【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本申請涉及采煤，特別涉及一種基于邊緣計算的采煤工作面頂板災(zāi)害監(jiān)測方法及系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
1、煤礦巷道頂板災(zāi)害是指在煤礦地下開采過程中，由于地質(zhì)條件、工程結(jié)構(gòu)等因素導(dǎo)致巷道頂板發(fā)生破裂、坍塌或者變形等不良現(xiàn)象的情況，這些災(zāi)害會對礦井安全生產(chǎn)和工作人員的安全造成嚴(yán)重威脅。為預(yù)防和減少煤礦巷道頂板災(zāi)害的發(fā)生，需要采取有效的地質(zhì)勘察、巷道支護(hù)、瓦斯抽采、安全監(jiān)測等措施，提高礦井的安全生產(chǎn)水平。
2、目前，在對頂板災(zāi)害進(jìn)行監(jiān)測時，指標(biāo)數(shù)據(jù)的采集通常采用有線傳輸方式，數(shù)據(jù)需要經(jīng)過監(jiān)測分站、井下環(huán)網(wǎng)等繁瑣的過程才能上傳到地面進(jìn)行分析，嚴(yán)重影響了數(shù)據(jù)的實時性和及時響應(yīng)能力；而且，現(xiàn)有的監(jiān)測方式缺乏足夠的理論支持，在采煤工作面回采全周期過程內(nèi)進(jìn)行監(jiān)測，不能科學(xué)、精確、有效的對數(shù)據(jù)進(jìn)行采集。
3、因而，亟需提供一種針對上述現(xiàn)有技術(shù)不足的技術(shù)方案。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本申請的目的在于提供一種基于邊緣計算的采煤工作面頂板災(zāi)害監(jiān)測方法及系統(tǒng)，以解決或緩解上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題。
2、為了實現(xiàn)上述目的，本申請?zhí)峁┤缦录夹g(shù)方案：
3、本申請?zhí)峁┮环N基于邊緣計算的采煤工作面頂板災(zāi)害監(jiān)測方法，包括：步驟s101、在所述采煤工作面的液壓支架上均勻布置多個壓力射頻傳感器，以對所述采煤工作面的頂板壓力數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測并通過內(nèi)置lora模塊進(jìn)行無線傳輸；以及，在所述采煤工作面的進(jìn)風(fēng)巷布設(shè)區(qū)域邊緣網(wǎng)關(guān)，接收所述壓力射頻傳感器監(jiān)測到的所述頂板壓力數(shù)據(jù)；步驟s102、所述區(qū)域邊緣網(wǎng)關(guān)
4、優(yōu)選的，步驟s102中，基于聚類算法對接收的時間段[t1，t2]內(nèi)的所述頂板壓力數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)記，得到所述頂板壓力標(biāo)記數(shù)據(jù)，并根據(jù)所述頂板壓力標(biāo)記數(shù)據(jù)確定所述最優(yōu)超平面。
5、優(yōu)選的，所述基于聚類算法對接收的時間段[t1，t2]內(nèi)的所述頂板壓力數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)記，包括：
6、按照公式：
7、
8、確定接收的時間段[t1，t2]內(nèi)的第i個所述頂板壓力數(shù)據(jù)xi到預(yù)先確定的第m個聚類中心cm的距離；其中，n為所述時間段[t1，t2]內(nèi)的所述頂板壓力數(shù)據(jù)的數(shù)量；n為正整數(shù)；m＝2；
9、根據(jù)第i個所述頂板壓力數(shù)據(jù)xi到第m個聚類中心cm的距離d(i，m)，對第i個所述頂板壓力數(shù)據(jù)xi進(jìn)行聚類等級標(biāo)記。
10、優(yōu)選的，所述根據(jù)所述頂板壓力標(biāo)記數(shù)據(jù)確定所述最優(yōu)超平面，包括：將所述頂板壓力標(biāo)記數(shù)據(jù)，以工作面推進(jìn)距離、液壓支架編號、壓力值為特征指標(biāo)，在三維空間坐標(biāo)系中展開，并基于預(yù)設(shè)目標(biāo)函數(shù)，確定所述最優(yōu)超平面。
11、優(yōu)選的，所述基于預(yù)設(shè)目標(biāo)函數(shù)，確定所述最優(yōu)超平面，包括：基于所述目標(biāo)函數(shù)：
12、max?margin(w，p)
13、確定所述最優(yōu)超平面；其中，w為n個所述頂板壓力標(biāo)記數(shù)據(jù)在三維空間坐標(biāo)系中展開后得到的超平面的方向向量；p為n個所述頂板壓力標(biāo)記數(shù)據(jù)在三維空間坐標(biāo)系中展開后得到的超平面的范圍；
14、按照公式：
15、
16、確定第j個所述頂板壓力標(biāo)記數(shù)據(jù)x(j)到n個所述頂板壓力標(biāo)記數(shù)據(jù)在三維空間坐標(biāo)系中展開后得到的超平面的最短距離；
17、并按照公式：
18、
19、且：
20、y(j)(wt·x(j)+p)＞0
21、式中，y(j)為中間變量，對第，個所述頂板壓力標(biāo)記數(shù)據(jù)x(j)進(jìn)行賦值，以使不同的所述頂板壓力標(biāo)記數(shù)據(jù)分布于n個所述頂板壓力標(biāo)記數(shù)據(jù)在三維空間坐標(biāo)系中展開后得到的超平面兩側(cè)；a、b分別表征所述頂板壓力標(biāo)記數(shù)據(jù)的不同聚類等級。
22、優(yōu)選的，步驟s103中，按照公式：
23、f(x(i))＝wt·x(j)+p
24、確定所述區(qū)域邊緣網(wǎng)關(guān)接收到的時間段[t3，t4]內(nèi)的所述頂板壓力數(shù)據(jù)x(i)到所述最優(yōu)超平面的向量值f(x(i))；
25、根據(jù)所述頂板壓力數(shù)據(jù)x(i)到所述最優(yōu)超平面的向量值f(x(i))的正負(fù)，對所述頂板壓力數(shù)據(jù)x(i)進(jìn)行分類。
26、本申請實施例還提供一種基于邊緣計算的采煤工作面頂板災(zāi)害監(jiān)測系統(tǒng)，包括：
27、數(shù)據(jù)采集單元，配置為在所述采煤工作面的液壓支架上均勻布置多個壓力射頻傳感器，以對所述采煤工作面的頂板壓力數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測并通過內(nèi)置lora模塊進(jìn)行無線傳輸；以及，在所述采煤工作面的進(jìn)風(fēng)巷布設(shè)區(qū)域邊緣網(wǎng)關(guān)，接收所述壓力射頻傳感器監(jiān)測到的所述頂板壓力數(shù)據(jù)；
28、超平面單元，配置為所述區(qū)域邊緣網(wǎng)關(guān)對接收到的時間段[t1，t2]內(nèi)的所述頂板壓力數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)記，并根據(jù)得到的頂板壓力標(biāo)記數(shù)據(jù)確定最優(yōu)超平面；
29、災(zāi)害確定單元，配置為確定所述區(qū)域邊緣網(wǎng)關(guān)接收到的時間段[t3，t4]內(nèi)的所述頂板壓力數(shù)據(jù)到所述最優(yōu)超平面的向量方向，以對接收到的時間段[t3，t4]內(nèi)的所述頂板壓力數(shù)據(jù)進(jìn)行分類，并根據(jù)分類結(jié)果確定生產(chǎn)過程中所述采煤工作面的頂板災(zāi)害危險區(qū)域；其中，所述時間段[t3，t4]晚于所述時間段[t1，t2]。
30、有益效果：
31、本申請實施例提供的基于邊緣計算的采煤工作面頂板災(zāi)害監(jiān)測方法中，在采煤工作面的液壓支架上均勻布置多個壓力射頻傳感器，以對采煤工作面的頂板壓力數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測并通過內(nèi)置lora模塊進(jìn)行無線傳輸；同時，在采煤工作面的進(jìn)風(fēng)巷布設(shè)區(qū)域邊緣網(wǎng)關(guān)，接收壓力射頻傳感器監(jiān)測到的頂板壓力數(shù)據(jù)；然后，對區(qū)域邊緣網(wǎng)關(guān)接收到的時間段[t1，t2]內(nèi)的頂板壓力數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)記，并根據(jù)標(biāo)記得到的頂板壓力標(biāo)記數(shù)據(jù)確定最優(yōu)超平面；最后，確定區(qū)域邊緣網(wǎng)關(guān)接收到的時間段[t3，t4]內(nèi)的頂板壓力數(shù)據(jù)到最優(yōu)超平面的向量方向，以對接收到的時間段[t3，t4]內(nèi)的頂板壓力數(shù)據(jù)進(jìn)行分類，并根據(jù)分類結(jié)果確定生產(chǎn)過程中采煤工作面的頂板災(zāi)害危險區(qū)域。
32、籍以，通過無線傳輸方式對采集到的頂板壓力數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸，并通過工作面區(qū)域邊緣網(wǎng)關(guān)對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，科學(xué)、實時、精確的獲得工作面的頂板活動規(guī)律，確定頂板災(zāi)害危險范圍，極大的提高了工作面頂板災(zāi)害分析的時效性；同時，通過區(qū)域邊緣網(wǎng)關(guān)對頂板壓力數(shù)據(jù)進(jìn)行實時處理，實現(xiàn)實時的主動感知和智能分析，形成最優(yōu)決策，劃分出頂板災(zāi)害危險范圍，從而更有效地預(yù)防和管控工作面頂板災(zāi)害。
本文檔來自技高網(wǎng)...【技術(shù)保護(hù)點】
1.一種基于邊緣計算的采煤工作面頂板災(zāi)害監(jiān)測方法，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于邊緣計算的采煤工作面頂板災(zāi)害監(jiān)測方法，其特征在于，步驟S102中，
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于邊緣計算的采煤工作面頂板災(zāi)害監(jiān)測方法，其特征在于，所述基于聚類算法對接收的時間段[t1,t2]內(nèi)的所述頂板壓力數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)記，包括：
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于邊緣計算的采煤工作面頂板災(zāi)害監(jiān)測方法，其特征在于，所述根據(jù)所述頂板壓力標(biāo)記數(shù)據(jù)確定所述最優(yōu)超平面，包括：
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于邊緣計算的采煤工作面頂板災(zāi)害監(jiān)測方法，其特征在于，所述基于預(yù)設(shè)目標(biāo)函數(shù)，確定所述最優(yōu)超平面，包括：
6.根據(jù)權(quán)利5所述的基于邊緣計算的采煤工作面頂板災(zāi)害監(jiān)測方法，其特征在于，步驟S103中，
7.一種基于邊緣計算的采煤工作面頂板災(zāi)害監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，包括：
【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于邊緣計算的采煤工作面頂板災(zāi)害監(jiān)測方法，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于邊緣計算的采煤工作面頂板災(zāi)害監(jiān)測方法，其特征在于，步驟s102中，
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于邊緣計算的采煤工作面頂板災(zāi)害監(jiān)測方法，其特征在于，所述基于聚類算法對接收的時間段[t1,t2]內(nèi)的所述頂板壓力數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)記，包括：
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于邊緣計算的采煤工作面...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：梁運培，李全貴，郭亞博，梁佐勝，李賞，王程成，楊智荔，劉曉慶，張凱，陳杰，丁軍堡，李珈珩，
申請(專利權(quán))人：重慶大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
還沒有人留言評論。發(fā)表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。