一种综采工作面上窜下滑监测方法及系统与流程

本申请涉及综采工作面监测领域，尤其涉及一种综采工作面上窜下滑监测方法及系统。

背景技术：

1、煤矿综采工作面的煤层都是天然形成的，煤层厚度分布不均，且具有一定的坡度。根据坡度的不同，可将煤层分为近水平层、缓倾斜层、倾斜层、急倾斜层。在不同工作面的煤炭采集过程中，刮板输送机等综采设备在重力、推力等因素的作用下，会在采煤工作面倾斜的方向上，产生“向上”或“向下”的分力，造成刮板运输机机头处搭接错位，成为引发事故发生的导火索。危险程度与上窜下滑的偏移量成正比，且在刮板输送机连续推进时，由于液压支架与刮板输送机连接销耳间隙窜动量的累积，以及传感器误差，导致刮板运输机上窜下滑偏移加剧。如果不能及时加以检查以及调整，将导致刮板输送机的端头驱动部损坏、液压支架挤架或倒架、推杆损坏、电缆损坏、生产中断等问题继而导致停产。由于在综采设备推进过程中，发生上窜或者下滑偏移是随时的，偏移量是实时发生变化的，因此，需要实现对于设备上窜下滑偏移的实时测试，以便进行实时调整。

2、目前，对于综采设备上窜或者下滑监测的方法通过单点测距方法进行端部设备到巷道壁距离测量，无法解决人员、单体立柱对测量结果的影响；通过面测距方法进行处理计算拟合面到端部装备的距离，无法解决所拟合面是否为巷道壁的问题；通过工作面设备结构关系、地质条件和已有传感器信息判断工作面是否发生上窜下滑，存在无法直观测量端部装备到巷道壁的距离，结果不可靠的缺点。因此亟需提出一种可以精确监测综采设备上窜或者下滑的方案。

技术实现思路

1、本申请提供一种综采工作面上窜下滑监测方法及系统，以至少解决现有技术对综采设备上窜或者下滑监测精度不高的技术问题。

2、本申请第一方面实施例提出一种综采工作面上窜下滑监测方法，所述方法包括：

3、利用设置在综采工作面端部上的激光雷达采集预设时段各时刻端部场景的点云信息，并基于预设的roi获取各时刻采集的端部场景的点云信息的有效点云区域；

4、基于聚类算法分别对各所述有效点云区域进行分类，得到各所述有效点云区域对应的各分类结果；

5、根据各所述有效点云区域对应的各分类结果确定各所述有效点云区域对应的综采工作面端部设备与巷道壁的距离值；

6、根据各所述有效点云区域对应的综采工作面端部设备与巷道壁的距离值监测所述综采工作面是否发生上窜下滑。

7、优选的，所述聚类算法包括：欧式聚类算法、k-means聚类算法和dbscan聚类算法；

8、所述分类结果包括：单体立柱、人员和巷道壁。

9、进一步的，所述根据各所述有效点云区域对应的各分类结果确定各所述有效点云区域对应的综采工作面端部设备与巷道壁的距离值，包括：

10、步骤f1:对t时刻的有效点云区域对应的各分类结果进行平面拟合，得到t时刻的有效点云区域对应的各拟合平面；

11、步骤f2：计算t时刻的各所述各拟合平面的法向量和面积；

12、步骤f3：根据预设的巷道壁平面法向量范围、巷道壁扫描区域的面积进行巷道壁平面的初始匹配，得到初始匹配后的t时刻的各拟合平面；

13、步骤f4：分别确定预先拟合好的巷道壁平面法向量与初始匹配后的t时刻的各拟合平面的法向量的差值，将差值在预设的差值范围内的拟合平面作为精确匹配后的t时刻的拟合平面，然后精确匹配后的t时刻的拟合平面确定综采工作面端部设备与巷道壁的距离值；

14、步骤f5：判断t是否等于t,若是，结束,否则，令t＝t+1，返回步骤f1。

15、进一步的，所述根据各所述有效点云区域对应的综采工作面端部设备与巷道壁的距离值监测所述综采工作面是否发生上窜下滑，包括：

16、根据各所述有效点云区域对应的综采工作面端部设备与巷道壁的距离值确定距离值的代表值；

17、根据所述距离值的代表值监测所述综采工作面是否发生上窜下滑。

18、进一步的，所述代表值为平均值或中位值。

19、进一步的，所述根据所述距离值的代表值监测所述综采工作面是否发生上窜下滑，包括：

20、获取所述综采工作面端部设备与巷道壁的初始距离；

21、当所述距离值的代表值大于所述设备与巷道壁的初始距离时，判定所述综采工作面发生下滑现象；

22、当所述距离值的代表值小于所述设备与巷道壁的初始距离时，判定所述综采工作面发生上窜现象。

23、进一步的，所述方法还包括：将所述距离值的代表值、所述下滑现象、上窜现象标志位存入数据库中。

24、本申请第二方面实施例提出一种综采工作面上窜下滑监测系统，包括：

25、采集模块，用于利用设置在综采工作面端部上的激光雷达采集预设时段各时刻端部场景的点云信息，并基于预设的roi获取各时刻采集的端部场景的点云信息的有效点云区域；

26、分类模块，用于基于聚类算法分别对各所述有效点云区域进行分类，得到各所述有效点云区域对应的各分类结果；

27、确定模块，用于根据各所述有效点云区域对应的各分类结果确定各所述有效点云区域对应的综采工作面端部设备与巷道壁的距离值；

28、监测模块，用于根据各所述有效点云区域对应的综采工作面端部设备与巷道壁的距离值监测所述综采工作面是否发生上窜下滑。

29、本申请第三方面实施例提出一种电子设备，包括：存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时，实现如第一方面实施例所述的方法。

30、本申请第四方面实施例提出一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如第一方面实施例所述的方法。

31、本申请的实施例提供的技术方案至少带来以下有益效果：

32、本申请提出了一种综采工作面上窜下滑监测方法及系统、电子设备及存储介质，所述方法包括：利用设置在综采工作面端部上的激光雷达采集预设时段各时刻端部场景的点云信息，并基于预设的roi获取各时刻采集的端部场景的点云信息的有效点云区域；基于聚类算法分别对各所述有效点云区域进行分类，得到各所述有效点云区域对应的各分类结果；根据各所述有效点云区域对应的各分类结果确定各所述有效点云区域对应的综采工作面端部设备与巷道壁的距离值；根据各所述有效点云区域对应的综采工作面端部设备与巷道壁的距离值监测所述综采工作面是否发生上窜下滑。本申请提出的技术方案，保证了巷道壁点云平面提取的有效性，提高了上窜下滑监测的精确性。

33、本申请附加的方面以及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，或通过本申请的实践了解到。

技术特征：

1.一种综采工作面上窜下滑监测方法，其特征在于，所述方法包括：

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述聚类算法包括：欧式聚类算法、k-means聚类算法和dbscan聚类算法；

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据各所述有效点云区域对应的各分类结果确定各所述有效点云区域对应的综采工作面端部设备与巷道壁的距离值，包括：

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据各所述有效点云区域对应的综采工作面端部设备与巷道壁的距离值监测所述综采工作面是否发生上窜下滑，包括：

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述代表值为平均值或中位值。

6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述距离值的代表值监测所述综采工作面是否发生上窜下滑，包括：

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：将所述距离值的代表值、所述下滑现象、上窜现象标志位存入数据库中。

8.一种综采工作面上窜下滑监测系统，其特征在于，所述系统包括：

9.一种电子设备，其特征在于，包括：存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时，实现如权利要求1-7任一所述的方法。

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-7任一所述的方法。

技术总结
本申请提出一种综采工作面上窜下滑监测方法及系统，所述方法包括：利用设置在综采工作面端部上的激光雷达采集预设时段各时刻端部场景的点云信息，并基于预设的ROI获取各时刻采集的端部场景的点云信息的有效点云区域；基于聚类算法分别对各所述有效点云区域进行分类，得到各所述有效点云区域对应的各分类结果；根据各所述有效点云区域对应的各分类结果确定各所述有效点云区域对应的综采工作面端部设备与巷道壁的距离值；根据各所述有效点云区域对应的综采工作面端部设备与巷道壁的距离值监测所述综采工作面是否发生上窜下滑。本申请提出的技术方案，保证了巷道壁点云平面提取的有效性，提高了上窜下滑监测的精确性。

技术研发人员：霍鑫健,荣耀,曹琼,安晓宇,李森,刘清,南柄飞,任伟
受保护的技术使用者：北京天玛智控科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/12