[发明专利]一种基于隐马尔科夫随机场模型的放煤口操作决策方法

说明书

一种基于隐马尔科夫随机场模型的放煤口操作决策方法，包括建立放煤口的动作空间；建立放煤口的状态空间；放煤口群组的输入随机场；建立放煤口决策输出马尔科夫随机场；建立隐马尔科夫随机场模型;根据最大后验概率原理，输出决策最优值。本发明专利首先提出一种放煤口操作决策的隐马尔科夫随机场模型，在隐马尔科夫随机场的系统模型基础上，通过最大后验概率实现放煤口动作的智能决策，提高了顶煤放出率、降低出煤含矸率，实现煤炭资源的安全、高效、精准开采。

技术领域

本发明属于综放工作面放顶煤开采技术领域，尤其涉及一种基于隐马尔科夫随机场模型的放煤口操作决策方法。

背景技术

液压支架是综放工作面安全支护和顶煤回收的核心设备。一个综放工作面通常有上百台液压支架排列，构成液压支架群。采煤机采掘液压支架掩护之下的煤层后，液压支架前推，顶煤会自然垮落。液压支架收起尾梁，放煤口打开，落下的顶煤可顺利落入后部刮板运输机；当顶煤放落完毕，伸展尾梁，放煤口关闭，杜绝矸石进入后部刮板运输机。

在综放开采过程中，顶煤的放出率低和出煤的含矸率高是普遍面临的重大难题。目前，综放开采顶煤的放出率仅为75％～80％左右，大量的顶煤无法有效采出，造成巨大的资源浪费。同时，出煤的含矸率高，大幅提高了运输成本和后期处理费用。

液压支架群的放煤过程直接关系到顶煤的放出率和出煤的含矸率。综放开采中，顶煤运移破碎、直接顶冒落、基本顶复稳等一系列动力学过程直接与液压支架放煤口的开关数量、操作次序,及操作步距有关。由于受复杂地质条件的限制，目前放煤过程仍以人工操作和单架操作为主，无法全局统筹考虑顶板地质条件、顶煤赋存状态、液压支架群动作等各类信息之间的关联关系，这是导致综放开采过程中顶煤放出率低、出煤采煤含矸率高的重要原因之一。

目前，综放工作面放顶煤的操作，主要是以人工手动操作为主。人工操作无法从综放工作面系统层级对顶煤的状态加以考虑，无法完成放煤口之间的配合，从而无法使顶煤的回收达到最优。

发明内容

为解决上述问题，提供一种基于隐马尔科夫随机场模型的放煤口操作决策方法，。

本发明的目的是以下述方式实现的：

一种基于隐马尔科夫随机场模型的放煤口操作决策方法，所述方法包括：

S1：建立放煤口的动作空间：放煤口的动作空间表示为A＝{a₁，a₂}，其中动作选取a₁表示开，选取a₂表示关，设定a₁＝1，a₂＝2；

S2：建立放煤口的状态空间：放煤口的状态空间表示为S＝{s₁,s₂,...,s₁₂}，每一个放煤口的状态值为放煤口附近的煤含量；

S3：放煤口群组的输入随机场：设一个工作面共有N个放煤口，则输入的随机变量X＝{X₁,X₂,...,X_N}，其中X_i∈S，i的取值为1，2，…，N；

S4：建立放煤口决策输出马尔科夫随机场Y＝{Y₁,Y₂,...,Y_N}，其中Y_i∈A，i的取值为1，2，…，N；；

S5：建立隐马尔科夫随机场模型：

输入的随机变量X是可观测的，其取值为X＝x＝{x₁,x₂,...,x_N}；系统的输出Y是不可观测的，其取值为Y＝y＝{y₁,y₂,...,y_N}；其中x、y分别为可观测的随机变量值和隐随机变量值；