液压支架人机协同控制策略推荐方法

摘要

本发明涉及一种液压支架人机协同控制策略推荐方法，属于煤矿智能化技术领域。包括：获取当前的人机协同控制策略影响因素集，人机协同控制策略影响因素集包括工作面地质环境状态集、液压支架系统状态集和岗位工状态集；将人机协同控制策略影响因素集输入预先建立的液压支架人机协同模态决策AOG模型；根据液压支架人机协同模态决策AOG模型的输出结果推荐液压支架人机协同控制策略。本发明可以根据当前的人机协同控制策略影响因素集自动推荐液压支架人机协同控制策略，减轻了岗位工的工作负担的同时，对智能化煤矿的建设也有推动作用。

权利要求

1.一种液压支架人机协同控制策略推荐方法，其特征在于，包括：

S1，获取当前的人机协同控制策略影响因素集，所述人机协同控制策略影响因素集包括工作面地质环境状态集、液压支架系统状态集和岗位工状态集；

S2，将所述人机协同控制策略影响因素集输入预先建立的液压支架人机协同模态决策AOG模型；

S3，根据所述液压支架人机协同模态决策AOG模型的输出结果推荐液压支架人机协同控制策略；

所述液压支架人机协同控制策略包括人工式协同控制模态、分工式协同控制模态、批准式协同控制模态和否决式协同控制模态；

所述人工式协同控制模态是指：全部由岗位工操作完成控制任务，岗位工直接观测液压支架状态并现场完成操作或通过智能电液控系统人机交互实现远程操作；

分工式协同控制模态是指：由岗位工和智能电液控系统共同独立完成控制任务，岗位工根据控制目标和智能电液控系统执行能力将控制任务分解为多个纵向或横向子任务，并将子任务分配至智能电液控系统，智能电液控系统通过感知液压支架状态数据实现闭环智能控制并完成控制任务，智能电液控系统分析液压支架状态数据和其子任务完成情况，向岗位工提供未完成子任务的决策/执行方案，岗位工根据方案适时合理完成未完成子任务；

批准式协同控制模态是指：主要由智能电液控系统独立完成控制任务，智能电液控系统根据当前工况向岗位工提供一个决策/行动方案，决策/行动方案由岗位工批准后才能执行，整个控制过程岗位工为监管角色，随时可介入取得控制权限；

否决式协同控制模态是指：主要由智能电液控系统独立完成控制任务，智能电液控系统根据当前工况向岗位工提供一个决策/行动方案，且智能电液控系统若在预设时间内未得到岗位工否决，则自主执行决策/行动方案。

2.根据权利要求1所述的液压支架人机协同控制策略推荐方法，其特征在于，所述工作面地质环境状态集的因素包括煤层地质条件、瓦斯粉尘环境；所述煤层地质条件的因素等级包括构造复杂、少量构造、顶板破碎、条件完好；所述瓦斯粉尘环境的因素等级包括瓦斯粉尘均较高、仅瓦斯较高、仅粉尘较高、瓦斯粉尘均正常；

所述液压支架系统状态集的因素包括采煤机速度、液压支架智能水平、液压支架系统状态；所述采煤机速度的因素等级包括超出跟机能力上限、较快、正常、较慢；液压支架智能水平的因素等级包括自动控制功能失效、仅中间段自动控制、全段1次刀自动控制、全段多次刀自动控制；液压支架系统状态的因素等级包括完全失效、关键功能件失效、非必须功能件失效、全部完好；

所述岗位工状态集的因素包括岗位工技术水平、岗位工任务负荷；所述岗位工技术水平的因素等级包括非常熟练、较熟练、中等、新人；所述岗位工任务负荷的因素等级包括无任务、低负荷、满负荷、超负荷。

3.根据权利要求2所述的液压支架人机协同控制策略推荐方法，其特征在于，所述S2在将所述人机协同控制策略影响因素集输入预先建立的液压支架人机协同模态决策AOG模型时，包括：S21，对人机协同控制策略影响因素集中各因素的因素等级基于二值化赋值规则进行赋值，得到人机协同控制策略影响因素集的二值化序列；

S22，将人机协同控制策略影响因素集的二值化序列输入预先建立的液压支架人机协同模态决策AOG模型。

4.根据权利要求3所述的液压支架人机协同控制策略推荐方法，其特征在于，所述S3在根据所述液压支架人机协同模态决策AOG模型的输出结果推荐液压支架人机协同控制策略时，包括：根据所述液压支架人机协同模态决策AOG模型的二值化输出结果序列推荐液压支架人机协同控制策略。

5.根据权利要求4所述的液压支架人机协同控制策略推荐方法，其特征在于，所述根据所述液压支架人机协同模态决策AOG模型的二值化输出结果序列推荐液压支架人机协同控制策略，包括：当所述液压支架人机协同模态决策AOG模型的二值化输出结果序列包括一种人机协同控制模态时，直接将所述液压支架人机协同模态决策AOG模型的二值化输出结果序列所指示的人机协同控制模态作为液压支架人机协同控制策略；

当所述液压支架人机协同模态决策AOG模型的二值化输出结果序列包括至少两种人机协同控制模态时，将每种人机协同控制模态的预设分值和所述液压支架人机协同模态决策AOG模型的二值化输出结果序列进行与运算确定每种人机协同控制模态的分值，根据每种人机协同控制模态的分值和预先设定的偏好型模态推荐液压支架人机协同控制策略。

6.根据权利要求5所述的液压支架人机协同控制策略推荐方法，其特征在于，所述根据每种人机协同控制模态的分值和预先设定的偏好型模态推荐液压支架人机协同控制策略，包括：当预先设定的偏好型模态为人工偏好型时，通过如下公式（1）计算输出模态分值：

（1）；

当预先设定的偏好型模态为机器偏好型时，通过如下公式（2）计算输出模态分值：

（2）；

公式（1）和公式（2）中，M为输出模态分值，Mi、Mj为人机协同控制模态的预设分值和所述液压支架人机协同模态决策AOG模型的二值化输出结果序列的与运算结果；

将所述输出模态分值对应的人机协同控制模态作为液压支架人机协同控制策略。

说明书

液压支架人机协同控制策略推荐方法

技术领域

[0001] 本发明涉及煤矿智能化技术领域，尤其涉及一种液压支架人机协同控制策略推荐方法。

背景技术

[0002] 目前煤矿智能化工作面建设处于初级阶段，液压支架的智能电液控系统自动化技术已相对成熟，通过传感采集工作面环境、设备状态信息，根据采煤工艺要求设定液压支架多种控制模式的智能电液控系统程序，实现液压支架的升架、降架、移架、推溜、护帮板和伸缩梁等动作自动化控制。

[0003] 然而，由于煤矿的地质条件不同，对于地质条件复杂的综采工作面，液压支架自动化与人工协同调控依然必不可少，而液压支架自动化与人工调控协同配合选择哪种方式，受到广泛关注。目前，液压支架自动化与人工调控方式的选择仍然依靠人工决策，不仅使劳动工人的工作负担比较重，而且与智能化煤矿建设的目的相悖。

发明内容

[0004] 为解决上述技术问题，本发明提供一种液压支架人机协同控制策略推荐方法。本发明的技术方案如下：

[0005] 一种液压支架人机协同控制策略推荐方法，其包括：

[0006] S1，获取当前的人机协同控制策略影响因素集，所述人机协同控制策略影响因素集包括工作面地质环境状态集、液压支架系统状态集和岗位工状态集；

[0007] S2，将所述人机协同控制策略影响因素集输入预先建立的液压支架人机协同模态决策AOG模型；

[0008] S3，根据所述液压支架人机协同模态决策AOG模型的输出结果推荐液压支架人机协同控制策略。

[0009] 可选地，所述液压支架人机协同控制策略包括人工式协同控制模态、分工式协同控制模态、批准式协同控制模态和否决式协同控制模态；

[0010] 所述人工式协同控制模态是指：全部由岗位工操作完成控制任务，岗位工直接观测液压支架状态并现场完成操作或通过智能电液控系统人机交互实现远程操作；

[0011] 分工式协同控制模态是指：由岗位工和智能电液控系统共同独立完成控制任务，岗位工根据控制目标和智能电液控系统执行能力将控制任务分解为多个纵向或横向子任务，并将子任务分配至智能电液控系统，智能电液控系统通过感知液压支架状态数据实现闭环智能控制并完成控制任务，智能电液控系统分析液压支架状态数据和其子任务完成情况，向岗位工提供未完成子任务的决策/执行方案，岗位工根据方案适时合理完成未完成子任务；

[0012] 批准式协同控制模态是指：主要由智能电液控系统独立完成控制任务，智能电液控系统根据当前工况向岗位工提供一个决策/行动方案，决策/行动方案由岗位工批准后才能执行，整个控制过程岗位工为监管角色，随时可介入取得控制权限；

[0013] 否决式协同控制模态是指：主要由智能电液控系统独立完成控制任务，智能电液控系统根据当前工况向岗位工提供一个决策/行动方案，且智能电液控系统若在预设时间内未得到岗位工否决，则自主执行决策/行动方案。

[0014] 可选地，所述工作面地质环境状态集的因素包括煤层地质条件、瓦斯粉尘环境；所述煤层地质条件的因素等级包括构造复杂、少量构造、顶板破碎、条件完好；所述瓦斯粉尘环境的因素等级包括瓦斯粉尘均较高、仅瓦斯较高、仅粉尘较高、瓦斯粉尘均正常；

[0015] 所述液压支架系统状态集的因素包括采煤机速度、液压支架智能水平、液压支架系统状态；所述采煤机速度的因素等级包括超出跟机能力上限、较快、正常、较慢；液压支架智能水平的因素等级包括自动控制功能失效、仅中间段自动控制、全段1次刀自动控制、全段多次刀自动控制；液压支架系统状态的因素等级包括完全失效、关键功能件失效、非必须功能件失效、全部完好；

[0016] 所述岗位工状态集的因素包括岗位工技术水平、岗位工任务负荷；所述岗位工技术水平的因素等级包括非常熟练、较熟练、中等、新人；所述岗位工任务负荷的因素等级包括无任务、低负荷、满负荷、超负荷。

[0017] 可选地，所述S2在将所述人机协同控制策略影响因素集输入预先建立的液压支架人机协同模态决策AOG模型时，包括：

[0018] S21，对人机协同控制策略影响因素集中各因素的因素等级基于二值化赋值规则进行赋值，得到人机协同控制策略影响因素集的二值化序列；

[0019] S22，将人机协同控制策略影响因素集的二值化序列输入预先建立的液压支架人机协同模态决策AOG模型。

[0020] 可选地，所述S3在根据所述液压支架人机协同模态决策AOG模型的输出结果推荐液压支架人机协同控制策略时，包括：

[0021] 根据所述液压支架人机协同模态决策AOG模型的二值化输出结果序列推荐液压支架人机协同控制策略。

[0022] 可选地，所述根据所述液压支架人机协同模态决策AOG模型的二值化输出结果序列推荐液压支架人机协同控制策略，包括：

[0023] 当所述液压支架人机协同模态决策AOG模型的二值化输出结果序列包括一种人机协同控制模态时，直接将所述液压支架人机协同模态决策AOG模型的二值化输出结果序列所指示的人机协同控制模态作为液压支架人机协同控制策略；

[0024] 当所述液压支架人机协同模态决策AOG模型的二值化输出结果序列包括至少两种人机协同控制模态时，将每种人机协同控制模态的预设分值和所述液压支架人机协同模态决策AOG模型的二值化输出结果序列进行与运算确定每种人机协同控制模态的分值，根据每种人机协同控制模态的分值和预先设定的偏好型模态推荐液压支架人机协同控制策略。

[0025] 可选地，所述根据每种人机协同控制模态的分值和预先设定的偏好型模态推荐液压支架人机协同控制策略，包括：

[0026] 当预先设定的偏好型模态为人工偏好型时，通过如下公式（1）计算输出模态分值：（1）；

[0027] 当预先设定的偏好型模态为机器偏好型时，通过如下公式（2）计算输出模态分值：（2）；

[0028] 公式（1）和公式（2）中，M为输出模态分值，Mi、Mj为人机协同控制模态的预设分值和所述液压支架人机协同模态决策AOG模型的二值化输出结果序列的与运算结果；

[0029] 将所述输出模态分值对应的人机协同控制模态作为液压支架人机协同控制策略。

[0030] 上述所有可选技术方案均可任意组合，本发明不对一一组合后的结构进行详细说明。

[0031] 借由上述方案，本发明的有益效果如下：

[0032] 通过预先建立液压支架人机协同模态决策AOG模型，并在获取到当前的人机协同控制策略影响因素集后输入液压支架人机协同模态决策AOG模型，进而根据液压支架人机协同模态决策AOG模型的输出结果推荐液压支架人机协同控制策略，提供了一种液压支架人机协同控制策略的推荐方法，该方法可以根据当前的人机协同控制策略影响因素集自动推荐液压支架人机协同控制策略，减轻了岗位工的工作负担的同时，对智能化煤矿的建设也有推动作用。

[0033] 上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

[0034] 图1是本发明提供的液压支架人机协同控制策略推荐方法的流程图。

[0035] 图2是本发明提供的液压支架人机协同控制策略推荐方法的原理图。

[0036] 图3是本发明提供的四种人机协同控制模态的示意图。

[0037] 图4是本发明提供的液压支架人机协同模态决策AOG模型的框架示意图。

[0038] 图5是本发明提供的二值化赋值规则的示意图。

[0039] 图6是对本发明实施例提供的方法的测试结果示意图。

[0040] 图7是在本发明基础上液压支架人机协同控制决策程序的流程图。

具体实施方式

[0041] 下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

[0042] 本发明实施例提供的液压支架人机协同控制策略推荐方法，可以通过任何具有计算能力的设备来执行，如PC、移动终端等。如图1所示，本发明实施例提供的方法包括如下步骤：

[0043] S1，获取当前的人机协同控制策略影响因素集，所述人机协同控制策略影响因素集包括工作面地质环境状态集、液压支架系统状态集和岗位工状态集。

[0044] S2，将所述人机协同控制策略影响因素集输入预先建立的液压支架人机协同模态决策AOG模型。

[0045] S3，根据所述液压支架人机协同模态决策AOG模型的输出结果推荐液压支架人机协同控制策略。

[0046] 本发明实施例提供的方法旨在通过构建液压支架人机协同模态决策AOG模型，判断采煤工作面人、机、环状态工况，实时决策输出人机协同控制策略，其原理如图2所示。图2中，IW表示工作面地质环境状态集为、IS表示液压支架系统状态集、IP表示岗位工状态集，OM表示液压支架人机协同模态决策AOG模型的输出结果。

[0047] 其中，本发明实施例所述的液压支架人机协同控制策略包括人工式协同控制模态、分工式协同控制模态、批准式协同控制模态和否决式协同控制模态这四种人机协同控制模态，如图3所示。

[0048] 所述人工式协同控制模态是指：全部由岗位工操作完成控制任务，岗位工直接观测液压支架状态并现场完成操作或通过智能电液控系统人机交互实现远程操作，如图3中a图的虚线箭头所示。

[0049] 分工式协同控制模态是指：由岗位工和智能电液控系统共同独立完成控制任务，岗位工根据控制目标和智能电液控系统执行能力将控制任务分解为多个纵向或横向子任务，并将子任务分配至智能电液控系统如图3中b图的由岗位工指向智能电液控系统的虚线箭头所示，智能电液控系统通过感知液压支架状态数据实现闭环智能控制并完成控制任务，智能电液控系统分析液压支架状态数据和其子任务完成情况，向岗位工提供未完成子任务的决策/执行方案，如图3中b图的由智能电液控系统指向岗位工的虚线箭头所示，岗位工根据方案适时合理完成未完成子任务。

[0050] 批准式协同控制模态是指：主要由智能电液控系统独立完成控制任务，智能电液控系统根据当前工况向岗位工提供一个决策/行动方案，决策/行动方案由岗位工批准后才能执行，整个控制过程岗位工为监管角色，随时可介入取得控制权限，如图3中c图的虚线箭头所示。

[0051] 否决式协同控制模态是指：主要由智能电液控系统独立完成控制任务，智能电液控系统根据当前工况向岗位工提供一个决策/行动方案，且智能电液控系统若在预设时间内未得到岗位工否决，则自主执行决策/行动方案，如图3中d图的虚线箭头所示。

[0052] 具体地，所述工作面地质环境状态集的因素主要包括煤层地质条件、瓦斯粉尘环境；所述液压支架系统状态集的因素包括采煤机速度、液压支架智能水平、液压支架系统状态；所述岗位工状态集的因素包括岗位工技术水平、岗位工任务负荷。其中，所述煤层地质条件的因素等级包括构造复杂、少量构造、顶板破碎、条件完好；所述瓦斯粉尘环境的因素等级包括瓦斯粉尘均较高、仅瓦斯较高、仅粉尘较高、瓦斯粉尘均正常；所述采煤机速度的因素等级包括超出跟机能力上限、较快、正常、较慢；液压支架智能水平的因素等级包括自动控制功能失效、仅中间段自动控制、全段1次刀自动控制、全段多次刀自动控制；液压支架系统状态的因素等级包括完全失效、关键功能件失效、非必须功能件失效、全部完好；所述岗位工技术水平的因素等级包括非常熟练、较熟练、中等、新人；所述岗位工任务负荷的因素等级包括无任务、低负荷、满负荷、超负荷。上述各因素及因素等级如表一所示。

[0053] 表一

[0054]

[0055] 在煤层地质条件的因素等级中，构造复杂指的是待开采煤层地质中含煤岩系产状变化很大、断层发育、受岩浆侵入影响严重的情况；少量构造指的是待开采煤层地质中，构造活动较少，形成的构造相对较小，影响范围较小的情况；破碎顶板是指待开采煤层地质中岩层强度低、节理裂隙发育、整体性差、自稳能力低，顶板在工作面控制区范围内维护困难的情况；条件完好指的是待开采煤层地质保存煤层，煤质、煤层厚度利于煤矿的开采和生产，同时也能充分保障煤碳资源的可持续利用的情况。

[0056] 在瓦斯粉尘环境的因素等级中，矿井相对瓦斯涌出量大于10m3/t、矿井绝对瓦斯3 3
涌出量大于40m/min、矿井任一掘进工作面绝对瓦斯涌出量大于3m/min、矿井任一采煤工
3
作面绝对瓦斯涌出量大于5m/min，以上四种情况任何出现一种，则瓦斯含量较高。根据矿
3
井运行明确规定，空气中的总粉尘浓度最高不能超过1mg/m ，而呼吸性粉尘最高不能超过
3
3.5mg/m，如果超过标准，则算粉尘浓度算高。

[0057] 在采煤机速度的因素等级中，因为采煤机具体的型号的不同，根据设备速度出厂标准，如果设定的采煤机速度远低于标准值，则算采煤机速度较慢；如果采煤机速度符合设定的标准值，则算采煤机速度正常；如果采煤机速度略大于设定的标准值，且工作面工序正常进行，则算采煤机速度较快；如果采煤机速度已经达到上限，但仍不符合工作面设定的采煤机跟机标准范围内的速度，则算采煤机超出跟机能力上限。

[0058] 在液压支架智能水平的因素等级中，如果液压支架的自动功能失效，则算液压支架的自动功能失效的情况；如果仅有中间段自动，则算仅有中间段自动的情况；如果在工序中，只有一刀工序受到自动控制，则算全段1次刀自动的情况；如果在工序中，有多段刀都受到自动控制，则算全段多次刀自动控制的情况。

[0059] 在液压支架系统状态的因素等级中，如果系统功能全部异常，无法执行，则算完全失效的情况；如果系统关键功能失效，其他正常，则算系统关键功能件失效的情况；如果系统关键功能正常，一些小功能失效，则算非必须功能件失效的情况；如果系统功能全部完好，则算系统功能全部完好的情况。

[0060] 在岗位工技术水平的因素等级中，根据岗位工是否能够完全熟悉业务，并能够自主判断，将岗位工分为4个等级。如果岗位工刚刚入职，对工作一无所知，认定该岗位工为新手；如果岗位工入职几个月，积累了一定的经验，但仍有较大不足，认定该岗位工水平为中等；如果岗位工已经有了自己的理解，但仍有一小部分不足，认定该岗位工水平为较熟练；如果岗位工已经可以完全自主判断，并且具有极大的正确率，认定该岗位工非常熟练。

[0061] 在岗位工任务负荷的因素等级中，如果岗位工没有接收到任务，则认为岗位工没有工作负荷；如果岗位工接收到的任务量小于自己的业务能力，则认为岗位工工作负荷为低负荷；如果岗位工接收到的任务栏刚好可以完成，认为岗位工的工作负荷为满负荷；如果岗位工接收到的工作负荷大于自己的业务能力，自己一个人已经无法完成，认为该岗位工的工作负荷为超负荷。

[0062] 进一步地，本发明实施例中的液压支架人机协同模态决策AOG模型采用与或图（And‑Or Graph，AOG）模型表示不同类、不同因素、不同因素等级与四种人机协同控制模态的推理关系。AOG模型由节点、边和属性组成层次结构模型，节点和边构成一个图（Graph），每个节点又有相应的属性。根据采煤工艺和现场经验，本发明实施例设计液压支架人机协同模态决策AOG模型的框架如图4中的（a）图至（d）图所示，其中方框为“与”节点，表示物体的组成部分，当且仅当所有子节点被触发时，“与”节点才被触发。圆框为“或”节点，表示某个组成部分的不同选项，只要任意一个子节点被触发，该“或”节点就被触发。最上面的方框为根节点，为人机协同控制模态的推荐结果。最下方方框为终节点，为具体因素等级变量。

[0063] 在上述因素、因素等级的基础上，确定人机协同控制模态的具体方式如下：

[0064] 如图4（a）所示，在人工式协同控制模态中，采煤机速度的正常、较慢、较快三种情况中的任何一种情况如果存在，则OR1=1，反之为0；液压支架智能水平中的仅中间段自动控制、全段1次刀自动控制、全段多次刀自动控制三种情况中任何一种情况存在，则OR2=1，反之为0；液压支架系统状态中非必须功能件失效、全部完好中两种情况中的任何一种情况如果存在，则OR3=1，反之为0；岗位工技术水平中非常熟练、较熟练、中等三种情况中的任何一种情况存在，则OR4=1，反之为0；岗位工任务负荷中无任务、低负荷中两种情况中任何一种情况存在，则OR5=1，反之为0；煤层地质条件中少量构造、顶板破碎两种情况任何一种存在，则OR6=1，反之为0；瓦斯粉尘环境中仅瓦斯较高、仅粉尘较高、瓦斯粉尘均正常三种情况中任何一种情况如果存在，则OR7=1，反之为0；岗位工技术水平中的新人和岗位工任务负荷中的满负荷和超负荷三种情况中任何一种情况存在，则OR8=1，反之为0；煤层地质条件中的少量构造和瓦斯粉尘环境中的仅瓦斯较高两种情况中任何一种情况存在，则OR9=1，反之为0；OR1、OR2、OR3、……、OR7值全为1的话，AND1=1，反之为0；OR8、OR9的值全为1的话，AND2=1，反之为0；AND1、AND2、液压支架智能水平中自动控制功能失效，液压支架系统状态中完全失效、关键功能件失效，采煤机速度中超出跟机能力上限，煤层地质条件中构造复杂，瓦斯粉尘环境中瓦斯粉尘均较高六种情况中任何一种情况存在，则OR10=1，反之为0。如果OR10的值为1，则意味着以上诸多输入因素所构成的井下条件适合的人机协同控制模态为人工式协同控制模态；如果OR10的值为0，则以上诸多输入因素所构成的井下条件，不适合人工式协同控制模态。

[0065] 如图4（b）所示，在分工式协同控制模态中，采煤机速度中较快、正常、较慢三种情况中如果任何一种情况存在，则OR1=1，反之为0；液压支架智能水平中仅中间段自动控制、全段1次刀自动控制、全段多次刀自动控制三种情况中如果任何一种情况存在，则OR2=1，反之为0；液压支架系统状态中非必须功能件失效、全部完好两种情况中如果任何一种情况存在，则OR3=1，反之为0；岗位工技术水平中非常熟练、较熟练、中等、新人四种情况中如果任何一种情况存在，则OR4=1，反之为0；岗位工任务负荷中无任务、低负荷、满负荷、超负荷四种情况中如果任何一种情况存在，则OR5=1，反之为0；煤层地质条件中顶板破碎、条件完好两种情况中如果任何一种情况存在，则OR6=1，反之为0；瓦斯粉尘环境中仅粉尘较高、瓦斯粉尘均正常两种情况中如果任何一种情况存在，则OR7=1，反之为0；岗位工技术水平中非常熟练、较熟练、中等三种情况中如果任何一种情况存在，则OR8=1，反之为0；岗位工任务负荷中无任务、低负荷两种情况中如果有任何一种情况存在，则OR9=1，反之为0；OR1、OR2、OR3、……、OR7如果值全为1的话，则AND1=1，反之为0；OR1、OR2、OR3、OR8、OR9、煤层地质中条件完好、瓦斯粉尘环境中仅瓦斯较高这七种情况中如果全部因素的值都为1，则AND2=1，反之为0；AND1、AND2如果有任何一个值为1，则OR10=1，反之为0。如果OR10的值为1，则意味着以上诸多输入因素所构成的井下条件适合的人机协同控制模态为分工式协同控制模态；如果OR10的值为0，则以上诸多输入因素所构成的井下条件不适合分工式协同控制模态。

[0066] 如图4（c）所示，在批准式协同控制模态中，采煤机速度中正常、较慢两种情况中如果任何一种情况存在，则OR1=1，反之为0；液压支架智能水平中全段1次刀自动控制、全段多次刀自动控制两种情况中如果任何一种情况存在，则OR2=1，反之为0；液压支架系统状态中非必须功能件失效、全部完好两种情况中如果任何一种情况存在，则OR3=1，反之为0；岗位工技术水平中非常熟练、较熟练、中等、新人四种情况中如果任何一种情况存在，则OR4=1，反之为0；岗位工任务负荷中无任务、低负荷、满负荷、超负荷四种情况中如果任何一种情况存在，则OR5=1，反之为0；煤层地质条件中顶板破碎、条件完好两种情况中如果任何一种情况存在，则OR6=1，反之为0；瓦斯粉尘环境中仅粉尘较高、瓦斯粉尘均正常两种情况中如果任何一种情况存在，则OR7=1，反之为0；OR1、OR2、OR3、……、OR7如果值全为1的话，则AND1=1，反之为0。如果AND1的值为1，则意味着以上诸多输入因素所构成的井下条件适合的人机协同控制模态为批准式协同控制模态；如果AND1的值为0，则以上诸多输入因素所构成的井下条件不适合批准式协同控制模态。

[0067] 如图4（d）所示，在否决式协同控制模态中，如果采煤机速度较慢情况存在，则OR1=1，反之为0；如果液压支架智能水平中的全段多次刀自动控制情况存在，则OR2=1，反之为0；
如果液压支架系统状态中全部完好情况存在，则OR3=1，反之为0；岗位工技术水平中非常熟练、较熟练、中等、新人四种情况中如果任何一种情况存在，则OR4=1，反之为0；岗位工任务负荷中无任务、低负荷、满负荷、超负荷四种情况中如果任何一种情况存在，则OR5=1，反之为0；如果瓦斯粉尘环境中瓦斯粉尘均正常情况存在，则OR6=1，反之为0；煤层地质条件中条件完好情况存在，则OR7=1，反之为0；OR1、OR2、OR3、……、OR7如果值全为1的话，则AND1=1，反之为0。如果AND1的值为1，则意味着以上诸多输入因素所构成的井下条件适合否决式协同控制模态；如果AND1的值为0，则以上诸多输入因素所构成的井下条件不适合否决式协同控制模态。

[0068] 在一个具体实施方式中，所述S2在将所述人机协同控制策略影响因素集输入预先建立的液压支架人机协同模态决策AOG模型时，包括：

[0069] S21，对人机协同控制策略影响因素集中各因素的因素等级基于二值化赋值规则进行赋值，得到人机协同控制策略影响因素集的二值化序列。

[0070] 其中，二值化赋值规则如图5所示，即满足因素等级的二值化赋值为1，不满足因素等级的赋值为0，且七个因素的四个等级按照预设顺序排列即可。该预设顺序可以根据需要设定，例如，预设顺序为上述表一中各因素等级的排列顺序。如，如果上述七个因素的四个因素等级为：所述煤层地质条件的因素等级为构造复杂，所述瓦斯粉尘环境的因素等级为瓦斯粉尘均较高，所述采煤机速度的因素等级为较快，液压支架智能水平的因素等级为仅中间段自动控制，液压支架系统状态的因素等级为非必须功能件失效，所述岗位工技术水平的因素等级为中等，所述岗位工任务负荷的因素等级为超负荷，则人机协同控制策略影响因素集的二值化序列为1000 1000 0100 0100 0010 0010 0001。

[0071] S22，将人机协同控制策略影响因素集的二值化序列输入预先建立的液压支架人机协同模态决策AOG模型。

[0072] 在上述内容的基础上，所述S3在根据所述液压支架人机协同模态决策AOG模型的输出结果推荐液压支架人机协同控制策略时，根据所述液压支架人机协同模态决策AOG模型的二值化输出结果序列推荐液压支架人机协同控制策略。

[0073] 具体地，液压支架人机协同模态决策AOG模型的二值化输出结果序列为四个二进制数组成的序列，该二值化输出结果序列中的每一位指示一种人机协同控制模态，且二值化输出结果序列中的各位依次代表人工式协同控制模态、分工式协同控制模态、批准式协同控制模态和否决式协同控制模态。如果某一位为1，表示推荐该位对应的人机协同控制模态作为液压支架人机协同控制策略。例如，如果二值化输出结果序列为0100，则推荐分工式协同控制模态作为液压支架人机协同控制策略。

[0074] 需要说明的是，四种人机协同控制模态的二值化赋值规则可能存在边界交叉，导致与或计算结果可能不唯一，即液压支架人机协同模态决策AOG模型的二值化输出结果序列中可能出现多位为“1”的情况，为此，本发明实施例在根据所述液压支架人机协同模态决策AOG模型的二值化输出结果序列推荐液压支架人机协同控制策略时，包括如下两种情况：

[0075] 第一种情况：当所述液压支架人机协同模态决策AOG模型的二值化输出结果序列包括一种人机协同控制模态时，直接将所述液压支架人机协同模态决策AOG模型的二值化输出结果序列所指示的人机协同控制模态作为液压支架人机协同控制策略。

[0076] 第二种情况：当所述液压支架人机协同模态决策AOG模型的二值化输出结果序列包括至少两种人机协同控制模态时，将每种人机协同控制模态的预设分值和所述液压支架人机协同模态决策AOG模型的二值化输出结果序列进行与运算确定每种人机协同控制模态的分值，并根据每种人机协同控制模态的分值和预先设定的偏好型模态推荐液压支架人机协同控制策略。

[0077] 每种人机协同控制模态的预设分值可以根据需要设定，例如，本发明实施例设置人工式协同控制模态、分工式协同控制模态、批准式协同控制模态和否决式协同控制模态的预设分值分别为1分、2分、3分和4分。在此基础上，如果二值化输出结果序列为0110，则二值化输出结果序列所指示的人工式协同控制模态、分工式协同控制模态、批准式协同控制模态和否决式协同控制模态的分值为0分、2分、3分和0分。

[0078] 在上述内容的基础上，为了确定最终推荐哪种人机协同控制模态作为推荐结果，本发明实施例根据每种人机协同控制模态的分值和预先设定的偏好型模态推荐液压支架人机协同控制策略。预先设定的偏好型模态包括人工偏好型和机器偏好型。具体在根据每种人机协同控制模态的分值和预先设定的偏好型模态推荐液压支架人机协同控制策略时，包括如下两种情况：

[0079] 第1种情况：当预先设定的偏好型模态为人工偏好型时，通过如下公式（1）计算输出模态分值，并将所述输出模态分值对应的人机协同控制模态作为液压支架人机协同控制策略： （1）。

[0080] 第2种情况：当预先设定的偏好型模态为机器偏好型时，通过如下公式（2）计算输出模态分值，并将所述输出模态分值对应的人机协同控制模态作为液压支架人机协同控制策略： （2）。

[0081] 公式（1）和公式（2）中，M为输出模态分值，Mi、Mj为人机协同控制模态的预设分值和二值化输出结果序列的与运算结果。当二值化输出结果序列指示三种人机协同控制模态时，上述公式（1）和公式（2）Mi、Mj后面再增加一个参数即可。

[0082] 仍以上面的举例为例，如果人工式协同控制模态、分工式协同控制模态、批准式协同控制模态和否决式协同控制模态的分值为0分、2分、3分和0分，且预先设定的偏好型模态为人工偏好型时，根据公式（1）选取分值最小的人机协同控制模态作为液压支架人机协同控制策略，即选取分工式协同控制模态作为液压支架人机协同控制策略；当预先设定的偏好型模态为机器偏好型时，根据公式（2）选取分值最大的人机协同控制模态作为液压支架人机协同控制策略，即选取批准式协同控制模态作为液压支架人机协同控制策略。

[0083] 为了验证本发明实施例提供的方法的可行性，本发明实施例还根据上述二值化赋值规则，在Python中设计上述AOG模型及规则的算法测试了本发明实施例提供的方法的完7
备性。模型设计为七个因素，每个因素四个等级，共计组合数量为4 =16384个，遍历测试所有组合如表二和图6所示。遍历测试结果未出现模型输出全为0的情况，四种人机协同控制模态选择均可实现，验证了模型的完备性。

[0084] 表二

[0085]

[0086] 在上述内容的基础上，根据采煤工艺流程，为了更好的应用液压支架人机协同模态决策AOG模型，特此设计了液压支架人机协同控制决策程序流程，如图7所示。

[0087] 具体地，液压支架人机协同控制决策程序流程为：第i号支架运行开始后，首先判断是否人工式协同控制模态，“是”程序直接结束，“否”则判断i号支架是否满足自动跟机条件，“是”执行自动化跟机程序，“否”的话说明不满足自动跟机条件，要重新判断是否执行人工式协同控制模态；自动跟机程序执行后，判断自动跟机是否完成，未完成则继续判断；自动跟机完成后，判断i号支架自动跟机完成后是否需要再次调控，不需要的话，i号支架运行结束；需要再次调控就要进行分工式协同控制模态、批准式协同控制模态、否决式协同控制模态的选择。若选择分工式协同控制模态再次调控，则输出分工式协同控制模态，并要确认人工是否根据推理的操作参数调控完成，完成则程序结束；若选择批准式协同控制模态，则输出批准式协同控制模态；批准式协同控制模态需要人工确认，如果人工确认，则液压支架自动化程序执行，并判断自动化程序是否完成，执行完成则程序结束；若人工不批准，则选用分工式协同控制模态再次调控，人工操作完成后程序结束；若选择否决式协同控制模态，则输出否决式协同控制模态；若人工2min内未否决，则液压支架自动化程序执行，执行完成程序结束，若否决则选用分工式协同控制模态再次调控，人工操作完成后程序结束。

[0088] 综上所述，本发明实施例提供的液压支架人机协同控制策略推荐方法，设计了人工式协同控制模态、分工式协同控制模态、批准式协同控制模态、否决式协同控制模态四种人机协同控制模态，以煤层地质条件、瓦斯粉尘环境、采煤机速度、液压支架智能水平、液压支架系统状态、岗位工技术水平、岗位工任务负荷等七个因素为输入，构建了液压支架人机协同模态决策AOG模型，并制定了人工偏好型、机器偏好型两种模态选择偏好机制，采用二值化规则赋值算法对16384种全部输入参数组合进行遍历计算，验证了模型的完备性。同时设计了液压支架人机协同控制决策程序流程图，很好地应用了液压支架人机协同模态决策AOG模型，减轻了岗位工的工作负担的同时，对智能化煤矿的建设也有推动作用。

[0089] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。