[发明专利]基于滑窗与灰色马尔可夫链的采煤机调高轨迹预测方法

说明书

技术领域

本发明属于采煤机控制技术领域，尤其是涉及一种基于滑窗与灰色模型与马尔可夫链模型的采煤机调高轨迹预测方法。

背景技术

采煤机是煤矿机械化开采的核心装备，其自动化程度决定了综采工作面的自动化水平。为了实现综采工作面采煤机调高的自动化和智能化，确保准确识别煤岩，高效割煤，需要对采煤机的截割轨迹进行预测，从而实现采煤机滚筒的自动调高和自适应截割。目前，国内外采煤机自动调高一般采用记忆截割方法，该方法主要依赖于上一刀滚筒调高数据，缺少下一刀煤层数据，很难适应煤层的起伏变化。为了提高采煤机滚筒调高的准确性，学者们在采煤机滚筒轨迹预测方面进行了多方面的研究，取得了一定的成果，但算法的可靠性、实时性和准确性还存在诸多不足，在工作面采煤机滚筒调高控制上显见成功应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于滑窗与灰色马尔可夫链的采煤机调高轨迹预测方法，其方法步骤简单、设计合理且实现简便、使用效果好，基于滑窗与与灰色马尔可夫链进行调高轨迹预测，预测精度高。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种基于滑窗与灰色马尔可夫链的采煤机调高轨迹预测方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、滑窗窗口宽度设定：通过与数据处理设备连接的参数输入单元，对滑窗的窗口宽度n进行设定；其中，n表示所述滑窗内所包括采煤机调高数据组的数量，n为正整数且n＝6～8；

每个所述采煤机调高数据组均为采用采煤机对待开采煤层的一个工作面进行开采过程中的采煤机调高数据组，每个所述采煤机调高数据组均包括对所述待开采煤层进行一刀割煤过程中m个截割位置处的滚筒截割姿态数据，其中m为正整数且m≥5；m个所述截割位置沿工作面长度方向由前至后进行排列；每个截割位置处的滚筒截割姿态数据均为该截割位置处采煤机的截割滚筒的三维坐标数据，所述截割滚筒的三维坐标数据中Z轴坐标数据为滚筒高度数据；

步骤二、煤层初步开采及滚筒截割姿态数据记录：采用采煤机且沿工作面推进方向由后向前对所述待开采煤层进行开采，并完成所述待开采煤层的前n个工作面的开采过程；

采用采煤机对任一个所述工作面进行割煤过程中，均采用数据处理设备对m个截割位置处的滚筒截割姿态数据进行记录，获得该工作面开采过程中的所述采煤机调高数据组，并采用数据处理设备将该工作面开采过程中的所述采煤机调高数据组同步存储至预先建立的采煤机调高数据库内；所述采煤机调高数据库内按照开采先后顺序由前至后存储有所述待开采煤层中当前已完成开采的所有工作面开采过程中的所述采煤机调高数据组；

步骤三、煤层后续开采及调高轨迹预测：采用采煤机且沿工作面推进方向由后向前对所述待开采煤层继续进行开采；

每一个所述工作面开采之前，均先对该工作面的采煤机调高轨迹进行预测，过程如下：

步骤301、滑窗内数据序列获取：采用数据处理设备从所述采煤机调高数据库内获取当前工作面后侧的n个工作面开采过程中的所述采煤机调高数据组；所获取的n个所述采煤机调高数据组中的所述滚筒高度数据组成滑窗内数据序列，每个所述采煤机调高数据组中的所述滚筒高度数据均组成一个滚筒高度数据组；所述滑窗内数据序列中的n个所述滚筒高度数据组按照开采先后顺序由前至后排列，每个所述滚筒高度数据组中均包括m个截割位置处的所述滚筒高度数据；

所述滑窗内数据序列记作X⁽⁰⁾；X⁽⁰⁾＝(x⁽⁰⁾(1),x⁽⁰⁾(2),x⁽⁰⁾(3),...,x⁽⁰⁾(n))，其中x⁽⁰⁾(k)为所述滑窗内数据序列中的第k个所述滚筒高度数据组，其中k为正整数且k＝1、2、3、…、n；x⁽⁰⁾(k)中的第h个所述滚筒高度数据记作x⁽⁰⁾(k,h)，其中h为正整数且h＝1、2、3、…、m；

步骤302、滚筒高度初步预测：采用数据处理设备且调用灰色预测模型构建模块，对步骤301中所获取的所述滑窗内数据序列进行处理，建立灰色预测模型；再根据所建立的所述灰色预测模型，采用数据处理设备处理得出所述待开采煤层的n+1个所述工作面开采过程中的滚筒高度初步预测结果；

其中，第k'个所述工作面开采过程中的滚筒高度初步预测结果记作k'为正整数且k'＝1、2、3、…、n、n+1；中包括m个滚筒高度初步预测值；