液壓支架是工作面開(kāi)采最重要的設備之一，其狀態(tài)感知及分析對于保障工作面安全、提高開(kāi)采效率和智能化水平有重要意義。本文以液壓支架壓力和位姿作為研究對象，通過(guò)分析綜采工作面液壓支架狀態(tài)感知體系，梳理總結液壓支架壓力和位姿感知及二者融合分析技術(shù)的研究現狀，展望了液壓支架狀態(tài)感知與分析技術(shù)的發(fā)展趨勢。

液壓支架狀態(tài)感知需求主要包括液壓支架姿態(tài)感知、載荷感知、動(dòng)作過(guò)程感知等。通過(guò)傾角傳感器、攝像頭、高度傳感器等采集液壓支架整體位姿及各部件之間的空間信息、液壓支架位置變動(dòng)信息，進(jìn)而探索壓力和位姿在時(shí)間和空間上的耦合關(guān)系。液壓支架壓力感知：① 獲取液壓支架自身的受力，從而判斷其工作狀態(tài)；② 反映上覆巖層應力變化，保障工作面安全生產(chǎn)。液壓支架位姿感知：① 描述單個(gè)液壓支架的空間姿態(tài)；② 描述液壓支架群的空間分布趨勢，反映工作面頂底板起伏和走向；③ 輔助分析工作面礦壓和液壓支架受力狀態(tài)。

工作面液壓支架狀態(tài)感知與分析方法

工作面液壓支架狀態(tài)感知與分析方法

目前，液壓支架可采集的壓力數據主要來(lái)自立柱壓力傳感器、平衡千斤頂壓力傳感器及銷(xiāo)軸部位的壓力傳感器，數據采用有線(xiàn)或無(wú)線(xiàn)方式傳輸。基于大數據的礦壓分析目前尚未應用于生產(chǎn)實(shí)際，無(wú)法對生產(chǎn)決策做出輔助。工作面礦壓與巷道壓力數據未實(shí)現同步測量，未實(shí)現整個(gè)采場(chǎng)的全面數據分析。另外，對于超前液壓支架的關(guān)注度還不夠。利用長(cháng)短時(shí)記憶（LSTM）網(wǎng)絡(luò )可實(shí)現液壓支架壓力預測，利用遷移學(xué)習方法可提升測試模型的泛化能力。

液壓支架位姿感知與分析

液壓支架位姿數據主要通過(guò)傾角傳感器或氣壓計、液壓計等獲取，多采用有線(xiàn)方式傳輸。現有的液壓支架位姿測量方法主要分為接觸式傳感器測量和視覺(jué)傳感器測量。國內外學(xué)者主要關(guān)注液壓支架位姿對支架各部件之間受力的影響及工作面整體工況的研究，針對各類(lèi)傾角傳感器的數據處理展開(kāi)研究，未分析各類(lèi)數據之間的內在關(guān)聯(lián)聯(lián)系和規律。

工作面液壓支架壓力?位姿數據融合分析

目前，液壓支架壓力和位姿數據融合分析研究主要圍繞超大采高圍巖與液壓支架關(guān)系、頂板結構對液壓支架阻力的影響、頂板斷裂結構模型對液壓支架設計的作用、中等埋深厚煤層礦壓與液壓支架工作阻力關(guān)系等方面展開(kāi)。

展望

大數據技術(shù)應用。利用云平臺提供的海量算力提高礦壓分析中數值模擬計算的速度和頻率；通過(guò)采集的工作面真實(shí)數據，結合數值模擬和相似材料模型試驗的優(yōu)點(diǎn)，利用深度學(xué)習等方法對數據進(jìn)行處理和預測。

多維數據融合感知與分析。目前尚未開(kāi)展工作面超前區域壓力變化與工作面中部液壓支架壓力變化聯(lián)合分析方面的研究?？紤]工作面超前區域支架載荷變化情況及融合位姿數據，實(shí)現整個(gè)采場(chǎng)多維數據分析，從而發(fā)現礦山壓力領(lǐng)域新的機理，將是未來(lái)研究的重點(diǎn)。

數字孿生技術(shù)應用。應用數字孿生技術(shù)可以建立整個(gè)綜采工作面走向及傾向方向開(kāi)采態(tài)勢的可視化模型，從而分析綜采工作面推進(jìn)過(guò)程中的開(kāi)采態(tài)勢動(dòng)態(tài)變化。而透明工作面的實(shí)現可為支護裝備控制參數提供優(yōu)化依據，達到提前預知并應對礦壓災害的目的。