具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面结合附图来描述本发明实施例的基于综采工作面的跟机控制方法、基于综采工作面的跟机控制装置、电子设备和非临时性计算机可读存储介质。

本发明实施例提供的基于综采工作面的跟机控制方法，可以由电子设备来执行，该电子设备可为PC(Personal Computer，个人计算机)电脑、平板电脑、服务器或主机集控中心等，此处不做任何限定。

在本发明的实施例中，电子设备中可以设置有处理组件、存储组件和驱动组件。可选的，该驱动组件和处理组件可以集成设置，该存储组件可以存储操作系统、应用程序或其他程序模块，该处理组件通过执行存储组件中存储的应用程序来实现本发明实施例提供的基于综采工作面的跟机控制方法。

图1是根据本发明一个实施例的基于综采工作面的跟机控制方法的流程图。

如图1所示，本发明实施例的基于综采工作面的跟机控制方法，可包括：

S1，采集综采工作面状态参数，其中，综采工作面状态参数包括采煤机状态参数、供液系统状态参数、工作面状态参数和液压系统状态参数之中的一种或多种，工作面状态参数包括液压缸伸和/或液压缸收的行程。

在本发明的实施例中，参见图2，采煤机状态参数可包括采煤机速度、方向和当前位置等参数，采煤机参数一般通过无线或者有线形式连通道主机集控中心。

供液系统状态参数可包括当前泵站的开启数量、泵站的调定压力及公称流量等性能参数，其中泵站的调定压力、流量参数一般都是确定值，开启数量随着系统工况变化和决策结果进行变更。

液压系统状态参数可包括管路结构参数、主进液压力、主回液压力、初始压力、液压杠(例如，动作液压缸)的输入流量、液压阀的性能参数如公称流量、流阻特性等，其中，管路结构参数和液压阀的性能参数都是确定值或者是定常数，而主进液压力和主回液压力、初始压力是随着系统工况变化的变量，一般通过压力传感器进行实时监测，压力参数一般通过传感器检测后经控制器最终经通信传输到主机集控中心。

为了清楚说明上一实施例，在本申请的实施例中，可通过以下公式(1)液压杠(例如，动作液压缸)的输入流量：

其中，q为液压杠(例如，动作液压缸)的输入流量，q_i可为该液压杠对应液压缸输入侧的流量，n可为液压杠编号。

需要说明的是，当q小于公称流量Q(即，常量)，此时卸荷状态，根据系统配置情况，结合下述的预设规则(即，训练规则)，可以新增动作控制，但需要保证供液系统压力原则；当q＝公称流量Q时，此时全流量供液状态，全效率工作。

进一步地，在本发明的实施例中，可按照预判断、分等级的控制思路对液压系统进行控制，按照每个液压缸的缸径和行程动作特点，将液压支架液压缸的控制可分为4类，由于支架降-移-升一般是连续动作，涉及到支架的安全、效率动作，因此每一类为一个序列，其它动作由于用液量和负载压力均不突出，可以作为另一个序列，在系统综合控制中作为辅助配置参量。

工作面状态参数可包括升柱和/或降柱的行程、立柱下腔压力等参数，当前动作码及数量，控制器之间通过通信联通，控制器一方面通过驱动器控制液压支架用电磁阀的动作，通过通信口对行程传感器、压力传感器进行数据采集及分析；另一方面通过通信线将当前支架的工作状态包含支架动作编码，持续动作时间通过通信线传送到主机集控中心。

在本发明的实施例中，上述升柱和/或降柱的行程，可指的是液压支架在对应液压缸的作用下上升和/或下降的距离，即液压缸的行程。

为了清楚说明上一实施例，在本申请的一个实施例中，可通过以下公式(2)获取行程：

其中，L可为行程，t可为液压缸动作时间变量，q_i可为液压缸输入侧的流量，dt可为积分时间变量，A_i可为液压缸输入侧的液压作用面积。

进一步的，可通过以下公式(3)获取液压缸输入侧的流量q_i：

q_i＝f_i ^jz(pin,pout,p₀) (3)

其中，i可为液压支架的末尾编号，j可为该液压支架对应的液压缸的编号，z可为0或1，其代表液压缸的动作方向，0代表液压缸伸、1代表液压缸收，pin可为工作面主进液管路压力，pout可为工作面主回液管路压力，p₀可为液压缸闭锁腔的初始压力。应说明的是，该实施例中所描述的液压缸闭锁腔的初始压力，若没有压力传感器，则假定为泵压；若有压力传感器，则为实际压力，特别是针对立柱下腔而言，其要求准确性较高。

在本发明的实施例中，工作面状态参数还可包括液压支架移动的行程，该行程也可通过上述公式(2)和(3)计算获得。

另外，在本发明的其它实施例中，可在每个液压缸上安装行程传感器，通过行程传感器获取每个液压缸的行程，以获取升柱和/或降柱的行程，以及液压支架移动的行程。

需要说明的是，该实施例中所描述的主机集控中心可为一种电子设备，例如，服务器、云服务器等，此处不做任何限定。

具体地，主机集控中心可通过无线或有线的方式连接与综采工作面相关的系统，以实时采集综采工作面状态参数。

进一步地，在本发明的实施例中，根据上述推导公式，可以在现有泵站供液能力下，通过对现有控制公式进行组合演算，根据不同控制单元的工作特点，在保证效率和初撑力的基础上，以采煤机工作状态(速度、方向、位置)为目标输入，传感器单元包含主进液压力、主回液压力、立柱下腔压力为输入；支架控制逻辑状态(支架位置、动作功能单元编号为输入)，通过对动作单元流量积分形式以估算动作位移的形式判定支架动作过程，最终通过下述的神经网络等智能控制算法(例如，神经网络模型)，以安全控制和分级控制作为边界规则，对工作面液压系统多个支架的控制功能进行智能控制研究，以实现泵站流量的高效利用，另一方面实现工作面跟机自动化水平的整体提高。

S2，根据综采工作面状态参数通过神经网络模型生成液压支架跟随动作指令和泵站启动数量指令。应说明的是，该实施例中所描述的泵站可为供液系统中的泵站。

在本发明的一个实施例中，神经网络模型可根据预设规则和综采工作面状态参数生成液压支架跟随动作指令，其中，预设规则可根据实际进行标定，预设规则可包括交叉控制升柱和降柱。

具体地，主机集控中心在采集到综采工作面状态参数后，可将该综采工作面状态参数输入至神经网络模型，以通过神经网络模型对该综采工作面状态参数进行处理，以输出(生成)液压支架跟随动作指令和泵站启动数量指令。其中，神经网络模型可根据预设规则和综采工作面状态参数生成液压支架跟随动作指令。

S3，根据泵站启动数量指令启动相应的泵站，并根据液压支架跟随动作指令控制液压支架进行动作。

具体地，主机集控中心在得到液压支架跟随动作指令和泵站启动数量指令后，可根据泵站启动数量指令启动相应的泵站，并根据液压支架跟随动作指令控制液压支架进行动作。

需要说明的是，在当前状态下液压支架动作状态能够稳定运行，各个系统参数如系统压力、流量、支架动作数量都满足当前的训练规则(即，预设规则)。

在本发明的实施例中，首先采集综采工作面状态参数，并根据综采工作面状态参数通过神经网络模型生成液压支架跟随动作指令和泵站启动数量指令，然后根据泵站启动数量指令启动相应的泵站，并根据液压支架跟随动作指令控制液压支架进行动作。由此，能够满足现场维护便捷、精确控制的需求，且兼顾可靠性及便捷性，同时提高了跟机控制的稳定性。

为了清楚说明上一实施例，在本申请的一个实施例中，如图3所述，上述基于综采工作面的跟机控制方法还可包括：

S201，获取液压支架跟随动作指令所对应的新增动作，并获取新增动作对应的系统压力。其中，新增动作可为升柱、降柱等。

在本发明的实施例中，随着采煤机运转前进，采煤机后面待动支架需要相关动作，并对每个支架动作产生的系统状态，如对系统压力、流量的影响进行预判。

S202，判断新增动作产生的系统压力是否大于压力阈值。其中，压力阈值可根据实际情况进行标定。

S203，如果大于压力阈值，则执行液压支架跟随动作指令。

S204，如果未大于压力阈值，则重新生成液压支架跟随动作指令。

具体地，主机集控中心在得到液压支架跟随动作指令和泵站启动数量指令后，可先获取液压支架跟随动作指令所对应的新增动作，并获取该新增动作对应的系统压力，并判断该新增动作产生的系统压力是否大于压力阈值，如果判断该新增动作产生的系统压力大于压力阈值，则说明可以允许该新增动作，根据采煤机同支架协同状态继续调整新增状态，即根据液压支架跟随动作指令控制液压支架进行动作，并根据泵站启动数量指令启动相应的泵站。如果判断该新增动作产生的系统压力未大于(即，小于或等于)压力阈值，则说明新增当前动作(新增动作)会导致系统压力过低，故禁止该新增动作并按照统一的训练规则(即，预设规则)重新选择新增动作，然后再按照原有的流程继续判定，直到预判结果系统压力大于压力阈值，最后据采煤机同支架协同状态继续调整新增状态。

为了清楚说明上一实施例，在本申请的一个实施例中，获取新增动作对应的系统压力，可包括获取新增动作所对应的液压缸，并获取液压缸的对应压力，以及获取系统的当前压力，然后根据当前压力和新增动作对应的液压缸的对应压力生成系统压力。

具体地，主机集控中心在得到液压支架跟随动作指令和泵站启动数量指令后，可先获取液压支架跟随动作指令所对应的新增动作，并获取新增动作所对应的液压缸，然后可通过设置在该液压缸上的压力传感器，来获取该液压缸的对应压力，同时获取系统的当前压力。再然后主机集控中心根据系统的当前压力和新增动作对应的液压缸的对应压力生成系统压力。

需要说明的是，上述实施例中所描述的神经网络模型可以是神经网络通过预设规则(训练规则)训练得到的。其中，该预设规则主要按照系统工作特点，各个动作单元的工作特点分类进行约束，同时兼顾安全、压力、效率等元素，具体预设规则(训练规则)至少包括如下：

1、升降结合：根据计算模型算法，防止多个支架同时降架，降架为压力控制模式，降架所需流量较小，回液流量大，该现象不仅会造成由于系统背压过大造成支架动作缓慢，而且会造成泵站时而加载时而卸荷问题，导致泵站利用率低下，使用效率低；防止多个支架同时升柱，该问题不仅会造成系统需液量大，所需压力低等特点，当系统流量不足时造成系统压力过低，不仅会造成其它动作如拉架异常，而且会造成输出负载过低，工作阻力不足等问题。为了充分解决上述问题，考虑到升柱降柱的不同工作特点，采用不同架次动作时，将升柱和降柱交叉动作，既兼顾压力也兼顾效率问题。

2、保证最低工作阻力：对每个支架动作的液压系统原理进行模拟，优化出数值分析模型，推导出每个液压缸单元的流量方程每个支架模型进行推导分析，推导出函数关系，预估新增动作时对系统压力的影响，保证系统原来不得低于最小设定阈值Pset。

3、各个动作的特点：由于工作面可以采集的数据点比较少，主要为系统进液压力Pin，系统回液压力Pout,立柱下腔压力P，拉架行程L，如何利用这几个参数实现对液压支架的精确判定，从而实现工作面的高效利用，显得尤为迫切。

4、设置最小工作阻力：保障可靠拉架、移架等工作顺利进行。

5、立柱和推移液压缸特征：该两个动作需液量大、负载大等特点，是液压支架动作的主要单元，同时液压系统跟机自动化失败的主要原因是支架拉架不到位导致丢架问题、降柱超量程导致系统效率过低等问题，因此，这两个单元是液压系统控制过程中最重要的两个单元。

6、其它液压缸特征：包含平衡，护帮、伸缩，侧护等液压缸，该液压缸由于负载比较确定，所需流量较低，作为支架动作的附属动作，在对其进行控制过程中，由于大部分没有传感单元，因此只能通过时间的设定延长来保证其最终到位(也可以通过视频控制作为辅助判定控制)。另外，也可以通过对流量积分的方式来计算液压缸行程的实时变化量，当液压缸行程达到设定阈值后，并加以延时即可实现辅助动作液压缸的可靠动作。

进一步地，在本发明的一个实施例中，神经网络模型可根据液压缸动作优先序列和特征表生成液压支架跟随动作指令。

具体地，参见下述表1，神经网络模型可根据下述表1的液压缸动作优先序列和特征表生成液压支架跟随动作指令，同时通过神经网络模型对该综采工作面状态参数进行处理，以输出(生成)泵站启动数量指令，并根据泵站启动数量指令启动相应的泵站，以及根据液压支架跟随动作指令控制液压支架进行动作，从而能够满足现场维护便捷、精确控制的需求，且兼顾可靠性及便捷性，同时提高了跟机控制的稳定性。

表1

在本发明的其它实施例中，神经网络模型可根据液压缸动作优先序列和特征表、预设规则和综采工作面状态参数生成液压支架跟随动作指令，或者神经网络模型可根据液压缸动作优先序列和特征表，及综采工作面状态参数生成液压支架跟随动作指令。

需要说明的是，该实施例中所描述的液压缸动作优先序列和特征表，可以实现多支架动作过程中动作匹配性分析、优先选择降柱动作和拉架动作同时进行、优先选择降柱动作和升柱动作同时进行等，并且可以使系统实现当拉架动作时，同时动作其它液压缸的辅助动作，以保证足够的初撑力的前提下进行不利用泵站系统效率。

在本发明的实施例中，主机集控中心主要对当前所有控制器或者传感单元传送来的信息数据进行采集及分析控制，基于当前神经网络(神经网络模型)等控制算法对泵站开启数量进行控制，并通过自适应控制算法(神经网络模型)实现对工作面跟机自动化控制关系的控制；主机集控中心里面通过自适应控制算法(神经网络模型)对采集的数据进行判定，运算和训练，以输出最终的结果控制泵站开启数量、控制液压支架的动作功能逻辑，实现安全、高效的运行。

根据本发明实施例的基于综采工作面的跟机控制方法，首先采集综采工作面状态参数，并根据综采工作面状态参数通过神经网络模型生成液压支架跟随动作指令和泵站启动数量指令，然后根据泵站启动数量指令启动相应的泵站，并根据液压支架跟随动作指令控制液压支架进行动作。由此，能够满足现场维护便捷、精确控制的需求，且兼顾可靠性及便捷性，同时提高了跟机控制的稳定性。

图4是根据本发明一个实施例的基于综采工作面的跟机控制装置的方框示意图。

如图4所示，本发明实施例的基于综采工作面的跟机控制装置1000，可包括：采集模块100、生成模块200和控制模块300。

其中，采集模块，用于采集综采工作面状态参数，其中，综采工作面状态参数包括采煤机状态参数、供液系统状态参数、工作面状态参数和液压系统状态参数之中的一种或多种，工作面状态参数包括液压缸伸和/或液压缸收的行程。

生成模块，用于根据综采工作面状态参数通过神经网络模型生成液压支架跟随动作指令和泵站启动数量指令。

控制模块，用于根据泵站启动数量指令启动相应的泵站，并根据液压支架跟随动作指令控制液压支架进行动作。

在本发明的一个实施例中，如图5所示，上述基于综采工作面的跟机控制装置1000，还可包括：获取模块400和判断模块500。

其中，获取模块400用于获取液压支架跟随动作指令所对应的新增动作，并获取新增动作对应的系统压力。

判断模块500用于判断新增动作产生的系统压力是否大于压力阈值，其中，控制模块300还用于如果大于压力阈值，则重新生成液压支架跟随动作指令；如果未大于压力阈值，则执行液压支架跟随动作指令。

需要说明的是，前述对基于综采工作面的跟机控制方法实施例的解释说明也适用于该实施例的基于综采工作面的跟机控制装置，此处不再赘述。

综上，本发明实施例的基于综采工作面的跟机控制装置，首先通过采集模块采集综采工作面状态参数，并通过生成模块根据综采工作面状态参数通过神经网络模型生成液压支架跟随动作指令和泵站启动数量指令，然后通过控制模块根据泵站启动数量指令启动相应的泵站，并根据液压支架跟随动作指令控制液压支架进行动作。由此，能够满足现场维护便捷、精确控制的需求，且兼顾可靠性及便捷性，同时提高了跟机控制的稳定性。

为了实现上述实施例，本发明还提出一种电子设备，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，处理器执行程序，以实现前述实施例的基于综采工作面的跟机控制方法。

本发明实施例的电子设备，通过处理器执行存储在存储器上的计算机程序，能够满足现场维护便捷、精确控制的需求，且兼顾可靠性及便捷性，同时提高了跟机控制的稳定性。

为了实现上述实施例，本发明还提出一种非临时性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，以实现前述实施例的基于综采工作面的跟机控制方法。

本发明实施例的非临时性计算机可读存储介质，通过执行其存储的计算机程序，能够满足现场维护便捷、精确控制的需求，且兼顾可靠性及便捷性，同时提高了跟机控制的稳定性。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。