本發(fā)明屬于礦山壓力監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于時(shí)間加權(quán)的礦山壓力數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

工作面現(xiàn)場礦山壓力監(jiān)測是分析礦山壓力規(guī)律常用的實(shí)踐手段。但是由于地層條件限制，采面所處位置有較大差異，給工作面來壓大小和來壓位置帶來高度的不確定性，造成來壓步距的不一致，致使礦壓規(guī)律分析難度加大。目前，礦壓監(jiān)測系統(tǒng)只能提供礦壓監(jiān)測曲線，來壓規(guī)律不能實(shí)現(xiàn)程序的自動(dòng)化分析，且礦山壓力監(jiān)測數(shù)據(jù)量極大，每個(gè)支架需要獲取數(shù)萬個(gè)數(shù)據(jù)，人工分析不僅工作量大，而且準(zhǔn)確率和效率非常低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提供一種基于時(shí)間加權(quán)的礦山壓力數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)及方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種基于時(shí)間加權(quán)的礦山壓力數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，包括：

登陸模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、數(shù)據(jù)分割模塊、數(shù)據(jù)分析模塊和數(shù)據(jù)輸出模塊；

所述登陸模塊，用于獲取用戶登錄名和登錄密碼，并判斷用戶登錄名和登錄密碼是否匹配，是，向數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊發(fā)送登陸成功消息，否則，提示用戶登錄失敗。

所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊，用于接收登陸成功消息，并將存儲(chǔ)的礦山壓力數(shù)據(jù)發(fā)送給數(shù)據(jù)分割模塊，將礦山數(shù)據(jù)即礦山開切眼寬度、采煤機(jī)滾筒截深、連續(xù)來壓循環(huán)數(shù)和支架額定工作阻力發(fā)送給數(shù)據(jù)分析模塊。

所述數(shù)據(jù)分割模塊，用于依次讀取礦山壓力數(shù)據(jù)，計(jì)算礦山壓力數(shù)據(jù)兩兩間斜率，根據(jù)斜率及壓力大小，將礦山壓力數(shù)據(jù)分割為滿足條件1的多個(gè)小區(qū)間，所述條件1為：a0～an+1為礦山壓力數(shù)據(jù)，本區(qū)間上一區(qū)間倒數(shù)第二個(gè)壓力數(shù)據(jù)為a0，本區(qū)間下一區(qū)間第二個(gè)壓力數(shù)據(jù)為an+1，滿足a1≤50kn，a0與a1間斜率k0¹≤-100，a1與a2間斜率k1²≥100，an≤50kn，an-1與an間斜率kn-1ⁿ≤-100，an與an+1間斜率knⁿ⁺¹≥100；將分割得到的多個(gè)小區(qū)間中存在極大值大于等于5000kn的小區(qū)間作為生產(chǎn)區(qū)間，其他小區(qū)間作為非生產(chǎn)區(qū)間；依次判斷各生產(chǎn)區(qū)間是否存在極大值大于等于11000kn，是，將該生產(chǎn)區(qū)間作為疑似來壓區(qū)間，否則，將該生產(chǎn)區(qū)間作為非來壓小區(qū)間，并將非生產(chǎn)區(qū)間作為非來壓小區(qū)間；判斷是否有連續(xù)的個(gè)疑似來壓區(qū)間，有，將連續(xù)疑似來壓區(qū)間作為連續(xù)來壓小區(qū)間，非連續(xù)疑似來壓區(qū)間作為非來壓小區(qū)間；從礦山壓力數(shù)據(jù)中提取支架工作阻力，計(jì)算連續(xù)來壓小區(qū)間的支架工作阻力的平均值計(jì)算支架工作阻力平均值的均方差σp；判斷是否成立，是，連續(xù)來壓小區(qū)間為來壓區(qū)間，否則，連續(xù)來壓小區(qū)間為非來壓小區(qū)間，以時(shí)間為判據(jù)分別匯總并保存來壓區(qū)間及非來壓小區(qū)間，其中，pmax為支架額定工作阻力；將來壓區(qū)間和非來壓小區(qū)間作為目標(biāo)數(shù)據(jù)發(fā)送給數(shù)據(jù)分析模塊。

所述從礦山壓力數(shù)據(jù)中提取支架工作阻力的方法為：來壓小區(qū)間的支架工作阻力為來壓小區(qū)間內(nèi)大于等于支架額定工作阻力且在10個(gè)采樣點(diǎn)范圍內(nèi)斜率變化小于閾值的礦山壓力數(shù)據(jù)；非來壓小區(qū)間的支架工作阻力為非來壓小區(qū)間后端10個(gè)采樣點(diǎn)范圍內(nèi)斜率變化小于閾值的礦山壓力數(shù)據(jù)。

所述數(shù)據(jù)分析模塊，用于接收目標(biāo)數(shù)據(jù)和礦山數(shù)據(jù)，并根據(jù)目標(biāo)數(shù)據(jù)、礦山開切眼寬度、采煤機(jī)滾筒截深和連續(xù)來壓循環(huán)數(shù)分別計(jì)算初次來壓步距、周期來壓步距、初次來壓強(qiáng)度、周期來壓強(qiáng)度、支架初撐力均值、支架工作阻力均值、支架時(shí)間加權(quán)平均工作阻力、支架初撐力區(qū)間分布頻率、支架工作阻力區(qū)間分布頻率和支架時(shí)間加權(quán)工作阻力區(qū)間分布頻率，將計(jì)算結(jié)果發(fā)送給數(shù)據(jù)輸出模塊。

所述支架時(shí)間加權(quán)平均工作阻力采用如下公式計(jì)算：

其中：為支架間時(shí)間加權(quán)平均工作阻力，kn；

為第m個(gè)支架工作阻力，kn，

m為支架工作阻力記錄總數(shù)，tm為第m個(gè)支架工作阻力采樣時(shí)間，m＝1，2，…，m。

所述支架時(shí)間加權(quán)工作阻力區(qū)間分布頻率采用如下方法計(jì)算：

當(dāng)?shù)?個(gè)和最后1個(gè)支架工作阻力均不屬于第j個(gè)壓力區(qū)間時(shí)，第j個(gè)壓力區(qū)間的支架時(shí)間加權(quán)工作阻力區(qū)間分布頻率k^j的計(jì)算公式如下：

其中，為第j個(gè)壓力區(qū)間中第1個(gè)記錄時(shí)間，為第j個(gè)壓力區(qū)間中最后1個(gè)記錄時(shí)間，j＝1，2，…，d，d為壓力區(qū)間即來壓小區(qū)間和非來壓小區(qū)間總數(shù)；

當(dāng)?shù)?個(gè)記錄工作阻力屬于第j個(gè)壓力區(qū)間而最后1個(gè)記錄工作阻力不屬于第j個(gè)壓力區(qū)間時(shí)，第j個(gè)壓力區(qū)間的支架時(shí)間加權(quán)工作阻力區(qū)間分布頻率k^j的計(jì)算公式如下：

當(dāng)?shù)?個(gè)記錄工作阻力不屬于第j個(gè)壓力區(qū)間而最后1個(gè)記錄工作阻力屬于第j個(gè)壓力區(qū)間時(shí)，第j個(gè)壓力區(qū)間的支架時(shí)間加權(quán)工作阻力區(qū)間分布頻率k^j的計(jì)算公式如下：

當(dāng)?shù)?個(gè)和最后1個(gè)記錄工作阻力均屬于第j個(gè)壓力區(qū)間時(shí)，第j個(gè)壓力區(qū)間的支架時(shí)間加權(quán)工作阻力區(qū)間分布頻率k^j的計(jì)算公式如下：

所述數(shù)據(jù)輸出模塊，用于接收數(shù)據(jù)分析模塊的計(jì)算結(jié)果，將計(jì)算結(jié)果顯示并存儲(chǔ)到用戶選擇的存儲(chǔ)地址。

利用基于時(shí)間加權(quán)的礦山壓力數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的基于時(shí)間加權(quán)的礦山壓力數(shù)據(jù)處理方法，包括如下步驟：

步驟1：登陸模塊獲取用戶登錄名和登錄密碼，并判斷用戶登錄名和登錄密碼是否匹配，是，向數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊發(fā)送登陸成功消息，執(zhí)行步驟2，否則，提示用戶登錄失敗；

步驟2：數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊接收登陸成功消息，并將存儲(chǔ)的礦山壓力數(shù)據(jù)發(fā)送給數(shù)據(jù)分割模塊，將礦山數(shù)據(jù)即礦山開切眼寬度、采煤機(jī)滾筒截深、連續(xù)來壓循環(huán)數(shù)和支架額定工作阻力發(fā)送給數(shù)據(jù)分析模塊；

步驟3：數(shù)據(jù)分割模塊依次讀取礦山壓力數(shù)據(jù)，將礦山壓力數(shù)據(jù)篩選分割成目標(biāo)數(shù)據(jù)后，發(fā)送給數(shù)據(jù)分析模塊：

步驟3-1：數(shù)據(jù)分割模塊依次讀取礦山壓力數(shù)據(jù)，計(jì)算礦山壓力數(shù)據(jù)兩兩間斜率，根據(jù)斜率及壓力大小，將礦山壓力數(shù)據(jù)分割為滿足條件1的多個(gè)小區(qū)間，所述條件1為：本區(qū)間上一區(qū)間倒數(shù)第二個(gè)壓力數(shù)據(jù)為a0，本區(qū)間下一區(qū)間第二個(gè)壓力數(shù)據(jù)為an+1，滿足a1≤50kn，a0與a1間斜率k0¹≤-100，a1與a2間斜率k1²≥100，an≤50kn，an-1與an間斜率kn-1ⁿ≤-100，an與an+1間斜率knⁿ⁺¹≥100；

步驟3-2：數(shù)據(jù)分割模塊將分割得到的多個(gè)小區(qū)間中存在極大值大于等于5000kn的小區(qū)間作為生產(chǎn)區(qū)間，其他小區(qū)間作為非生產(chǎn)區(qū)間；

步驟3-3：數(shù)據(jù)分割模塊依次判斷各生產(chǎn)區(qū)間是否存在極大值大于等于11000kn，是，將該生產(chǎn)區(qū)間作為疑似來壓區(qū)間，否則，將該生產(chǎn)區(qū)間作為非來壓小區(qū)間，并將非生產(chǎn)區(qū)間作為非來壓小區(qū)間；

步驟3-4：數(shù)據(jù)分割模塊判斷是否有連續(xù)的個(gè)疑似來壓區(qū)間，有，將連續(xù)疑似來壓區(qū)間作為連續(xù)來壓小區(qū)間，非連續(xù)疑似來壓區(qū)間作為非來壓小區(qū)間；本實(shí)施方式中，

步驟3-5：數(shù)據(jù)分割模塊從礦山壓力數(shù)據(jù)中提取支架工作阻力，計(jì)算連續(xù)來壓小區(qū)間的支架工作阻力的平均值

所述支架工作阻力指一個(gè)采煤循環(huán)臨近結(jié)束時(shí)，液壓支架的工作阻力。從礦山壓力數(shù)據(jù)中提取支架工作阻力的方法為：來壓小區(qū)間的支架工作阻力為來壓小區(qū)間內(nèi)大于等于支架額定工作阻力且在10個(gè)采樣點(diǎn)范圍內(nèi)斜率變化小于閾值的礦山壓力數(shù)據(jù)。非來壓小區(qū)間的支架工作阻力取非來壓小區(qū)間后端10個(gè)采樣點(diǎn)范圍內(nèi)斜率變化小于閾值的礦山壓力數(shù)據(jù)。本實(shí)施方式中，閾值取值為10。

步驟3-6：數(shù)據(jù)分割模塊計(jì)算支架工作阻力平均值的均方差σp；

步驟3-7：數(shù)據(jù)分割模塊判斷是否成立，是，連續(xù)來壓小區(qū)間為來壓區(qū)間，否則，連續(xù)來壓小區(qū)間為非來壓小區(qū)間，以時(shí)間為判據(jù)分別匯總并保存來壓區(qū)間及非來壓小區(qū)間，其中，pmax為支架額定工作阻力；

步驟3-8：數(shù)據(jù)分割模塊將來壓區(qū)間和非來壓小區(qū)間作為目標(biāo)數(shù)據(jù)發(fā)送給數(shù)據(jù)分析模塊；

步驟4：數(shù)據(jù)分析模塊接收目標(biāo)數(shù)據(jù)和礦山數(shù)據(jù)，并根據(jù)目標(biāo)數(shù)據(jù)、礦山開切眼寬度、采煤機(jī)滾筒截深和連續(xù)來壓循環(huán)數(shù)分別計(jì)算初次來壓步距、周期來壓步距、初次來壓強(qiáng)度、周期來壓強(qiáng)度、支架初撐力均值、支架工作阻力均值、支架時(shí)間加權(quán)平均工作阻力、支架初撐力區(qū)間分布頻率、支架工作阻力區(qū)間分布頻率和支架時(shí)間加權(quán)工作阻力區(qū)間分布頻率，將計(jì)算結(jié)果發(fā)送給數(shù)據(jù)輸出模塊；

所述支架時(shí)間加權(quán)平均工作阻力采用如下公式計(jì)算：

其中：為支架時(shí)間加權(quán)平均工作阻力，kn；為第m個(gè)支架工作阻力，kn，

m為支架工作阻力記錄總數(shù)，tm為第m個(gè)支架工作阻力采樣時(shí)間，m＝1，2，…，m；

所述支架時(shí)間加權(quán)工作阻力區(qū)間分布頻率采用如下方法計(jì)算：

當(dāng)?shù)?個(gè)和最后1個(gè)支架工作阻力均不屬于第j個(gè)壓力區(qū)間時(shí)，第j個(gè)壓力區(qū)間的支架時(shí)間加權(quán)工作阻力區(qū)間分布頻率k^j的計(jì)算公式如下：

其中，為第j個(gè)壓力區(qū)間中第1個(gè)記錄時(shí)間，為第j個(gè)壓力區(qū)間中最后1個(gè)記錄時(shí)間，j＝1，2，…，d，d為壓力區(qū)間即來壓小區(qū)間和非來壓小區(qū)間總數(shù)；

當(dāng)?shù)?個(gè)記錄工作阻力屬于第j個(gè)壓力區(qū)間而最后1個(gè)記錄工作阻力不屬于第j個(gè)壓力區(qū)間時(shí)，第j個(gè)壓力區(qū)間的支架時(shí)間加權(quán)工作阻力區(qū)間分布頻率k^j的計(jì)算公式如下：

當(dāng)?shù)?個(gè)記錄工作阻力不屬于第j個(gè)壓力區(qū)間而最后1個(gè)記錄工作阻力屬于第j個(gè)壓力區(qū)間時(shí)，第j個(gè)壓力區(qū)間的支架時(shí)間加權(quán)工作阻力區(qū)間分布頻率k^j的計(jì)算公式如下：

當(dāng)?shù)?個(gè)和最后1個(gè)記錄工作阻力均屬于第j個(gè)壓力區(qū)間時(shí)，第j個(gè)壓力區(qū)間的支架時(shí)間加權(quán)工作阻力區(qū)間分布頻率k^j的計(jì)算公式如下：

步驟5：數(shù)據(jù)輸出模塊接收數(shù)據(jù)分析模塊的計(jì)算結(jié)果，將計(jì)算結(jié)果顯示并存儲(chǔ)到用戶選擇的存儲(chǔ)地址。

有益效果：本發(fā)明的一種基于時(shí)間加權(quán)的礦山壓力數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)及方法與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)：

(1)實(shí)現(xiàn)礦山壓力數(shù)據(jù)及支架參數(shù)的自動(dòng)化處理，可以使礦山壓力數(shù)據(jù)高效、快速的處理，使數(shù)據(jù)更直觀的呈現(xiàn)出來，及時(shí)提供給工作人員分析，了解井下工作面具體情況，保證了安全生產(chǎn)；

(2)利用時(shí)間加權(quán)將支架作用強(qiáng)度和時(shí)間聯(lián)系起來，在高支架工作阻力處于高位值時(shí)，加權(quán)工作阻力可以把時(shí)間跟支架工作阻力聯(lián)系起來，使數(shù)據(jù)處理結(jié)果更貼近實(shí)際。

附圖說明

圖1本發(fā)明一種實(shí)施方式的基于時(shí)間加權(quán)的礦山壓力數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；

圖2本發(fā)明一種實(shí)施方式的基于時(shí)間加權(quán)的礦山壓力數(shù)據(jù)處理方法流程圖；

圖3本發(fā)明一種實(shí)施方式的基于時(shí)間加權(quán)的礦山壓力數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)登錄界面示意圖；

圖4本發(fā)明一種實(shí)施方式的基于時(shí)間加權(quán)的礦山壓力數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)主界面示意圖；

圖5本發(fā)明一種實(shí)施方式的基于時(shí)間加權(quán)的礦山壓力數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)數(shù)據(jù)讀界面示意圖；

圖6本發(fā)明一種實(shí)施方式的基于時(shí)間加權(quán)的礦山壓力數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)計(jì)算結(jié)束提示界面示意圖；

圖7本發(fā)明一種實(shí)施方式的基于時(shí)間加權(quán)的礦山壓力數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)計(jì)算結(jié)果保存界面示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的一種實(shí)施方式作詳細(xì)說明。

本實(shí)施方式，以平朔90#支架數(shù)據(jù)為例；

如圖1所示，本實(shí)施方式的基于時(shí)間加權(quán)的礦山壓力數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，包括：登陸模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、數(shù)據(jù)分割模塊、數(shù)據(jù)分析模塊和數(shù)據(jù)輸出模塊；

所述登陸模塊，用于獲取用戶登錄名和登錄密碼，并判斷用戶登錄名和登錄密碼是否匹配，是，向數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊發(fā)送登陸成功消息，否則，提示用戶登錄失敗。

所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊，用于接收登陸成功消息，并將存儲(chǔ)的礦山壓力數(shù)據(jù)發(fā)送給數(shù)據(jù)分割模塊，將礦山數(shù)據(jù)即礦山開切眼寬度、采煤機(jī)滾筒截深、連續(xù)來壓循環(huán)數(shù)和支架額定工作阻力發(fā)送給數(shù)據(jù)分析模塊；本實(shí)施方式中，礦山數(shù)據(jù)以excel的xls文件形式存儲(chǔ)，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊以excel的xls文件作為輸入源文件格式。

所述數(shù)據(jù)分割模塊，用于依次讀取礦山壓力數(shù)據(jù)，計(jì)算礦山壓力數(shù)據(jù)兩兩間斜率，根據(jù)斜率及壓力大小，將礦山壓力數(shù)據(jù)分割為滿足條件1的多個(gè)小區(qū)間，所述條件1為：設(shè)a1～an+1為礦山壓力數(shù)據(jù)，本區(qū)間上一區(qū)間倒數(shù)第二個(gè)壓力數(shù)據(jù)為a0，本區(qū)間下一區(qū)間第二個(gè)壓力數(shù)據(jù)為an+1，滿足a1≤50kn，a0與a1間斜率k0¹≤-100，a1與a2間斜率k1²≥100，an≤50kn，an-1與an間斜率kn-1ⁿ≤-100，an與an+1間斜率knⁿ⁺¹≥100；將分割得到的多個(gè)小區(qū)間中存在極大值大于等于5000kn的小區(qū)間作為生產(chǎn)區(qū)間，其他小區(qū)間作為非生產(chǎn)區(qū)間；依次判斷各生產(chǎn)區(qū)間是否存在極大值大于等于11000kn，是，將該生產(chǎn)區(qū)間作為疑似來壓區(qū)間，否則，將該生產(chǎn)區(qū)間作為非來壓小區(qū)間，并將非生產(chǎn)區(qū)間作為非來壓小區(qū)間；判斷是否有連續(xù)的個(gè)疑似來壓區(qū)間，有，將連續(xù)疑似來壓區(qū)間作為連續(xù)來壓小區(qū)間，非連續(xù)疑似來壓區(qū)間作為非來壓小區(qū)間；從礦山壓力數(shù)據(jù)中提取支架工作阻力，計(jì)算連續(xù)來壓小區(qū)間的支架工作阻力的平均值計(jì)算支架工作阻力平均值的均方差σp；判斷是否成立，是，連續(xù)來壓小區(qū)間為頂板來壓區(qū)間，連續(xù)來壓小區(qū)間組成來壓區(qū)間，否則，連續(xù)來壓小區(qū)間作為非來壓小區(qū)間，以時(shí)間為判據(jù)分別匯總并保存來壓區(qū)間及非來壓小區(qū)間，其中，pmax為支架額定工作阻力；將來壓區(qū)間和非來壓小區(qū)間作為目標(biāo)數(shù)據(jù)發(fā)送給數(shù)據(jù)分析模塊。

所述支架工作阻力指一個(gè)采煤循環(huán)臨近結(jié)束時(shí)，液壓支架的工作阻力。從礦山壓力數(shù)據(jù)中提取支架工作阻力的方法為：來壓小區(qū)間的支架工作阻力為來壓小區(qū)間內(nèi)大于等于支架額定工作阻力且在10個(gè)采樣點(diǎn)范圍內(nèi)斜率變化小于閾值的礦山壓力數(shù)據(jù)。非來壓小區(qū)間的支架工作阻力取非來壓小區(qū)間后端10個(gè)采樣點(diǎn)范圍內(nèi)斜率變化小于閾值的礦山壓力數(shù)據(jù)。本實(shí)施方式中，閾值取值為10。

所述數(shù)據(jù)分析模塊，用于接收目標(biāo)數(shù)據(jù)和礦山數(shù)據(jù)，并根據(jù)目標(biāo)數(shù)據(jù)、礦山開切眼寬度、采煤機(jī)滾筒截深和連續(xù)來壓循環(huán)數(shù)計(jì)算初次來壓步距、周期來壓步距、初次來壓強(qiáng)度、周期來壓強(qiáng)度、支架初撐力均值、支架工作阻力均值、支架時(shí)間加權(quán)平均工作阻力、支架初撐力區(qū)間分布頻率、支架工作阻力區(qū)間分布頻率和支架時(shí)間加權(quán)工作阻力區(qū)間分布頻率，將計(jì)算結(jié)果發(fā)送給數(shù)據(jù)輸出模塊。

所述數(shù)據(jù)輸出模塊，用于接收數(shù)據(jù)分析模塊的計(jì)算結(jié)果，將計(jì)算結(jié)果顯示并存儲(chǔ)到用戶選擇的存儲(chǔ)地址，在來壓期間紅色預(yù)警。本實(shí)施方式中，計(jì)算結(jié)果輸出以文本文件格式為主，以便于輸出結(jié)果被其它軟件導(dǎo)入。

如圖2所示，利用基于時(shí)間加權(quán)的礦山壓力數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的基于時(shí)間加權(quán)的礦山壓力數(shù)據(jù)處理方法，包括如下步驟：

步驟1：登陸模塊獲取用戶登錄名和登錄密碼，并判斷用戶登錄名和登錄密碼是否匹配，是，向數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊發(fā)送登陸成功消息，執(zhí)行步驟2，否則，提示用戶登錄失??；

步驟2：數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊接收登陸成功消息，并將存儲(chǔ)的礦山壓力數(shù)據(jù)發(fā)送給數(shù)據(jù)分割模塊，將礦山數(shù)據(jù)即礦山開切眼寬度、采煤機(jī)滾筒截深、連續(xù)來壓循環(huán)數(shù)和支架額定工作阻力發(fā)送給數(shù)據(jù)分析模塊；

步驟3：數(shù)據(jù)分割模塊依次讀取礦山壓力數(shù)據(jù)，將礦山壓力數(shù)據(jù)篩選分割成目標(biāo)數(shù)據(jù)后，發(fā)送給數(shù)據(jù)分析模塊：

步驟3-1：數(shù)據(jù)分割模塊依次讀取礦山壓力數(shù)據(jù)，計(jì)算礦山壓力數(shù)據(jù)兩兩間斜率，根據(jù)斜率及壓力大小，將礦山壓力數(shù)據(jù)分割為滿足條件1的多個(gè)小區(qū)間，所述條件1為：本區(qū)間上一區(qū)間倒數(shù)第二個(gè)壓力數(shù)據(jù)為a0，本區(qū)間下一區(qū)間第二個(gè)壓力數(shù)據(jù)為an+1，滿足a1≤50kn，a0與a1間斜率k0¹≤-100，a1與a2間斜率k1²≥100，an≤50kn，an-1與an間斜率kn-1ⁿ≤-100，an與an+1間斜率knⁿ⁺¹≥100；

步驟3-2：數(shù)據(jù)分割模塊將分割得到的多個(gè)小區(qū)間中存在極大值大于等于5000kn的小區(qū)間作為生產(chǎn)區(qū)間，其他小區(qū)間作為非生產(chǎn)區(qū)間；

步驟3-3：數(shù)據(jù)分割模塊依次判斷各生產(chǎn)區(qū)間是否存在極大值大于等于11000kn，是，將該生產(chǎn)區(qū)間作為疑似來壓區(qū)間，否則，將該生產(chǎn)區(qū)間作為非來壓小區(qū)間，并將非生產(chǎn)區(qū)間作為非來壓小區(qū)間；

步驟3-4：數(shù)據(jù)分割模塊判斷是否有連續(xù)的個(gè)疑似來壓區(qū)間，有，將連續(xù)疑似來壓區(qū)間作為連續(xù)來壓小區(qū)間，非連續(xù)疑似來壓區(qū)間作為非來壓小區(qū)間；本實(shí)施方式中，

步驟3-5：數(shù)據(jù)分割模塊從礦山壓力數(shù)據(jù)中提取支架工作阻力，計(jì)算連續(xù)來壓小區(qū)間的支架工作阻力的平均值

其中，l為連續(xù)來壓小區(qū)間的支架工作阻力記錄數(shù)，ptl為來壓小區(qū)間的支架工作阻力。

所述支架工作阻力指一個(gè)采煤循環(huán)臨近結(jié)束時(shí)，液壓支架的工作阻力。從礦山壓力數(shù)據(jù)中提取支架工作阻力的方法為：來壓小區(qū)間的支架工作阻力為來壓小區(qū)間內(nèi)大于等于支架額定工作阻力且在10個(gè)采樣點(diǎn)范圍內(nèi)斜率變化小于閾值的礦山壓力數(shù)據(jù)。非來壓小區(qū)間的支架工作阻力取非來壓小區(qū)間后端10個(gè)采樣點(diǎn)范圍內(nèi)斜率變化小于閾值的礦山壓力數(shù)據(jù)。

步驟3-6：數(shù)據(jù)分割模塊計(jì)算支架工作阻力平均值的均方差σp：

步驟3-7：數(shù)據(jù)分割模塊判斷是否成立，是，連續(xù)來壓小區(qū)間為頂板來壓區(qū)間，連續(xù)來壓小區(qū)間組成來壓區(qū)間，否則，連續(xù)來壓小區(qū)間作為非來壓小區(qū)間，以時(shí)間為判據(jù)分別匯總并保存來壓區(qū)間及非來壓小區(qū)間，其中，pmax為支架額定工作阻力；

步驟3-8：數(shù)據(jù)分割模塊將來壓區(qū)間和非來壓小區(qū)間作為目標(biāo)數(shù)據(jù)發(fā)送給數(shù)據(jù)分析模塊；

步驟4：數(shù)據(jù)分析模塊接收目標(biāo)數(shù)據(jù)和礦山數(shù)據(jù)，并計(jì)算初次來壓步距、周期來壓步距、初次來壓強(qiáng)度、周期來壓強(qiáng)度、支架初撐力均值、支架工作阻力均值、支架時(shí)間加權(quán)平均工作阻力、支架初撐力區(qū)間分布頻率、支架工作阻力區(qū)間分布頻率和支架時(shí)間加權(quán)工作阻力區(qū)間分布頻率，將計(jì)算結(jié)果發(fā)送給數(shù)據(jù)輸出模塊，本實(shí)施方式中，具體計(jì)算過程如下：

步驟4-1：數(shù)據(jù)分析模塊計(jì)算初次來壓步距l(xiāng)^[1]：

當(dāng)工作面頂板懸露達(dá)到極限跨距時(shí)，頂板(上覆巖層中承載巖層也稱關(guān)鍵層)斷裂形成三鉸拱式的平衡，同時(shí)發(fā)生已破斷的巖塊回轉(zhuǎn)失穩(wěn)，造成工作面頂板急劇下沉，工作支架受力加大的現(xiàn)象稱為老頂?shù)某醮蝸韷骸?/p>

來壓步距為上一次來壓結(jié)束到下一次來壓開始時(shí)工作推進(jìn)的距離。

l^[1]＝n×b+s

其中：l^[1]——初次來壓步距，m；

n——初次來壓前割煤循環(huán)數(shù)即第一次來壓區(qū)間之前的非來壓小區(qū)間數(shù)；

b——采煤機(jī)滾筒截深，m；s——開切眼寬度，m；

步驟4-2：數(shù)據(jù)分析模塊計(jì)算周期來壓步距l(xiāng)j+1：

其中：lj+1——第j+1次來壓步距，m；

——第j次與第j+1次來壓區(qū)間之間的來壓小區(qū)間和非來壓小區(qū)間數(shù)；

步驟4-3：數(shù)據(jù)分析模塊計(jì)算初次來壓強(qiáng)度k[1]：

從匯總保存的來壓區(qū)間內(nèi)，計(jì)算初次來壓區(qū)間內(nèi)各個(gè)來壓小區(qū)間支架工作阻力的平均值從匯總保存的非來壓小區(qū)間內(nèi)，計(jì)算初次來壓以后所有非來壓小區(qū)間支架工作阻力平均值計(jì)算初次來壓強(qiáng)度k[1]：

步驟4-4：數(shù)據(jù)分析模塊計(jì)算周期來壓強(qiáng)度k：

從匯總保存的來壓區(qū)間內(nèi)，計(jì)算初次來壓以后所有來壓區(qū)間內(nèi)各個(gè)來壓小區(qū)間支架工作阻力平均值從匯總保存的非來壓小區(qū)間內(nèi)，計(jì)算初次來壓以后所有非來壓小區(qū)間支架工作阻力平均值計(jì)算周期來壓強(qiáng)度k：

步驟4-5：數(shù)據(jù)分析模塊計(jì)算支架初撐力均值

其中：——支架初撐力均值，kn；

——各來壓小區(qū)間與非來壓小區(qū)間內(nèi)支架初撐力實(shí)測數(shù)據(jù)，kn，z＝1，2，…，z；

液壓支架在被初撐過程中，所受的壓力值呈集中增長趨勢，所述支架初撐力實(shí)測數(shù)據(jù)取各來壓小區(qū)間與非來壓小區(qū)間內(nèi)斜率值k>100的采樣點(diǎn)中后5個(gè)采樣點(diǎn)的礦山壓力數(shù)據(jù)。

z——初撐力記錄總數(shù)即所有來壓小區(qū)間與非來壓小區(qū)間初撐力的采樣點(diǎn)個(gè)數(shù)和，本實(shí)施方式中，每個(gè)小區(qū)間會(huì)有5個(gè)初撐力實(shí)測數(shù)據(jù)；

步驟4-6：數(shù)據(jù)分析模塊計(jì)算支架工作阻力均值

其中：——支架工作阻力均值，kn；

——各來壓小區(qū)間與非來壓小區(qū)間內(nèi)支架工作阻力，kn，m＝1，2，…，m；

m——支架工作阻力記錄總數(shù)即所有來壓小區(qū)間與非來壓小區(qū)間支架工作阻力采樣點(diǎn)個(gè)數(shù)和。

步驟4-7：數(shù)據(jù)分析模塊計(jì)算支架時(shí)間加權(quán)平均工作阻力

依次讀取各來壓小區(qū)間與非來壓小區(qū)間內(nèi)支架工作阻力并計(jì)算其作用時(shí)間，可知p1^[d]的作用時(shí)間為的作用時(shí)間為的作用時(shí)間為時(shí)間加權(quán)平均工作阻力

其中：——支架時(shí)間加權(quán)平均工作阻力，kn；

p1^[d]——第1個(gè)支架工作阻力實(shí)測數(shù)據(jù)，kn；

——最后1個(gè)支架工作阻力實(shí)測數(shù)據(jù)，kn；

t1——第1個(gè)記錄時(shí)間；

t2——第2個(gè)記錄時(shí)間；

tm-1——第m-1個(gè)記錄時(shí)間；

tm——第m個(gè)記錄時(shí)間；

tm+1——第m+1個(gè)記錄時(shí)間；

tm-1——第m-1個(gè)記錄時(shí)間；

tm——最后1個(gè)記錄時(shí)間；

所述記錄時(shí)間即為各支架工作阻力采樣時(shí)間；

步驟4-8：數(shù)據(jù)分析模塊計(jì)算支架初撐力區(qū)間分布頻率

式中：——第j個(gè)壓力區(qū)間的支架初撐力區(qū)間分布頻率；所述壓力區(qū)間包括來壓小區(qū)間和非來壓小區(qū)；

——第j個(gè)壓力區(qū)間的支架初撐力個(gè)數(shù)，j＝1，2，…，d；

d——來壓小區(qū)間和非來壓小區(qū)間總數(shù)。

步驟4-9：數(shù)據(jù)分析模塊計(jì)算支架工作阻力區(qū)間分布頻率

式中：——第j個(gè)壓力區(qū)間的支架工作阻力區(qū)間分布頻率；

——第j個(gè)壓力區(qū)間的支架工作阻力個(gè)數(shù)；

步驟4-10：數(shù)據(jù)分析模塊計(jì)算支架時(shí)間加權(quán)工作阻力區(qū)間分布頻率k^j：

依次計(jì)算各個(gè)壓力區(qū)間內(nèi)滿足第j個(gè)壓力區(qū)間的支架工作阻力的作用時(shí)間。以p1^[d]與是否滿足第j個(gè)壓力區(qū)間為判據(jù)，選擇符合條件的公式，即可求得第j個(gè)壓力區(qū)間的支架時(shí)間加權(quán)工作阻力區(qū)間分布頻率k^j。

當(dāng)?shù)?個(gè)和最后1個(gè)支架工作阻力均不屬于第j個(gè)壓力區(qū)間時(shí)，支架時(shí)間加權(quán)工作阻力區(qū)間分布頻率k^j的計(jì)算方法如下：

其中，k^j——第j個(gè)壓力區(qū)間的支架時(shí)間加權(quán)工作阻力區(qū)間分布頻率；

——第j個(gè)壓力區(qū)間中第1個(gè)記錄時(shí)間；

——第j個(gè)壓力區(qū)間中最后1個(gè)記錄時(shí)間；

當(dāng)?shù)?個(gè)記錄工作阻力屬于第j個(gè)壓力區(qū)間而最后1個(gè)記錄工作阻力不屬于第j個(gè)壓力區(qū)間時(shí)，支架時(shí)間加權(quán)工作阻力區(qū)間分布頻率k^j的計(jì)算方法如下：

當(dāng)?shù)?個(gè)記錄工作阻力不屬于第j個(gè)壓力區(qū)間而最后1個(gè)記錄工作阻力屬于第j個(gè)壓力區(qū)間時(shí)，支架時(shí)間加權(quán)工作阻力區(qū)間分布頻率k^j的計(jì)算方法如下：

當(dāng)?shù)?個(gè)和最后1個(gè)記錄工作阻力均屬于第j個(gè)壓力區(qū)間時(shí)，支架時(shí)間加權(quán)工作阻力區(qū)間分布頻率k^j的計(jì)算方法如下：

步驟4-11：數(shù)據(jù)分析模塊將步驟4-1至步驟4-10的計(jì)算結(jié)果發(fā)送給數(shù)據(jù)輸出模塊；

步驟5：數(shù)據(jù)輸出模塊接收數(shù)據(jù)分析模塊的計(jì)算結(jié)果，將計(jì)算結(jié)果顯示并存儲(chǔ)到用戶選擇的存儲(chǔ)地址。

本實(shí)施方式，計(jì)算得到支架初撐力均值為3021.4927，支架工作阻力均值為4937.9953，時(shí)間加權(quán)平均工作阻力為5828.4679，初次來壓強(qiáng)度為2.031451，周期來壓強(qiáng)度為1.682532，其他計(jì)算結(jié)果如表1所示：

表1礦山壓力數(shù)據(jù)處理結(jié)果表

本實(shí)施方式，采用可視化開發(fā)工具visualbasic進(jìn)行設(shè)計(jì)，其包含windows程序設(shè)計(jì)所需的控件，并能夠?qū)崿F(xiàn)程序的界面設(shè)計(jì)及美化加工。主要使用的控件包括button、label、textbox、frame以及commondialong等。界面如下：

登陸界面的設(shè)置是考慮到個(gè)人使用權(quán)限和數(shù)據(jù)及計(jì)算結(jié)果的保密性，必須輸入預(yù)先設(shè)定的用戶名和密碼才能進(jìn)入本軟件，并進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)計(jì)算處理及結(jié)果保存等功能，系統(tǒng)登陸界面如圖3所示。

如圖4所示，正確地輸入用戶名及密碼之后便可以進(jìn)入系統(tǒng)主頁面。

在系統(tǒng)的主界面選擇“excel導(dǎo)入”按鈕，則會(huì)打開選擇對(duì)話框，如圖5所示，用戶可從對(duì)話框中尋找需要處理的excel的xls文件。

在選定需要處理的文件后，點(diǎn)擊“計(jì)算”按鈕則開始對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，數(shù)據(jù)處理完成后，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)彈出對(duì)話框，提示計(jì)算完成，數(shù)據(jù)處理界面如圖6所示。

數(shù)據(jù)處理工作完成后，需要對(duì)數(shù)據(jù)處理結(jié)果進(jìn)行保存。點(diǎn)擊保存按鈕后，則會(huì)彈出選擇對(duì)話框，從而可以自由選擇所要保存到的文件夾，如圖7所示。