左右采樣一次，才能滿足數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)囊蟆?br>[0005] 然而，實(shí)際支架壓力數(shù)據(jù)曲線中存在有奇異變化的信號，即移架時(shí)的壓力突降、保 持低壓、再升壓和調(diào)整壓力的過程。通常整個(gè)移架過程持續(xù)約7~8秒，其中降壓時(shí)間約1秒， 升壓時(shí)間約1秒。運(yùn)個(gè)移架過程是人工操作的，整個(gè)24小時(shí)的壓力曲線被運(yùn)樣一個(gè)個(gè)移架過 程分成2~3小時(shí)長的若干個(gè)工作周期，在運(yùn)2~3小時(shí)長的時(shí)間內(nèi)，壓力曲線的變化是比較 緩慢的，移架過程的壓力變化對于計(jì)算煤礦工作面壓力有非常重要的意義。顯然，由于移架 時(shí)產(chǎn)生的奇異信號，分站的采樣間隔長至4秒一次是不實(shí)際的，會(huì)丟失重要的信息。因此，對 于超長工作面支架壓力監(jiān)測需要采用新的數(shù)據(jù)采集與傳輸技術(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明提出了一種煤礦工作面支架壓力數(shù)據(jù) 分段擬合方法及裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)超長工作面支架壓力監(jiān)測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)有效監(jiān)測與傳輸。
[0007] 本發(fā)明采用的技術(shù)方案：一種煤礦工作面支架壓力數(shù)據(jù)分段擬合方法，包括W下 步驟：
[000引步驟1:將采集到的壓力數(shù)據(jù)按工業(yè)總線系統(tǒng)中主站查詢周期進(jìn)行分段，并建立多 項(xiàng)式擬合公式；
[0009] 步驟2:在每個(gè)分段內(nèi)進(jìn)行數(shù)據(jù)量的判斷，若數(shù)據(jù)量小于多項(xiàng)式擬合系數(shù)量，則直 接傳輸數(shù)據(jù);若數(shù)據(jù)量大于多項(xiàng)式擬合系數(shù)量，則對數(shù)據(jù)進(jìn)行多項(xiàng)式擬合，傳輸時(shí)僅傳輸多 項(xiàng)式系數(shù)；
[0010] 步驟3:主站對接收到的數(shù)據(jù)類型進(jìn)行判斷，若接收到的是支架壓力數(shù)據(jù)，則直接 存儲(chǔ);若接收到的是多項(xiàng)式系數(shù)，則根據(jù)多項(xiàng)式系數(shù)近似恢復(fù)出支架壓力數(shù)據(jù)。
[0011] 優(yōu)選的，所述的多項(xiàng)式擬合公式采用4次多項(xiàng)式，擬合公式為：
[0012] yi = a4ti4+a3ti3+a2ti2+aiti+ao，i = l ,2,3...n
[OOU]其中，曰4，曰3，曰2，曰1，曰日為擬合系數(shù)，1：功第1個(gè)采樣點(diǎn)時(shí)刻，7功擬合后的數(shù)據(jù)，擬合 采用最小二乘法原則來確定擬合系數(shù)。
[0014] -種煤礦工作面支架壓力數(shù)據(jù)分段擬合裝置，包括用于數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)分段擬合 的處理器，用于采集煤礦工作面支架前梁、前柱和后柱壓力的壓力傳感器和就地顯示壓力 數(shù)據(jù)的顯示器;所述的壓力傳感器通過預(yù)處理電路連接處理器的輸入端;所述的顯示器與 處理器的輸出端連接，所述的處理器的輸出端還連接有用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的存膽器和用于與主 站通訊的485通信接口。
[0015] 優(yōu)選的，所述的處理器采用STC15F2K60S2單片機(jī)。
[0016] 優(yōu)選的，所述的壓力傳感器采用GYDlO六路壓力傳感器。
[0017] 優(yōu)選的，所述的預(yù)處理電路采用基于INA128忍片的放大電路和基于LM358忍片的 低通濾波器。
[0018] 本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明提出煤礦工作面支架壓力數(shù)據(jù)分段擬合方法及裝置， 對工作面壓力數(shù)據(jù)先進(jìn)行分段，在運(yùn)個(gè)分段內(nèi)進(jìn)行數(shù)據(jù)的多項(xiàng)式擬合，當(dāng)數(shù)據(jù)量較大時(shí)，只 傳輸擬合系數(shù)，而不傳輸實(shí)際數(shù)據(jù)，在接收端根據(jù)擬合系數(shù)恢復(fù)出數(shù)據(jù)。運(yùn)樣大大減少了要 傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量，又不丟失重要的數(shù)據(jù)信息，還固定了每個(gè)查詢周期的數(shù)據(jù)傳輸量，方便數(shù)據(jù) 傳輸管理。
【附圖說明】
[0019] 圖1是本發(fā)明的原理框圖；
[0020] 圖2是本發(fā)明的硬件連接圖；
[0021 ]圖3是本發(fā)明分站主程序流程圖；
[0022] 圖4是本發(fā)明分站中斷程序流程圖；
[0023] 圖5是本發(fā)明主站十秒查詢一次的曲線變化圖；
[0024] 圖6是本發(fā)明主站十五秒查詢一次的曲線變化圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025] 為了更好地說明本發(fā)明技術(shù)方案的細(xì)節(jié)及其優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)結(jié)合附圖和實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì) 介紹。
[00%] -種煤礦工作面支架壓力數(shù)據(jù)分段擬合方法，包括W下步驟：
[0027] 步驟I:將采集到的壓力數(shù)據(jù)按工業(yè)總線系統(tǒng)中主站查詢周期進(jìn)行分段，并建立多 項(xiàng)式擬合公式；
[0028] 步驟2:在每個(gè)分段內(nèi)進(jìn)行數(shù)據(jù)量的判斷，若數(shù)據(jù)量小于多項(xiàng)式擬合系數(shù)量，則直 接傳輸數(shù)據(jù);若數(shù)據(jù)量大于多項(xiàng)式擬合系數(shù)量，則對數(shù)據(jù)進(jìn)行多項(xiàng)式擬合，傳輸時(shí)僅傳輸多 項(xiàng)式系數(shù)；
[0029] 步驟3 :主站對接收到的數(shù)據(jù)類型進(jìn)行判斷，若接收到的是支架壓力數(shù)據(jù)，則直接 存儲(chǔ);若接收到的是多項(xiàng)式系數(shù)，則根據(jù)多項(xiàng)式系數(shù)近似恢復(fù)出支架壓力數(shù)據(jù)。
[0030] -種煤礦工作面支架壓力數(shù)據(jù)分段擬合裝置，如圖1、圖2所示，該裝置包括用于數(shù) 據(jù)采集和數(shù)據(jù)分段擬合的處理器103,用于采集煤礦工作面支架前梁、前柱和后柱壓力的壓 力傳感器101和就地顯示壓力數(shù)據(jù)的顯示器105;所述的壓力傳感器101通過預(yù)處理電路102 連接處理器103的輸入端;所述的顯示器105與處理器103的輸出端連接，所述的處理器103 的輸出端還連接