本技术属于煤矿安全监测技术领域,涉及面间煤柱掘采支护一体化装备数字孪生高效虚实同步方法。包括:步骤一、装备数字孪生体三维模型轻量化;步骤二、建立装备数字孪生体运动行为模型;步骤三、建立装备轨迹预测模型:基于Self‑Attention‑LSTM的掘支装备孪生体位姿预测;步骤四、建立虚拟空间装备驱动与修正模型,基于二次样条插值法的位姿修正和基于状态同步的数字孪生平台动态更新方法;步骤五、关联以上模型建立数字孪生掘支装备虚实同步交互。方法结合压缩孪生三维模型数据和轨迹预测模型缩小数字孪生系统所需驱动数据量,更高效地驱动虚拟空间装备的运动,在传感数据获取困难以及数据通讯受限情况下也能稳定工作,具有更高的可靠性和实用性。
背景技术
煤矿智能化是煤炭工业高质量发展的核心技术支撑。相较于综采工作面,位于长壁工作面之间的“面间煤柱”宽度一般为15~40m,具有空间狭窄、高粉尘等特点,目前主要由人工操作进行条带开采,智能化程度低。现有视频远程干预控制受粉尘等因素干扰,远程控制效果不佳。
数字孪生技术是目前煤矿装备智能化远程控制的研究热点。但在实际应用中,由于装备复杂和传感器数据量大,孪生数据规模较大,以及矿用通讯延迟影响,导致虚实交互效率低。一方面三维孪生模型轻量化方法对运动零件之间的配合面的保持欠考虑,当保留模型配合关系时模型简化率较低,当模型简化率较高时模型间运动关系需要重建。另一方面数据驱动方法聚焦在数据传输优化方面,严重依赖矿用通信网络,当传感器数据丢失与通信延迟时,无法保证数字孪生驱动的虚实同步一致性、稳定性和实时性。
因此本发明提出一种掘采支护一体化装备的数字孪生高效虚实同步方法,以期解决上述问题。
实现思路