基于差分非平稳Transformer的液压支架立柱压力预测

来源：电子测量技术杂志2024年第6期北京时间：

作者：杨艺，Aimen Malik，袁瑞甫，王科平

单位：1.河南理工大学电气工程与自动化学院 焦作 454000; 2.河南理工大学河南省煤矿装备智能检测与 控制重点实验室 焦作 454000; 3.河南理工大学能源科学与工程学院 焦作 454000

摘要：液压支架立柱压力预测是回采工艺决策的重要依据，也是确保围岩稳定的基础信息之一。然而，液压支架立柱压力虽然具有一定的规律性，却无法用简单的数学模型进行预测；且在回采过程中，支架不接顶、顶板破碎、传感器检测误差等带来大量的随机噪声，使得压力数据劣化为非平稳时间序列，给压力的预测带来的很大的困难。本文在Transformer基础上，提出一种差分非平稳Transformer模型，在Transformer的编码器和解码器中分别引入差分归一化和反归一化操作，以提升序列的平稳性。同时，在Transformer中采用去平稳注意力机制，计算序列元素之间的关联关系，以增强模型的预测能力。在真实的煤矿支架立柱数据集上的对比实验表明，本文提出的差分非平稳Transformer的预测效果达到0.674，表现明显优于LSTM、Transformer和非平稳Transformer模型。

关键词：煤矿安全;工作面;液压支架;压力预测;非平稳Transformer;差分

基金资助：国家重点研发计划项目（2018YFC0604502）、河南省科技攻关项目（232102210040）资助