本發(fā)明涉及支架移架，尤其涉及一種基于可視化和自適應(yīng)技術(shù)的支架移架方法。

背景技術(shù)：

1、隨著科技的高速發(fā)展，煤礦企業(yè)的規(guī)模日益擴(kuò)大，這對(duì)其生產(chǎn)和管理就提出了更高的要求。在最大可能保證產(chǎn)出的條件下，如何去實(shí)現(xiàn)高可靠性、低風(fēng)險(xiǎn)性的安全生產(chǎn)，這對(duì)于煤礦企業(yè)來(lái)說(shuō)是個(gè)大挑戰(zhàn)。在煤礦智能化開采技術(shù)方面，綜采工作面的主要開采設(shè)備應(yīng)該均具有高度自適應(yīng)性。作為綜采工作面“三機(jī)”之一的液壓支架，負(fù)責(zé)采場(chǎng)內(nèi)重要的支護(hù)工作，液壓支架的智能化及安全可靠性正處于飛速發(fā)展的階段。

2、中國(guó)專利公開號(hào)：cn114562318a公開了一種液壓支架移架控制系統(tǒng)和方法，包括：智能控制模塊與智能視頻處理裝置；其中，智能視頻處理裝置集成有智能芯片裝置和圖像采集裝置；圖像采集裝置，用于實(shí)時(shí)獲取特定范圍內(nèi)的視頻圖像，并發(fā)送至智能芯片裝置；智能芯片裝置，用于實(shí)時(shí)對(duì)視頻圖像進(jìn)行處理，根據(jù)預(yù)先訓(xùn)練的移架異常監(jiān)測(cè)模型，對(duì)視頻圖像進(jìn)行識(shí)別獲取環(huán)境信息數(shù)據(jù)以及移架信息數(shù)據(jù)并發(fā)送至智能控制模塊；智能控制模塊，用于根據(jù)環(huán)境信息數(shù)據(jù)和移架信息數(shù)據(jù)以及相應(yīng)的移架策略控制液壓支架自適應(yīng)移動(dòng)；由此可見，所述液壓支架移架控制系統(tǒng)和方法存在以下問(wèn)題：該技術(shù)方案只對(duì)環(huán)境信息異常情況中的大塊煤，底板積水，底板破碎等情況進(jìn)行分析，無(wú)法實(shí)現(xiàn)液壓支架移架過(guò)程中姿態(tài)的精確調(diào)節(jié)與控制。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為此，本發(fā)明提供一種基于可視化和自適應(yīng)技術(shù)的支架移架方法，用以克服現(xiàn)有技術(shù)中只對(duì)環(huán)境信息異常情況中的大塊煤，底板積水，底板破碎等情況進(jìn)行分析，無(wú)法實(shí)現(xiàn)液壓支架移架過(guò)程中姿態(tài)的精確調(diào)節(jié)與控制的問(wèn)題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種基于可視化和自適應(yīng)技術(shù)的支架移架方法，包括：

3、步驟s1，設(shè)置可視化所需的攝像頭，進(jìn)行液壓支架及周圍環(huán)境的圖像采集，根據(jù)采集的圖像計(jì)算推移油缸與刮板機(jī)的角度，判斷所述推移油缸與所述刮板機(jī)的垂直度；并計(jì)算所述液壓支架之間的支架中心距，評(píng)估液壓支架之間的距離；

4、步驟s2，所述頂板穩(wěn)定，液壓支架位置正確，所述推移油缸與刮板機(jī)的角度合適時(shí)，對(duì)所述液壓支架進(jìn)行降柱操作；

5、步驟s3，在降柱過(guò)程中，實(shí)時(shí)識(shí)別頂板是否有巖石脫落和掉塊的現(xiàn)象，檢測(cè)掉塊的數(shù)量和體積，判斷頂板的破碎程度；

6、步驟s4，啟動(dòng)推移裝置拉動(dòng)液壓支架的推移桿移動(dòng)，在所述液壓支架移動(dòng)過(guò)程中，根據(jù)破碎程度在液壓支架移動(dòng)時(shí)采取對(duì)應(yīng)措施；

7、步驟s5，在升柱過(guò)程中，所述液壓支架移動(dòng)到設(shè)定位置后，啟動(dòng)液壓系統(tǒng)立柱向上移動(dòng)，檢測(cè)計(jì)算升柱過(guò)程中立柱的高度及升柱速度；

8、步驟s6，自適應(yīng)根據(jù)不同的目標(biāo)參數(shù)和環(huán)境變化自動(dòng)調(diào)整移架參數(shù)，并相應(yīng)地調(diào)整移架的速度、行程和支撐力。

9、進(jìn)一步的，使用opencv邊緣檢測(cè)所述攝像頭獲取的所述推移裝置中推移油缸的圖像，對(duì)推移油缸以及液壓支架輪廓進(jìn)行識(shí)別，采用機(jī)器識(shí)別算法框選推移油缸以及液壓支架，并對(duì)推移油缸以及液壓支架的輪廓畫線，計(jì)算所述推移油缸與刮板機(jī)的角度以及所述角度與直角的差值，

10、若推移油缸與刮板機(jī)的角度差值大于等于角度差值評(píng)價(jià)值，則判斷推移油缸與刮板機(jī)的垂直度不滿足移架需求，發(fā)出警報(bào)信息調(diào)整推移油缸與刮板機(jī)的角度。

11、進(jìn)一步的，獲取任一支架和相鄰支架的圖像，使用攝像頭測(cè)距-相似三角形原理，將第一攝像頭和第二攝像頭多角度對(duì)比，結(jié)合采高傳感器計(jì)算任一支架與相鄰支架的頂梁側(cè)護(hù)板之間的距離，根據(jù)頂梁側(cè)護(hù)板之間的距離計(jì)算支架中心距以及支架中心距與標(biāo)準(zhǔn)支架中心距的距離差值，

12、若支架中心距與標(biāo)準(zhǔn)支架中心距的距離差值大于距差評(píng)價(jià)值，則判斷任一支架與相鄰支架的支架間距不滿足間距要求，發(fā)出警報(bào)信息調(diào)整任一支架與相鄰支架的支架間距。

13、進(jìn)一步的，在降柱過(guò)程中，實(shí)時(shí)獲取頂板圖像，識(shí)別頂板是否有巖石脫落和掉塊，檢測(cè)單位時(shí)間內(nèi)掉塊的數(shù)量與體積，將單位時(shí)間內(nèi)掉塊的數(shù)量與體積與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)量和標(biāo)準(zhǔn)體積進(jìn)行對(duì)比，并計(jì)算掉塊的數(shù)量與體積與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)量和標(biāo)準(zhǔn)體積的數(shù)量差值和體積差值,

14、若掉塊的數(shù)量與體積小于等于標(biāo)準(zhǔn)數(shù)量和標(biāo)準(zhǔn)體積，且數(shù)量差值和體積差值大于差值評(píng)價(jià)值時(shí)，則判斷所述頂板情況較為穩(wěn)定，無(wú)破碎風(fēng)險(xiǎn)，

15、其中，若數(shù)量差值和體積差值小于等于差值評(píng)價(jià)值時(shí)，則判斷頂板存在破碎風(fēng)險(xiǎn)，頂板處于一級(jí)破碎風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)；

16、若掉塊的數(shù)量與體積大于標(biāo)準(zhǔn)數(shù)量和標(biāo)準(zhǔn)體積，且數(shù)量差值和體積差值小于等于差值評(píng)價(jià)值時(shí)，則判斷所述頂板破碎情況較為嚴(yán)重，頂板處于二級(jí)破碎風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，

17、其中，若數(shù)量差值和體積差值大于差值評(píng)價(jià)值時(shí)，則判斷所述頂板破碎情況嚴(yán)重，頂板處于三級(jí)破碎風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。

18、進(jìn)一步的，帶壓擦頂移架，所述頂板處于一級(jí)破碎風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)時(shí)，通過(guò)增大所述立柱的高度，讓支架的頂梁上端接觸頂板，保持一定的支撐壓力，所述立柱的高度為所述液壓支架支撐頂板時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)高度，支撐壓力與數(shù)量差值和體積差值成負(fù)相關(guān)，壓力達(dá)到預(yù)設(shè)值后啟動(dòng)所述推移裝置，通過(guò)液壓缸的作用拉動(dòng)液壓支架朝工作面移動(dòng)；

19、頂板處于二級(jí)破碎風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)時(shí)，根據(jù)掉塊的數(shù)量和體積與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)量和標(biāo)準(zhǔn)體積的比值，增大所述推移裝置的初始推移速度；

20、頂板破碎情況嚴(yán)重處于三級(jí)破碎風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)時(shí)，增大所述推移裝置的初始推移速度的同時(shí)，減小拉架的移動(dòng)距離。

21、進(jìn)一步的，計(jì)算調(diào)節(jié)后的推移裝置的理論推移速度，將理論推移速度與實(shí)際推移速度相對(duì)比，實(shí)際推移速度為推移裝置的推移速度最大值，

22、若實(shí)際推移速度小于理論推移速度，則判斷理論推移速度不能夠滿足調(diào)節(jié)推移速度的需求，推移裝置以推移速度最大值進(jìn)行拉架，并減小拉架的移動(dòng)距離，移動(dòng)距離的減小程度與實(shí)際推移速度和理論推移速度的差值與初始推移速度的比值成正相關(guān)，

23、其中，若調(diào)節(jié)后的移動(dòng)距離小于拉架移動(dòng)距離的最小值，則判斷調(diào)節(jié)后的拉架移動(dòng)距離超出拉架移動(dòng)距離的調(diào)節(jié)范圍，將拉架移動(dòng)距離調(diào)為最小值，并增大頂梁上端對(duì)頂板的支撐壓力。

24、進(jìn)一步的，實(shí)時(shí)獲取升柱過(guò)程中立柱的高度，將升柱高度與標(biāo)準(zhǔn)高度相對(duì)比，

25、若升柱高度小于標(biāo)準(zhǔn)高度，則判斷升柱高度未達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)高度，繼續(xù)進(jìn)行升柱操作;

26、若升柱高度大于標(biāo)準(zhǔn)高度，則判斷升柱高度超出標(biāo)準(zhǔn)高度，停止升柱操作;

27、進(jìn)一步的，根據(jù)升柱高度以及升柱時(shí)間計(jì)算實(shí)際升柱速度，并計(jì)算實(shí)際升柱速度與初始上升速度的速度差值，若速度差值大于速差評(píng)價(jià)值，則判斷所述立柱上升速度明顯減慢或停滯，液壓系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題，發(fā)出預(yù)警信號(hào)。

28、進(jìn)一步的，利用粒子群算法，以降架和升架動(dòng)作總時(shí)間為目標(biāo)函數(shù),求解具有最短“降架—移架—升架”時(shí)間的最優(yōu)過(guò)渡姿態(tài),進(jìn)而求得立柱和平衡千斤頂?shù)膭?dòng)作順序和伸縮量,得到液壓支架的初始降柱速度和初始升柱速度以及推移裝置初始推移速度，通過(guò)該方法得到最合適的降架移架升架初始動(dòng)作時(shí)長(zhǎng)。

29、進(jìn)一步的，利用頂梁上的壓力傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)液壓支架所受頂板壓力，判斷頂梁與頂板接觸狀況，支架接頂前采用位置控制回路,以檢測(cè)的立柱高度作為控制參數(shù)控制立柱快速升高，實(shí)現(xiàn)液壓支架快速升降；當(dāng)頂梁接觸頂板時(shí)，模糊切換控制器自動(dòng)切換為壓力控制回路，立柱由快速升高轉(zhuǎn)換為平穩(wěn)升高，實(shí)現(xiàn)液壓支架平穩(wěn)接頂；

30、在頂板壓力增大時(shí)，根據(jù)頂板壓力增大支架中液壓系統(tǒng)提供的支撐力；使用圖像處理算法對(duì)環(huán)境影像進(jìn)行濾波、邊緣檢測(cè)、紋理分析，顯示支架前方出現(xiàn)地質(zhì)斷層時(shí)降低移架速度，并發(fā)出警報(bào)信號(hào)。

31、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于，推移油缸需要垂直于刮板機(jī)，若不計(jì)算推移油缸的角度，為后期拉架做準(zhǔn)備，十字銷有推斷的風(fēng)險(xiǎn)；支架中心距管理是工作面直線度管理的核心,良好的中心距，可以在拉架過(guò)程，減少支架側(cè)向受力,利用可視化技術(shù)區(qū)分支架頂梁側(cè)主板和側(cè)護(hù)板，以及左右側(cè)支架側(cè)護(hù)板和主板，并分別對(duì)頂梁側(cè)主板和側(cè)護(hù)板劃線，計(jì)算頂梁側(cè)護(hù)板之間的距離，能夠防止漏頂事故，為頂板管理和拉架過(guò)程提供數(shù)據(jù)支持。

32、進(jìn)一步地，在降柱過(guò)程中，頂梁脫離頂板時(shí)頂板存在巖石脫落和掉塊的現(xiàn)象，頻繁的小面積掉塊或者較大面積的巖石崩落都提示頂板不穩(wěn)定，根據(jù)掉塊的數(shù)量和體積判斷頂板破碎程度，提高液壓支架移動(dòng)過(guò)程中風(fēng)險(xiǎn)把控的前瞻性。

33、進(jìn)一步地，若不根據(jù)頂板破碎情況采取不同的措施，頂板面臨坍塌的風(fēng)險(xiǎn)，嚴(yán)重影響工作的安全性；帶壓擦頂移架可以減少頂板暴露面積，避免進(jìn)一步破碎和冒頂，發(fā)現(xiàn)頂板破碎情況較重時(shí)，加速進(jìn)行拉架操作，縮短頂板無(wú)支護(hù)的時(shí)間，頂板破碎情況嚴(yán)重時(shí)，加速進(jìn)行拉架操作的同時(shí)減小拉架移動(dòng)的距離，以增強(qiáng)對(duì)頂板的控制，并根據(jù)推移速度的最大值及移動(dòng)距離的最小值判斷調(diào)節(jié)相應(yīng)參數(shù)的極限，進(jìn)一步提高了支架移動(dòng)過(guò)程的精準(zhǔn)性。

34、進(jìn)一步地，升柱高度未達(dá)到預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，自動(dòng)發(fā)出警報(bào)或調(diào)整升柱動(dòng)作，以避免支護(hù)不足；升柱過(guò)高可能導(dǎo)致頂板壓力過(guò)大，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)停止升柱操作；識(shí)別到柱子上升速度明顯減慢或停滯，可能意味著液壓系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題，系統(tǒng)會(huì)立即向操作人員發(fā)出預(yù)警，以便及時(shí)進(jìn)行維修，減少生產(chǎn)中斷的時(shí)間；對(duì)多次移架過(guò)程中的升柱數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，總結(jié)出最優(yōu)的升柱速度、高度等參數(shù)，從而優(yōu)化整個(gè)移架操作流程，提高工作效率。

35、進(jìn)一步地，通過(guò)切換控制模式防止液壓支架接頂時(shí)對(duì)巷道頂板產(chǎn)生沖擊，頂板壓力突然增大時(shí)，自適應(yīng)系統(tǒng)會(huì)迅速增加支架的支撐力，以防止頂板垮落；可視化系統(tǒng)顯示支架前方出現(xiàn)地質(zhì)斷層時(shí)，自適應(yīng)系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)降低移架速度，并增強(qiáng)支架的穩(wěn)定性，同時(shí)向操作人員發(fā)出警報(bào)，提高了參數(shù)調(diào)節(jié)的響應(yīng)速度以及支架移架過(guò)程的自動(dòng)化程度。