本發(fā)明屬于割煤循環(huán)分析，涉及一種基于綜采工作面液壓支架壓力數(shù)據(jù)的割煤循環(huán)分析方法，

背景技術(shù)：

1、隨著綜合機(jī)械化采煤(綜采)工作面自動(dòng)化與信息化技術(shù)的迅猛發(fā)展，越來越多的綜采作業(yè)面引入了電動(dòng)液控液壓支架系統(tǒng)，并廣泛集成了立柱壓力與液壓支架狀態(tài)監(jiān)測(cè)傳感器網(wǎng)絡(luò)。這些高精度傳感器系統(tǒng)持續(xù)、自動(dòng)地采集并存儲(chǔ)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，顯著增強(qiáng)了液壓支架運(yùn)行數(shù)據(jù)的采集精度與作業(yè)效率，為深入研究液壓支架工作阻力特性構(gòu)建了堅(jiān)實(shí)的數(shù)據(jù)支撐平臺(tái)。然而，當(dāng)前綜采工作面在自動(dòng)監(jiān)測(cè)與分析割煤循環(huán)方面仍存在技術(shù)空白，依賴人工計(jì)數(shù)割煤循環(huán)次數(shù)的方法不僅效率低下，且易導(dǎo)致數(shù)據(jù)上報(bào)的滯后性、誤差乃至漏報(bào)、瞞報(bào)現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了生產(chǎn)管理的及時(shí)性與準(zhǔn)確性。

2、現(xiàn)有的割煤循環(huán)分析方法，使用的數(shù)據(jù)規(guī)律過于明顯，數(shù)據(jù)質(zhì)量高，初撐降阻特征明顯。然而，在實(shí)際生產(chǎn)過程中，液壓支架在移架時(shí)，常有移架不到位導(dǎo)致短時(shí)內(nèi)多次移架現(xiàn)象、支架帶壓移架以及初撐降阻特征不明顯，這些因素?zé)o疑為準(zhǔn)確分析出支架初撐力和割煤循環(huán)次數(shù)增添了難度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種基于綜采工作面液壓支架壓力數(shù)據(jù)的割煤循環(huán)分析方法。

2、為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

3、一種基于綜采工作面液壓支架壓力數(shù)據(jù)的割煤循環(huán)分析方法，包括以下步驟：

4、s1：采集綜采工作面每個(gè)液壓支架壓力監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，形成數(shù)據(jù)集d；

5、s2：對(duì)所述數(shù)據(jù)集d進(jìn)行預(yù)處理；

6、s3：使用初撐力識(shí)別模型對(duì)每個(gè)支架進(jìn)行初撐力次數(shù)進(jìn)行計(jì)算；

7、s4：按班次統(tǒng)計(jì)所有支架初撐力次數(shù)的眾數(shù)，作為該班次的割煤循環(huán)次數(shù)。

8、進(jìn)一步，步驟s1中所采集的綜采工作面每個(gè)液壓支架壓力監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)包括每個(gè)支架壓力數(shù)據(jù)的采集時(shí)間collecttime和壓力值value。

9、進(jìn)一步，步驟s2所述預(yù)處理包括以下步驟：

10、s21：對(duì)數(shù)據(jù)集d進(jìn)行重采樣，轉(zhuǎn)換為規(guī)則的間隔時(shí)間為t的序列；

11、s22：對(duì)重采樣后的數(shù)據(jù)進(jìn)行平均值計(jì)算；

12、s23：使用線性插值法進(jìn)行缺失值進(jìn)行填充，得到新的數(shù)據(jù)集d′。

13、進(jìn)一步，步驟s2中，首先將時(shí)間序列數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為一個(gè)固定的時(shí)間間隔t，如果原始數(shù)據(jù)點(diǎn)d(t)在時(shí)間t處存在，則在重采樣后的時(shí)間點(diǎn)ti處進(jìn)行判斷，如果ti與某原始數(shù)據(jù)點(diǎn)的時(shí)間相匹配，則直接使用該數(shù)據(jù)點(diǎn)；如果ti落在兩個(gè)原始數(shù)據(jù)點(diǎn)之間，則使用線性插值法進(jìn)行填充；

14、所述平均值計(jì)算方法包括：

15、如果在某個(gè)重采樣時(shí)間間隔[ti,ti+t]內(nèi)有多個(gè)原始數(shù)據(jù)點(diǎn)d(ti)，其中ti≤tj<ti+t，則該區(qū)間的數(shù)據(jù)值表示為這些點(diǎn)的平均值，用公式表示如下：

16、

17、其中n為該時(shí)間間隔內(nèi)原始數(shù)據(jù)點(diǎn)的數(shù)量；

18、所述使用線性插值法進(jìn)行填充的方法包括：

19、在兩個(gè)已知數(shù)據(jù)點(diǎn)d(ta)和d(tb)之間的任意時(shí)間點(diǎn)tc，其中ta<tc<tb，插值后的值d(tc)表示為：

20、

21、進(jìn)一步，步驟s3中所述使用初撐力識(shí)別模型對(duì)每個(gè)支架進(jìn)行初撐力次數(shù)進(jìn)行計(jì)算，具體包括以下步驟：

22、s31：識(shí)別割煤循環(huán)過程中壓力值的局部最低點(diǎn)；

23、s32：對(duì)局部最低點(diǎn)進(jìn)行篩選；

24、s33：識(shí)別支架的初撐力。

25、進(jìn)一步，步驟s31中，通過局部最低點(diǎn)算法識(shí)別局部最低點(diǎn)，包括以下步驟：

26、s311：初始化一個(gè)3個(gè)元素大小的滑動(dòng)窗口，遍歷整個(gè)數(shù)據(jù)序列；

27、s312：對(duì)于每一個(gè)窗口，檢查其中是否存在數(shù)值小于15的局部最小值；如果存在，進(jìn)一步前瞻至下一個(gè)同樣大小的窗口，判斷其內(nèi)部的最小值是否比當(dāng)前窗口的最小值更大；當(dāng)當(dāng)前窗口的局部最小值是一個(gè)相對(duì)低點(diǎn)，且緊隨其后的窗口內(nèi)沒有更低的點(diǎn)出現(xiàn)，則當(dāng)前窗口內(nèi)的最小值被認(rèn)定為有效的局部最低點(diǎn)，收集到輸出列表中；

28、s313：將滑動(dòng)窗口跳躍式地向前推進(jìn)兩倍于窗口大小的距離，循環(huán)執(zhí)行步驟s312-s313，直至整個(gè)數(shù)據(jù)序列被完全掃描完畢，輸出所有有效局部最低點(diǎn)組成的輸出列表。

29、進(jìn)一步，步驟s32中，通過過濾算法對(duì)局部最低點(diǎn)進(jìn)行篩選，包括以下步驟：

30、s321：將各局部最低點(diǎn)的索引位置和具體數(shù)值作為過濾算法的輸入，其中索引位置以采集對(duì)應(yīng)局部最低點(diǎn)的分鐘數(shù)為索引值；

31、s322：按順序遍歷輸入的局部最低點(diǎn)，比較相鄰局部最低點(diǎn)的索引位置差值，剔除與前一個(gè)局部最低點(diǎn)距離小于40個(gè)單位的局部最低點(diǎn)，以此篩選數(shù)據(jù)中符合實(shí)際情況的支架卸載時(shí)刻。

32、進(jìn)一步，步驟s33中，通過初撐力識(shí)別算法識(shí)別支架的初撐力，具體包括以下步驟：

33、s331：將支架卸載時(shí)的壓力值以及對(duì)應(yīng)索引值作為字典，輸入初撐力識(shí)別算法；

34、s332：遍歷字典中的鍵，為每個(gè)鍵定義一個(gè)子數(shù)據(jù)集；所述鍵為輸入的索引值；

35、s333：通過一個(gè)固定大小的窗口在輸入的支架卸載時(shí)的壓力值上滑動(dòng)，在每個(gè)窗口內(nèi)，計(jì)算相鄰數(shù)據(jù)點(diǎn)間的絕對(duì)差異，并基于這些差異做出決策；

36、s334：如果所有差異都大于0.5，則窗口繼續(xù)向前移動(dòng)；如果所有差異都小于0.5，則認(rèn)為當(dāng)前窗口的首個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)是初撐力值，并記錄其索引；

37、s335：如果差異值之間存在變化，窗口繼續(xù)向前移動(dòng)，一旦找到初撐力值，則記錄該初撐力值及其在原始數(shù)據(jù)中的索引位置；

38、s336：將找到的所有初撐力值及其索引存儲(chǔ)在一個(gè)新的字典中，其中鍵為調(diào)整后的索引位置，值為初撐力值本身。

39、本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明通過大數(shù)據(jù)技術(shù)的引入，實(shí)現(xiàn)對(duì)割煤循環(huán)次數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控與智能預(yù)測(cè)，不僅能夠促進(jìn)生產(chǎn)決策的科學(xué)化、精細(xì)化，還能有效預(yù)警潛在的安全風(fēng)險(xiǎn)。具體而言，當(dāng)監(jiān)測(cè)到割煤循環(huán)次數(shù)出現(xiàn)異常波動(dòng)，如顯著增加時(shí)，可能預(yù)示著工作面地質(zhì)條件惡化、設(shè)備性能下降或存在其他安全隱患，從而觸發(fā)即時(shí)響應(yīng)機(jī)制，采取必要的預(yù)防措施，以規(guī)避生產(chǎn)事故的發(fā)生，確保綜采作業(yè)的安全穩(wěn)定進(jìn)行。

40、本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)、目標(biāo)和特征在某種程度上將在隨后的說明書中進(jìn)行闡述，并且在某種程度上，基于對(duì)下文的考察研究對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將是顯而易見的，或者可以從本發(fā)明的實(shí)踐中得到教導(dǎo)。本發(fā)明的目標(biāo)和其他優(yōu)點(diǎn)可以通過下面的說明書來實(shí)現(xiàn)和獲得。

技術(shù)特征：

1.一種基于綜采工作面液壓支架壓力數(shù)據(jù)的割煤循環(huán)分析方法，其特征在于：包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于綜采工作面液壓支架壓力數(shù)據(jù)的割煤循環(huán)分析方法，其特征在于：步驟s1中所采集的綜采工作面每個(gè)液壓支架壓力監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)包括每個(gè)支架壓力數(shù)據(jù)的采集時(shí)間collecttime和壓力值value。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于綜采工作面液壓支架壓力數(shù)據(jù)的割煤循環(huán)分析方法，其特征在于：步驟s2所述預(yù)處理包括以下步驟：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于綜采工作面液壓支架壓力數(shù)據(jù)的割煤循環(huán)分析方法，其特征在于：步驟s2中，首先將時(shí)間序列數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為一個(gè)固定的時(shí)間間隔t，如果原始數(shù)據(jù)點(diǎn)d(t)在時(shí)間t處存在，則在重采樣后的時(shí)間點(diǎn)ti處進(jìn)行判斷，如果ti與某原始數(shù)據(jù)點(diǎn)的時(shí)間相匹配，則直接使用該數(shù)據(jù)點(diǎn)；如果ti落在兩個(gè)原始數(shù)據(jù)點(diǎn)之間，則使用線性插值法進(jìn)行填充；

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于綜采工作面液壓支架壓力數(shù)據(jù)的割煤循環(huán)分析方法，其特征在于：步驟s3中所述使用初撐力識(shí)別模型對(duì)每個(gè)支架進(jìn)行初撐力次數(shù)進(jìn)行計(jì)算，具體包括以下步驟：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于綜采工作面液壓支架壓力數(shù)據(jù)的割煤循環(huán)分析方法，其特征在于：步驟s31中，通過局部最低點(diǎn)算法識(shí)別局部最低點(diǎn)，包括以下步驟：

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于綜采工作面液壓支架壓力數(shù)據(jù)的割煤循環(huán)分析方法，其特征在于：步驟s32中，通過過濾算法對(duì)局部最低點(diǎn)進(jìn)行篩選，包括以下步驟：

8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于綜采工作面液壓支架壓力數(shù)據(jù)的割煤循環(huán)分析方法，其特征在于：步驟s33中，通過初撐力識(shí)別算法識(shí)別支架的初撐力，具體包括以下步驟：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種基于綜采工作面液壓支架壓力數(shù)據(jù)的割煤循環(huán)分析方法，屬于割煤循環(huán)分析技術(shù)領(lǐng)域，包括以下步驟：S1：采集綜采工作面每個(gè)液壓支架壓力監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，形成數(shù)據(jù)集D；S2：對(duì)所述數(shù)據(jù)集D進(jìn)行預(yù)處理；S3：使用初撐力識(shí)別模型對(duì)每個(gè)支架進(jìn)行初撐力次數(shù)進(jìn)行計(jì)算；S4：按班次統(tǒng)計(jì)所有支架初撐力次數(shù)的眾數(shù)，作為該班次的割煤循環(huán)次數(shù)。

技術(shù)研發(fā)人員：蒲陽(yáng),趙旭生,張毅軒,岳俊,趙一冰,馬國(guó)龍,李日富,馬代輝,李明建,程曉陽(yáng),宋志強(qiáng),崔俊飛,彭?xiàng)?廖成,覃木廣,談國(guó)文
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中煤科工集團(tuán)重慶研究院有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9