[發(fā)明專利]基于滑窗與灰色馬爾可夫鏈的采煤機調(diào)高軌跡預測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610644278.1
• 申請日: 2016-08-08
• 公開（公告）號: CN106194180B
• 公開（公告）日: 2017-05-24
• 發(fā)明（設計）人: 馬宏偉;齊愛玲;毛清華;張旭輝;吳海雁;陳翔
• 申請（專利權(quán)）人: 西安科技大學
• 主分類號: E21C35/24
• 分類號: E21C35/24
• 代理公司: 西安創(chuàng)知專利事務所61213
• 代理人: 譚文琰

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于采煤機控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種基于滑窗與灰色模型與馬爾可夫鏈模型的采煤機調(diào)高軌跡預測方法。

背景技術(shù)

采煤機是煤礦機械化開采的核心裝備，其自動化程度決定了綜采工作面的自動化水平。為了實現(xiàn)綜采工作面采煤機調(diào)高的自動化和智能化，確保準確識別煤巖，高效割煤，需要對采煤機的截割軌跡進行預測，從而實現(xiàn)采煤機滾筒的自動調(diào)高和自適應截割。目前，國內(nèi)外采煤機自動調(diào)高一般采用記憶截割方法，該方法主要依賴于上一刀滾筒調(diào)高數(shù)據(jù)，缺少下一刀煤層數(shù)據(jù)，很難適應煤層的起伏變化。為了提高采煤機滾筒調(diào)高的準確性，學者們在采煤機滾筒軌跡預測方面進行了多方面的研究，取得了一定的成果，但算法的可靠性、實時性和準確性還存在諸多不足，在工作面采煤機滾筒調(diào)高控制上顯見成功應用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種基于滑窗與灰色馬爾可夫鏈的采煤機調(diào)高軌跡預測方法，其方法步驟簡單、設計合理且實現(xiàn)簡便、使用效果好，基于滑窗與與灰色馬爾可夫鏈進行調(diào)高軌跡預測，預測精度高。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種基于滑窗與灰色馬爾可夫鏈的采煤機調(diào)高軌跡預測方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

步驟一、滑窗窗口寬度設定：通過與數(shù)據(jù)處理設備連接的參數(shù)輸入單元，對滑窗的窗口寬度n進行設定；其中，n表示所述滑窗內(nèi)所包括采煤機調(diào)高數(shù)據(jù)組的數(shù)量，n為正整數(shù)且n＝6～8；

每個所述采煤機調(diào)高數(shù)據(jù)組均為采用采煤機對待開采煤層的一個工作面進行開采過程中的采煤機調(diào)高數(shù)據(jù)組，每個所述采煤機調(diào)高數(shù)據(jù)組均包括對所述待開采煤層進行一刀割煤過程中m個截割位置處的滾筒截割姿態(tài)數(shù)據(jù)，其中m為正整數(shù)且m≥5；m個所述截割位置沿工作面長度方向由前至后進行排列；每個截割位置處的滾筒截割姿態(tài)數(shù)據(jù)均為該截割位置處采煤機的截割滾筒的三維坐標數(shù)據(jù)，所述截割滾筒的三維坐標數(shù)據(jù)中Z軸坐標數(shù)據(jù)為滾筒高度數(shù)據(jù)；

步驟二、煤層初步開采及滾筒截割姿態(tài)數(shù)據(jù)記錄：采用采煤機且沿工作面推進方向由后向前對所述待開采煤層進行開采，并完成所述待開采煤層的前n個工作面的開采過程；

采用采煤機對任一個所述工作面進行割煤過程中，均采用數(shù)據(jù)處理設備對m個截割位置處的滾筒截割姿態(tài)數(shù)據(jù)進行記錄，獲得該工作面開采過程中的所述采煤機調(diào)高數(shù)據(jù)組，并采用數(shù)據(jù)處理設備將該工作面開采過程中的所述采煤機調(diào)高數(shù)據(jù)組同步存儲至預先建立的采煤機調(diào)高數(shù)據(jù)庫內(nèi)；所述采煤機調(diào)高數(shù)據(jù)庫內(nèi)按照開采先后順序由前至后存儲有所述待開采煤層中當前已完成開采的所有工作面開采過程中的所述采煤機調(diào)高數(shù)據(jù)組；

步驟三、煤層后續(xù)開采及調(diào)高軌跡預測：采用采煤機且沿工作面推進方向由后向前對所述待開采煤層繼續(xù)進行開采；

每一個所述工作面開采之前，均先對該工作面的采煤機調(diào)高軌跡進行預測，過程如下：

步驟301、滑窗內(nèi)數(shù)據(jù)序列獲取：采用數(shù)據(jù)處理設備從所述采煤機調(diào)高數(shù)據(jù)庫內(nèi)獲取當前工作面后側(cè)的n個工作面開采過程中的所述采煤機調(diào)高數(shù)據(jù)組；所獲取的n個所述采煤機調(diào)高數(shù)據(jù)組中的所述滾筒高度數(shù)據(jù)組成滑窗內(nèi)數(shù)據(jù)序列，每個所述采煤機調(diào)高數(shù)據(jù)組中的所述滾筒高度數(shù)據(jù)均組成一個滾筒高度數(shù)據(jù)組；所述滑窗內(nèi)數(shù)據(jù)序列中的n個所述滾筒高度數(shù)據(jù)組按照開采先后順序由前至后排列，每個所述滾筒高度數(shù)據(jù)組中均包括m個截割位置處的所述滾筒高度數(shù)據(jù)；

所述滑窗內(nèi)數(shù)據(jù)序列記作X⁽⁰⁾；X⁽⁰⁾＝(x⁽⁰⁾(1),x⁽⁰⁾(2),x⁽⁰⁾(3),...,x⁽⁰⁾(n))，其中x⁽⁰⁾(k)為所述滑窗內(nèi)數(shù)據(jù)序列中的第k個所述滾筒高度數(shù)據(jù)組，其中k為正整數(shù)且k＝1、2、3、…、n；x⁽⁰⁾(k)中的第h個所述滾筒高度數(shù)據(jù)記作x⁽⁰⁾(k,h)，其中h為正整數(shù)且h＝1、2、3、…、m；

步驟302、滾筒高度初步預測：采用數(shù)據(jù)處理設備且調(diào)用灰色預測模型構(gòu)建模塊，對步驟301中所獲取的所述滑窗內(nèi)數(shù)據(jù)序列進行處理，建立灰色預測模型；再根據(jù)所建立的所述灰色預測模型，采用數(shù)據(jù)處理設備處理得出所述待開采煤層的n+1個所述工作面開采過程中的滾筒高度初步預測結(jié)果；

其中，第k'個所述工作面開采過程中的滾筒高度初步預測結(jié)果記作k'為正整數(shù)且k'＝1、2、3、…、n、n+1；中包括m個滾筒高度初步預測值；