一种煤矿数字综采工作面构建方法及系统技术方案

本公开涉及煤矿智能开采技术领域，尤其涉及一种煤矿数字综采工作面构建方法及系统。该方法包括利用数字孪生技术构建耦合模型，耦合模型包括综采工作面设备群的第一物理模型和顶板及围岩的第二物理模型，第一物理模型的输入和输出分别连接第二物理模型的输出和输入，第一物理模型的输入数据还包括综采工作面的传感器数据，第二物理模型的输出数据包括顶板数据和围岩数据；获取传感器采集的传感器数据；将采集的传感器数据和上一次耦合模型的输出数据输入耦合模型，输出当前次的顶板数据和围岩数据；基于采集的传感器数据和当前次的顶板数据和围岩数据对实际综采工作面进行监测。根据本公开的方法能够提高真实综采工作面的监测的准确性。监测的准确性。监测的准确性。

【技术实现步骤摘要】
一种煤矿数字综采工作面构建方法及系统


[0001]本公开涉及煤矿智能开采
，尤其涉及一种煤矿数字综采工作面构建方法及系统。

技术介绍

[0002]目前市场上已有的综采工作面设备群数字孪生解决方案，在数字孪生体建模方面，一种技术是通过大量拍摄各设备多角度图片，然后使用3Ds Max(3D Studio Max，基于PC系统的三维建模渲染和制作软件)对综采工作面设备群进行建模，然后基于位置信息将其放置在模型地图中；另一种技术是通过手持式三维扫描仪对综采工作面进行三维扫描后，自动生成三维点云模型。
[0003]在数据驱动方面，现有的两种技术是直接采集综采工作面上布设的各传感器的实时数据，然后以数据看板的形式直接显示。由于该两种技术只能简单进行数据展示，没有将实时运行数据与数字综采工作面相关联，无法根据数据计算和预测综采工作面运行情况，这样数字综采工作面与真实综采工作面之间就没有建立真实联系，实用性较差，监测的准确性也较低。

技术实现思路

[0004]本公开旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
[0005]为此，本公开的第一个目的在于提出一种煤矿数字综采工作面构建方法，以提高真实综采工作面的监测的准确性。
[0006]本公开的第二个目的在于提出一种煤矿数字综采工作面构建系统。
[0007]本公开的第三个目的在于提出一种电子设备。
[0008]为达上述目的，本公开第一方面实施例提出了一种煤矿数字综采工作面构建方法，包括：
[0009]利用数字孪生技术构建耦合模型，所述耦合模型包括综采工作面设备群的第一物理模型和综采工作面的顶板及围岩的第二物理模型，所述耦合模型的输入数据为所述第一物理模型的输入数据，所述耦合模型的输出数据为第二物理模型的输出数据，所述第一物理模型的输出连接所述第二物理模型的输入，所述第二物理模型的输出连接所述第一物理模型的输入，所述第一物理模型的输入数据还包括综采工作面的传感器数据，所述第二物理模型的输出数据包括顶板数据和围岩数据；
[0010]获取传感器采集的传感器数据；
[0011]将采集的传感器数据和上一次所述耦合模型的输出数据输入所述耦合模型，输出当前次的顶板数据和围岩数据；
[0012]基于采集的传感器数据和当前次的顶板数据和围岩数据对实际综采工作面进行监测。
[0013]在本公开的一个实施例中，所述基于采集的传感器数据和当前次的顶板数据和围
岩数据对实际综采工作面进行监测，包括：将所述采集的传感器数据和当前次的顶板数据和围岩数据输入训练好的监测模型，输出实际综采工作面的监测结果，其中，监测模型采用人工神经网络算法。
[0014]在本公开的一个实施例中，构建训练数据集，所述训练数据集包括综采工作面数据集和标注的综采工作面的监测结果，所述综采工作面数据集包括实验时采集的所有传感器数据和对应次的顶板数据和围岩数据；利用所述训练数据集训练所述人工神经网络算法获得所述训练好的监测模型。
[0015]在本公开的一个实施例中，在将所述采集的传感器数据和当前次的顶板数据和围岩数据输入训练好的监测模型之前，还包括：对所述采集的传感器数据和当前次的顶板数据和围岩数据进行预处理。
[0016]在本公开的一个实施例中，所述预处理包括数据清洗与特征工程处理。
[0017]在本公开的一个实施例中，所述传感器数据包括支架群压力传感器数据、支架群倾角传感器数据、支架群位移传感器数据。
[0018]在本公开的一个实施例中，所述第一物理模型的输出数据包括支架群支撑力、支架群立柱位移量、支架群位置坐标、支架群护帮板角度、支架群护帮千斤顶支撑力，所述顶板数据和围岩数据包括顶板应力、围岩应力、顶板位移量、围岩位移量、顶板应变和围岩应变。
[0019]为达上述目的，本公开第二方面实施例提出了一种煤矿数字综采工作面构建系统，包括：
[0020]建模装置，用于利用数字孪生技术构建耦合模型，所述耦合模型包括综采工作面设备群的第一物理模型和综采工作面的顶板及围岩的第二物理模型，所述耦合模型的输入数据为所述第一物理模型的输入数据，所述耦合模型的输出数据为第二物理模型的输出数据，所述第一物理模型的输出连接所述第二物理模型的输入，所述第二物理模型的输出连接所述第一物理模型的输入，所述第一物理模型的输入数据还包括综采工作面的传感器数据，所述第二物理模型的输出数据包括顶板数据和围岩数据；
[0021]监测装置，用于获取传感器采集的传感器数据，将采集的传感器数据和上一次所述耦合模型的输出数据输入所述耦合模型，输出当前次的顶板数据和围岩数据，基于采集的传感器数据和当前次的顶板数据和围岩数据对实际综采工作面进行监测。
[0022]在本公开的一个实施例中，所述监测装置，还用于：将所述采集的传感器数据和当前次的顶板数据和围岩数据输入训练好的监测模型，输出实际综采工作面的监测结果，其中，监测模型采用人工神经网络算法。
[0023]为达上述目的，本公开第三方面实施例提出了一种电子设备，包括：至少一个处理器；以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行本公开第一方面实施例的煤矿数字综采工作面构建方法。
[0024]在本公开一个或多个实施例中，利用数字孪生技术构建耦合模型，耦合模型包括综采工作面设备群的第一物理模型和顶板及围岩的第二物理模型，耦合模型的输入数据为第一物理模型的输入数据，耦合模型的输出数据为第二物理模型的输出数据，第一物理模型的输出连接第二物理模型的输入，第二物理模型的输出连接第一物理模型的输入，第一
物理模型的输入数据还包括综采工作面的传感器数据，第二物理模型的输出数据包括顶板数据和围岩数据；获取传感器采集的传感器数据；将采集的传感器数据和上一次耦合模型的输出数据输入耦合模型，输出当前次的顶板数据和围岩数据；基于采集的传感器数据和当前次的顶板数据和围岩数据对实际综采工作面进行监测。在这种情况下，耦合模型综合了综采工作面设备群的第一物理模型和顶板及围岩的第二物理模型，且第一物理模型的输入和输出分别连接第二物理模型的输出和输入，由此能够准确反映设备与环境间的相互作用，从而提高了真实综采工作面的监测的准确性。
[0025]本公开附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本公开的实践了解到。
附图说明
[0026]为了更清楚地说明本公开具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本公开的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。本公开上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
[0027]图1为本公开实施例所提供本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种煤矿数字综采工作面构建方法，其特征在于，包括：利用数字孪生技术构建耦合模型，所述耦合模型包括综采工作面设备群的第一物理模型和综采工作面的顶板及围岩的第二物理模型，所述耦合模型的输入数据为所述第一物理模型的输入数据，所述耦合模型的输出数据为第二物理模型的输出数据，所述第一物理模型的输出连接所述第二物理模型的输入，所述第二物理模型的输出连接所述第一物理模型的输入，所述第一物理模型的输入数据还包括综采工作面的传感器数据，所述第二物理模型的输出数据包括顶板数据和围岩数据；获取传感器采集的传感器数据；将采集的传感器数据和上一次所述耦合模型的输出数据输入所述耦合模型，输出当前次的顶板数据和围岩数据；基于采集的传感器数据和当前次的顶板数据和围岩数据对实际综采工作面进行监测。2.如权利要求1所述的煤矿数字综采工作面构建方法，其特征在于，所述基于采集的传感器数据和当前次的顶板数据和围岩数据对实际综采工作面进行监测，包括：将所述采集的传感器数据和当前次的顶板数据和围岩数据输入训练好的监测模型，输出实际综采工作面的监测结果，其中，监测模型采用人工神经网络算法。3.如权利要求2所述的煤矿数字综采工作面构建方法，其特征在于，还包括：构建训练数据集，所述训练数据集包括综采工作面数据集和标注的综采工作面的监测结果，所述综采工作面数据集包括实验时采集的所有传感器数据和对应次的顶板数据和围岩数据；利用所述训练数据集训练所述人工神经网络算法获得所述训练好的监测模型。4.如权利要求2所述的煤矿数字综采工作面构建方法，其特征在于，在将所述采集的传感器数据和当前次的顶板数据和围岩数据输入训练好的监测模型之前，还包括：对所述采集的传感器数据和当前次的顶板数据和围岩数据进行预处理。5.如权利要求4所述的煤矿数字综采工作面构建方法，其特征在于，所述预处理包括数据清洗与特征工程处理。6.如权利要求1所述的煤矿数字综采工作面构建方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：张金虎，李明忠，雷声，李艳鹏，韩会军，刘培源，叶波，程骏，何明，许永祥，
申请(专利权)人：天地科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：