液压支架是工作面开采最重要的设备之一，其状态感知及分析对于保障工作面安全、提高开采效率和智能化水平有重要意义。本文以液压支架压力和位姿作为研究对象，通过分析综采工作面液压支架状态感知体系，梳理总结液压支架压力和位姿感知及二者融合分析技术的研究现状，展望了液压支架状态感知与分析技术的发展趋势。

液压支架状态感知需求主要包括液压支架姿态感知、载荷感知、动作过程感知等。通过倾角传感器、摄像头、高度传感器等采集液压支架整体位姿及各部件之间的空间信息、液压支架位置变动信息，进而探索压力和位姿在时间和空间上的耦合关系。液压支架压力感知：① 获取液压支架自身的受力，从而判断其工作状态；② 反映上覆岩层应力变化，保障工作面安全生产。液压支架位姿感知：① 描述单个液压支架的空间姿态；② 描述液压支架群的空间分布趋势，反映工作面顶底板起伏和走向；③ 辅助分析工作面矿压和液压支架受力状态。

工作面液压支架状态感知与分析方法

工作面液压支架状态感知与分析方法

目前，液压支架可采集的压力数据主要来自立柱压力传感器、平衡千斤顶压力传感器及销轴部位的压力传感器，数据采用有线或无线方式传输。基于大数据的矿压分析目前尚未应用于生产实际，无法对生产决策做出辅助。工作面矿压与巷道压力数据未实现同步测量，未实现整个采场的全面数据分析。另外，对于超前液压支架的关注度还不够。利用长短时记忆（LSTM）网络可实现液压支架压力预测，利用迁移学习方法可提升测试模型的泛化能力。

液压支架位姿感知与分析

液压支架位姿数据主要通过倾角传感器或气压计、液压计等获取，多采用有线方式传输。现有的液压支架位姿测量方法主要分为接触式传感器测量和视觉传感器测量。国内外学者主要关注液压支架位姿对支架各部件之间受力的影响及工作面整体工况的研究，针对各类倾角传感器的数据处理展开研究，未分析各类数据之间的内在关联联系和规律。

工作面液压支架压力−位姿数据融合分析

目前，液压支架压力和位姿数据融合分析研究主要围绕超大采高围岩与液压支架关系、顶板结构对液压支架阻力的影响、顶板断裂结构模型对液压支架设计的作用、中等埋深厚煤层矿压与液压支架工作阻力关系等方面展开。

展望

大数据技术应用。利用云平台提供的海量算力提高矿压分析中数值模拟计算的速度和频率；通过采集的工作面真实数据，结合数值模拟和相似材料模型试验的优点，利用深度学习等方法对数据进行处理和预测。

多维数据融合感知与分析。目前尚未开展工作面超前区域压力变化与工作面中部液压支架压力变化联合分析方面的研究。考虑工作面超前区域支架载荷变化情况及融合位姿数据，实现整个采场多维数据分析，从而发现矿山压力领域新的机理，将是未来研究的重点。

数字孪生技术应用。应用数字孪生技术可以建立整个综采工作面走向及倾向方向开采态势的可视化模型，从而分析综采工作面推进过程中的开采态势动态变化。而透明工作面的实现可为支护装备控制参数提供优化依据，达到提前预知并应对矿压灾害的目的。