技术特征：
1.一种液压支架与围岩的自适应支护装置，其特征在于，包括：感知模块、仿真模块、数据分析模块、控制模块、通信模块；所述感知模块主要包括立柱行程传感器、立柱压力传感器、平衡千斤顶行程传感器、平衡千斤顶压力传感器、底座倾角传感器、刮板输送机倾角传感器、顶梁与掩护梁连接销轴应力传感器；所述立柱行程传感器、立柱压力传感器分别安装在液压支架的立柱上；所述平衡千斤顶行程传感器、平衡千斤顶压力传感器安装在液压支架的平衡千斤顶上；所述底座倾角传感器安装在液压支架的底座上；所述刮板输送机倾角传感器安装在液压支架前方的刮板输送机上；所述顶梁与掩护梁连接销轴应力传感器安装在顶梁与掩护梁连接的销轴上；所述仿真模块用于构建液压支架与围岩的数字仿真模型，所述感知模块通过所述通信模块将感知信息传输给所述仿真模块，所述仿真模块根据感知信息对液压支架的支护状态进行仿真分析；所述感知模块、仿真模块的相关信息通过所述通信模块传输至所述数据分析模块，通过对传输的信息进行数据分析形成控制指令；所述控制模块包括侧推千斤顶供/卸液控制器、平衡千斤顶供/卸液控制器、立柱供/卸液控制器；通过所述侧推千斤顶供/卸液控制器可以控制顶梁侧推千斤顶进行伸缩动作，从而调整液压支架的姿态；通过所述平衡千斤顶供/卸液控制器可以控制平衡千斤顶进行伸缩动作，从而调整顶梁相对于底座的角度；通过所述立柱供/卸液控制器可以控制立柱进行伸缩动作，从而调整立柱的伸缩长度及支护力；所述数据分析模块得出的液压支架调控指令通过所述通信模块传输给所述控制模块，通过所述侧推千斤顶供/卸液控制器、平衡千斤顶供/卸液控制器、立柱供/卸液控制器对液压支架的支护状态进行自适应调控，并通过感知模块对调控后的状态进行感知，然后再进行仿真分析与数据分析，根据分析结果进行自适应调控，通过多次调控使液压支架达到最优的支护状态。2.根据权利要求1所述的一种液压支架与围岩的自适应支护装置，其特征在于，所述底座倾角传感器用于监测液压支架相对于水平面的绝对倾斜角度，所述刮板输送机倾角传感器用于监测刮板输送机处的工作面底板绝对倾斜角度；通过对比底座倾角传感器与刮板输送机倾角传感器的监测值，若二者相等，则说明液压支架的底座与底板岩层接触良好，没有出现歪斜情况，否则，说明液压支架的底座出现了歪斜情况，甚至有可能发生倾倒失稳。3.根据权利要求1所述的一种液压支架与围岩的自适应支护装置，其特征在于，通过所述立柱行程传感器、平衡千斤顶行程传感器的感知信息，对液压支架的仿真模型进行支护姿态调整，根据仿真模型的相关数据便可以得出液压支架的支护高度、顶梁相对于底座的倾角、掩护梁相对于底座的倾角，通过这些信息便可以判断液压支架的支护状态是否合适。4.根据权利要求1所述的一种液压支架与围岩的自适应支护装置，其特征在于，通过所述立柱压力传感器、平衡千斤顶压力传感器、顶梁与掩护梁连接销轴应力传感器便可以感知液压支架的顶梁的受力状态，通过仿真分析便可以得出围岩施加于液压支架上的载荷大小、方向，并由此判断液压支架的受力状态是否合理。5.根据权利要求1所述的一种液压支架与围岩的自适应支护装置，其特征在于，基于所
述仿真模块计算仿真得出的液压支架载荷信息，分析液压支架的受力状态是否合理，通过与邻近历史时段的载荷数据进行对比分析，得出液压支架受力状态的演化趋势，从而预测未来一段时间液压支架的受力状态，并得出控制指令；基于所述立柱行程传感器、平衡千斤顶行程传感器的感知信息仿真得出液压支架的支护姿态，通过与邻近历史时段的支护姿态数据进行对比分析，便可以得出液压支架的支护姿态演化趋势，若支护姿态出现恶化，则给出支护姿态调整指令；基于所述仿真模块的仿真数据对顶板断裂失稳进行反演分析，预测顶板的来压周期、来压强度，当预测到顶板来压时，提前对液压支架的支护姿态进行调整，以适应顶板来压；基于所述感知模块、仿真模块的相关信息，对液压支架进行运动学分析，通过对数字仿真模型施加不同的预测载荷数据，分析液压支架的可能运动趋势变化，并给出支护姿态调整指令；基于液压支架的载荷历史数据、运动历史数据、支护姿态历史数据，采用机器学习、深度学习等相关方法，对液压支架的载荷、运动趋势、支护姿态进行超前预测分析，若将出现异常工况，则进行超前预警，并给出液压支架支护姿态调整指令；所述数据分析模块将上述的分析决策结果进行融合分析，最终得出液压支架的控制指令。6.根据权利要求1所述的一种液压支架与围岩的自适应支护装置，其特征在于，所述通信模块采用5g或wifi6无线通信技术，实现感知模块与仿真模块、感知模块与数据分析模块、仿真模块与数据分析模块、数据分析模块与控制模块、控制模块与感知模块的高可靠通信。7.一种采用权利要求1～6中任一项所述的液压支架与围岩的自适应支护装置对围岩进行自适应支护的方法，包括如下步骤：s001，将所述感知模块1、控制模块4安装在液压支架上；s002，根据实际情况构建液压支架与围岩的数字仿真模型；s003，利用通信模块5将感知模块1与仿真模块2、感知模块1与数据分析模块3、仿真模块2与数据分析模块3、数据分析模块3与控制模块4、控制模块4与感知模块1进行连接；s004，通过仿真模块2对液压支架进行仿真分析，并将相关数据传输至数据分析模块3；s005，通过数据分析模块3对液压支架进行数据分析，形成自适应支护控制指令，并将相关数据传输至控制模块4；s006，通过控制模块4对液压支架的支护状态进行自适应调控，并通过感知模块1对调控后的状态信息进行感知；s007，重复上述s004～s006的相关动作，直至液压支架形成较好的支护状态。
技术总结
本发明公开一种液压支架与围岩的自适应支护装置及方法，其主体结构包括：感知模块、仿真模块、数据分析模块、控制模块、通信模块；所述感知模块主要包括立柱行程传感器、立柱压力传感器、平衡千斤顶行程传感器、平衡千斤顶压力传感器、底座倾角传感器、刮板输送机倾角传感器、顶梁与掩护梁连接销轴应力传感器；所述仿真模块用于构建液压支架与围岩的数字仿真模型；所述控制模块包括侧推千斤顶供/卸液控制器、平衡千斤顶供/卸液控制器、立柱供/卸液控制器；通过数据分析模块形成的控制指令，对控制模块中的控制器进行控制，实现液压支架的自适应支护。自适应支护。自适应支护。
技术研发人员：庞义辉 张宏 常波峰 苗彦平 李俊虎 石超 凌鹏涛
受保护的技术使用者：陕煤集团神木红柳林矿业有限公司 中煤科工开采研究院有限公司
技术研发日：2023.01.01
技术公布日：2023/3/14