本发明涉及掘进通信，具体涉及基于井下智能掘进的自主姿态调整系统。
背景技术：
1、随着国内煤矿智能化不断的发展，开采掘进与虚拟现实技术深度融合，基于数字孪生的精准开采、透明开采和流态化开采，以及全方位、全时空、智能化监控研究已逐渐迈向前台；
2、目前，国内在掘进工作面智能化开发方面，技术突破较为缓慢，巷道掘进智能化尚处于起步阶段，针对井下掘进过程中数据的通信稳定性较大，且相对掘进过程中产生的掘进数据，更加倾向于对其进行分析来了解井下掘进的情况，而针对掘进数据在网络中的传输仍采用密钥的加密方式，而掘进数据中往往包含了一些地下巷道的工程设计数据和地质勘察数据，这些都是敏感数据，如果泄露将会对企业造成很大的影响，采用密钥这种常规的加密形式将很容易被猜出进行专项破解；
3、为了解决上述问题，本发明提出了一种基于井下智能掘进的自主姿态调整系统。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供基于井下智能掘进的自主姿态调整系统，为了解决现有技术中针对井下掘进过程中数据的通信稳定性较大，且相对掘进过程中产生的掘进数据，更加倾向于对其进行分析来了解井下掘进的情况，而针对掘进数据在网络中的传输仍采用密钥的加密方式，而掘进数据中往往包含了一些地下巷道的工程设计数据和地质勘察数据，这些都是敏感数据，如果泄露将会对企业造成很大的影响，采用密钥这种常规的加密形式将很容易被猜出进行专项破解的，导致掘进数据不安全的问题；
2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
3、基于井下智能掘进的自主姿态调整系统，包括：
4、通信布设模块，用于在掘进设备开凿的井下巷道内布设通信节点；
5、井下汇总通信模块，用于实时对地下巷道的掘进数据进行采集并按照预设转换规则将其转换为对应时刻的通信变换序列，通过井下巷道内布设的通信节点将其传输到云端态势感知平台；
6、所述掘进数据包括掘进设备实时运行状态数据、地下巷道监控视频数据和掘进工作面环境监测数据。
7、进一步的，一个掘进周期的掘进作业完成后，所述通信布设模块按照预设布设步骤在该掘进周期开凿的地下巷道内布设通信节点，具体预设布设步骤如下：
8、s11：基于在该掘进周期内开采出的巷道两帮与弦线的相对位置，获取在该掘进周期内开凿的地下巷道的长度a1和宽度a2；
9、s12：利用公式计算获取基于该掘进周期内开凿的地下巷道长度的区域等分量d1；
10、所述b1为预设单个通信节点的标准信号覆盖区域面积，所述cmax、cmin为预设相邻通信节点的标准信号覆盖区域重叠面积最大值和最小值，所述p1为单个巷道区域内预横向布设通信节点数量，所述p2为预设相邻巷道预设预留相交信号覆盖面积，所述ceil()为向上取整函数；
11、s13：利用公式计算获取基于该掘进周期的单个巷道区域内的纵向布设通信节点数量d2；
12、依据基于该掘进周期内开凿的地下巷道长度的区域等分量d1，将该掘进周期内开凿的地下巷道区域等分成d1个巷道区域；
13、针对等分成的d1个巷道区域，依据单个巷道区域内预横向布设通信节点数量p1和纵向布设通信节点数量d2，在每个巷道区域中布设p1×d2个通信节点，横向布设p1个通信节点，纵向布设d2个通信节点。
14、进一步的，所述井下汇总通信模块采集当前时刻地下巷道的掘进数据后按照预设转换规则对其进行转换生成当前时刻的，具体预设转换规则如下：
15、s21：对采集到的构成当前时刻地下巷道的掘进数据进行二进制转换，并将转换后的数据重新标定为当前时刻的掘进比特数据；
16、s22：以字符长度2作为分割长度，将构成当前时刻掘进比特数据中的所有字符分割成e组字符串，则一个所述字符串是由两个字符构成；
17、并按照分割前字符串中字符在当前时刻掘进比特数据中的位置，按照从左到右的顺序，依次对所有的字符串进行标记，依次标记为e1、e2、...、ee，e≥1；
18、s23：基于4组基础两位二进制数00、01、10和11，分别获取其进行十进制转换后的十进制数，将其和其的十进制数进行关联映射；
19、s24：按照预设第一计算规则计算获取当前时刻的第一掘进转置数据；
20、s25：基于4组基础两位二进制数00、01、10和11对应的十进制数之间的差值，将其可能存在的所有差值，任意两两差值进行组合可得到总共16组组合字符串，将这16组组合字符串按照其进行十进制转换后的十进制数的大小，从小到大依次将这16组组合字符串标记为h1、h2、...、h16；
21、s26：再次以字符长度2为分割长度，按照从左到右的顺序将构成当前时刻的第一掘进转置数据中的所有字符分割成i组字符串，并按照分割前字符串中字符在当前时刻第一掘进转置数据中的位置，依次将i组字符串标记为i1、i2、...、ii，i≥1；
22、s27：对字符串i1进行识别，若构成字符串i1的两个字符中出现任一一个字符为负号“-”，则保留该字符串i1，将其重新标定为字符串i1的变换数列，反之，则在16组组合字符串h1、h2、...、h16中获取与字符串i1相匹配组合字符串标记的下标，将其标定为字符串i1的变换数列；
23、s28：按照s27分别计算获取字符串i1、i2、...、ii的变化数列，并按照字符串i1、i2、...、ii的顺序，将其的变化数列进行拼接得到当前时刻地下巷道的通信变换序列。
24、本发明的有益效果：
25、(1)本发明通过设置通信布设模块在每一个掘进周期的掘进作业完整都会针对在该掘进周期开凿的地下巷道进行区域划分，针对划分的多个巷道区域，在其内布设若干通信节点，保证其相邻通信节点的标准信号覆盖区域面积有重叠，保证了在某个通信节点的信号存在波动时，与其相邻的通信节点可以顶替其进行数据传输，加强了井下巷道通信的稳定性；
26、(2)本发明通过设置井下汇总通信模块针对实时采集的掘进数据，依据基于四组基础两位二进制00、01、10、11和其分别对应的十进制数以及16组组合字符串和其标记的下标对构成其的字符进行多次的转置变化，保证了掘进数据在传输过程中的私密性和安全性，且通过对掘进数据进行多次的转置变化替代了传统的密钥加密的方式，也进一步的隐藏了掘进数据加密的方式，提高了掘进数据在网络中传输的安全性。
1.基于井下智能掘进的自主姿态调整系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于井下智能掘进的自主姿态调整系统，其特征在于，一个掘进周期的掘进作业完成后，所述通信布设模块按照预设布设步骤在该掘进周期开凿的地下巷道内布设通信节点，具体预设布设步骤如下：
3.根据权利要求1所述的基于井下智能掘进的自主姿态调整系统，其特征在于，所述井下汇总通信模块采集当前时刻地下巷道的掘进数据后按照预设转换规则对其进行转换生成当前时刻的，具体预设转换规则如下：
4.根据权利要求3所述的基于井下智能掘进的自主姿态调整系统，其特征在于，所述s24，计算获取当前时刻的第一掘进转置数据，具体预设第一计算规则如下：
5.根据权利要求4所述的基于井下智能掘进的自主姿态调整系统，其特征在于，所述s243，针对相邻两两字符串之间第一转置数的差值计算，是先将其的第一转置数强转为整型，再进行数值上的减法运算，且差值计算是以前一个第一转置数减去后一个第一转置数，因此其得出的差值存在为正数、0和负数这三种情况。
6.根据权利要求1所述的基于井下智能掘进的自主姿态调整系统，其特征在于，还包括云端态势感知平台，对于实时接收到的通信变换序列，基于四组基础两位二进制00、01、10、11和其分别对应的十进制数以及16组组合字符串和其标记的下标对其进行还原得到实时的地下巷道的掘进数据。
7.根据权利要求6所述的基于井下智能掘进的自主姿态调整系统，其特征在于，所述云端态势感知平台针对还原得到的实时的地下巷道的掘进数据，在矿井生产坐标系下，基于掘进工作面井巷工程bim模型，依据掘进数据中携带的掘进设备实时运行状态数据、地下巷道监控视频数据和掘进工作面环境监测数据，构建带时间轴的井下三维空间gis数据体向云端管理人员进行展示。
8.根据权利要求2所述的基于井下智能掘进的自主姿态调整系统，其特征在于，布设的相邻通信节点之间的标准信号覆盖区域面积在区间[cmin，cmax]内。
