【发明授权】一种煤矸仿生识别系统及方法_中国矿业大学_202010199419.X 

申请/专利权人:中国矿业大学

申请日:2020-03-20

公开(公告)日:2021-09-24

公开(公告)号:CN111337447B

主分类号:G01N21/3563(20140101)

分类号:G01N21/3563(20140101);G01H17/00(20060101);G06K9/62(20060101);G06N3/04(20060101);G06K9/00(20060101)

优先权:

专利状态码:有效-授权

法律状态:2021.09.24#授权;2020.07.21#实质审查的生效;2020.06.26#公开

摘要:本发明公开了一种煤矸仿生识别系统及方法,属于综放工作面自动控制技术领域。该系统包括光源探头一体化装置、振动采集装置、数据采集与处理装置,光源探头一体化装置,用于发出并接收经煤岩反射且被部分吸收的光,振动采集装置采集煤矸冲击液压支架产生的振动信号,数据采集与处理装置将采集得到的光谱与振动数据进行存储、预处理,根据设计好的分类识别模块进行信息提取,获取煤岩物质二分类别、落煤与矸石的煤种和岩种、灰分产率和放煤状态,从而可以使液压支架抬起后尾梁时刻与煤层放完的时刻保持一致,扩展了单种煤岩识别技术在复杂综放工作面的应用。

主权项:1.一种煤矸仿生识别方法,其特征在于:该方法具体步骤如下:1在液压支架后尾梁上安装光源探头一体化装置和振动采集装置跟随后尾梁摆动,在放煤状态下光源照射到刮板输送机上;2收集地理信息、环境信息、历史数据、工艺信息和设备信息,根据收集的信息设置近红外光谱采集参数以及振动采集频率,并对振动传感器进行标定;3开始放煤后,根据光源探头一体化装置内的校正光路获取校正光谱数据,光源探头一体化装置连续循环探测刮板输送机上运输的煤和矸石,振动采集装置持续接收煤和矸石冲击液压支架的振动,实时获取煤和矸石的光谱数据和冲击振动数据;4将光谱数据和冲击振动数据转化为光谱反射率信息和振动加速度信息,剔除噪声超过预期的误差数据后存储于数据库中,并对剔除误差数据后的光谱与振动数据进行预处理,对预处理后的数据进行特征提取;5采用振动和光谱融合识别的方式对特征提取后的数据进行分类识别,分析获取煤岩物质二分类别、落煤与矸石的煤种和岩种、灰分产率和放煤状态,显示光谱曲线、振动波形以及分析结果;其中,采用振动和光谱融合识别的方式进行分类识别,具体如下:5-1通过BP神经网络识别振动信号的特征,确定当前掉落的煤岩种类;5-2当刮板输送机上掉落的煤岩被传送到光源照射区域时,通过波段匹配方法识别光谱特征信息,确定煤岩种类;5-3判断分别通过振动识别与光谱识别的煤岩种类是否相同;若振动识别与光谱识别的煤岩种类相同,进入步骤5-4,否则,进入步骤5-7;5-4分别统计通过振动识别与光谱识别相同种类的时刻t1,t2与持续时间T1,T2,计算两种识别方式的时刻差△,判断当前采集识别轮次是否已达到设定轮次阈值;5-5若当前轮次未达到设定轮次阈值,返回步骤5-2;若当前轮次已达到设定轮次阈值,判断每轮时刻差△是否在误差范围内;若每轮时刻差△在误差范围内,进入步骤5-6,否则,进入步骤5-7;5-6判定当前放煤过程中落在刮板输送机上的物质为振动识别与光谱识别所得到的相同识别结果;5-7等待时间间隔△t后再次采集光谱数据并识别,判断通过振动识别与光谱识别的煤岩种类是否相同;若煤岩种类相同,返回步骤5-4,否则,进入步骤5-8;5-8根据识别可靠性评价体系判断当前光谱与振动识别结果的可靠性,当前放煤过程中落下的物质为评价体系得出的物质,同时根据识别出的煤岩类别结合综采区地质信息判断顶煤量。

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