[发明专利]基于惯导系统的综采工作面连续调直方法

说明书

本发明提供了基于惯导系统的综采工作面连续调直方法，属于煤矿开采的综采工作面调直技术领域；解决了现有基于惯导系统的工作面调直方法中存在的刮板输送机形态检测结果滞后一刀的问题；包括如下步骤：建立惯性导航坐标系；采煤机行走轮廓曲线处理：包括：采煤机行走完整轮廓曲线处理：设置端头标志点和端尾标志点实现对工作面完整轮廓曲线的识别；斜切进刀段与正常割煤段轨迹聚类划分：然后采用K‑Medoids聚类方法对不同轨迹进行聚类；采煤机行走轨迹折返刀处理；综采工作面轮廓曲线生成：对完整的工作面轮廓曲线进行平滑处理，生成最终工作面轮廓曲线；直线度误差计算及调直启动条件判断：移架量计算：调直结束；本发明应用于综采工作面调直。

技术领域

本发明提供了一种基于惯导系统的综采工作面连续调直方法，属于煤矿开采的综采工作面调直方法技术领域。

背景技术

综采工作面三直是指工作面溜子直、工作面支架直、工作面煤壁直。液压支架切顶线不齐，易造成局部压力集中，从而导致漏顶事故，工作面溜子不直，容易增加采煤机的运行阻力。因此综采工作面调直是实现综采工作面智能化、无人化必须攻克的关键技术之一。

近年来国内一些企业已提出一些基于惯导系统的综采工作面调直方法。中国发明专利（专利号：202010202220.8）公开了一种基于惯导系统的煤矿综采工作面调直系统及方法，根据采煤机行走轮廓曲线，计算每个液压支架修正量和液压支架实际移架距离。中国发明专利（专利号：202110822433.5）公开了一种基于BP神经网络和惯性导航的工作面调直方法，将当前采煤机所处的液压支架对应的推移行程输入到训练后的BP神经网络中，得到下一个液压支架所需的推移行程，并对下一个液压支架的支架控制器发送推移指令。中国发明专利（专利号：202210319338.8）公开了一种刮板输送机调直方法、电子设备及存储介质，以刮板输送机为基准，通过之前的刮板输送机轨迹，确定之后的刮板输送机液压支架的推移距离。上述方法存在共同的问题，即都未解决刮板输送机形态检测结果滞后的问题，割煤过程中采煤机过后液压支架就开始移架和推移刮板输送机，因此当前一刀割煤过程记录的煤机惯导轨迹与割煤完成后的刮板输送机形态存在偏差，直接应用当前一刀煤机惯导轨迹确定下一刀割煤过程移架量将产生滞后误差。

在《深部煤层智能化大采长综采工作面关键技术研究》一文中提出了一刀测量、一刀调直的方法，可有效解决刮板输送机形态检测结果滞后的问题，但同时会带来调直效率减半的问题。

发明内容

本发明为了克服现有技术中存在的不足，所要解决的技术问题为：解决了现有基于惯导系统的工作面调直方法中存在的刮板输送机形态检测结果滞后一刀的问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：基于惯导系统的综采工作面连续调直方法，包括如下步骤：

S1：建立惯性导航坐标系：设置惯性导航系统坐标系（O，X，Y，Z），过原点O指向工作面推进方向为Y轴正方向，过原点O垂直向上为Z轴正方向；

S2：采煤机行走轮廓曲线处理：包括：

S2.1：采煤机行走完整轮廓曲线处理：设置端头标志点和端尾标志点，通过采煤机上的行程编码器反馈的数据实现对工作面完整轮廓曲线的识别；

S2.2：斜切进刀段与正常割煤段轨迹聚类划分：根据采煤机行走的折返点将采煤机行走轨迹在折返点处断开得到轨迹划分，然后采用K-Medoids聚类方法对不同轨迹进行聚类；

S2.3：采煤机行走轨迹折返刀处理：与采煤机行进方向相同的轨迹按时间顺序排列，将下一段轨迹片段起点与距离最近的上一段轨迹片段中间点连接得到当前刀完整工作面轮廓曲线；

S2.4：综采工作面轮廓曲线生成：对完整的工作面轮廓曲线进行平滑处理，生成最终工作面轮廓曲线；

S3：直线度误差计算及调直启动条件判断；

S4：移架量计算；