CN110924946A - 一种基于光谱识别技术的放顶煤装置及其使用方法 - Google Patents

一种基于光谱识别技术的放顶煤装置及其使用方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110924946A
CN110924946A CN201911335798.4A CN201911335798A CN110924946A CN 110924946 A CN110924946 A CN 110924946A CN 201911335798 A CN201911335798 A CN 201911335798A CN 110924946 A CN110924946 A CN 110924946A
Authority
CN
China
Prior art keywords
coal
gangue
caving
integrated probe
industrial computer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201911335798.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110924946B (zh
Inventor
王世博
王赛亚
周悦
向阳
吕渊博
杨恩
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China University of Mining and Technology CUMT
Original Assignee
China University of Mining and Technology CUMT
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by China University of Mining and Technology CUMT filed Critical China University of Mining and Technology CUMT
Priority to CN201911335798.4A priority Critical patent/CN110924946B/zh
Publication of CN110924946A publication Critical patent/CN110924946A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110924946B publication Critical patent/CN110924946B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21C—MINING OR QUARRYING
    • E21C41/00—Methods of underground or surface mining; Layouts therefor
    • E21C41/16—Methods of underground mining; Layouts therefor
    • E21C41/18—Methods of underground mining; Layouts therefor for brown or hard coal
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D23/00—Mine roof supports for step- by- step movement, e.g. in combination with provisions for shifting of conveyors, mining machines, or guides therefor
    • E21D23/12—Control, e.g. using remote control
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21F—SAFETY DEVICES, TRANSPORT, FILLING-UP, RESCUE, VENTILATION, OR DRAINING IN OR OF MINES OR TUNNELS
    • E21F17/00—Methods or devices for use in mines or tunnels, not covered elsewhere
    • E21F17/18—Special adaptations of signalling or alarm devices
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Abstract

本发明公开了一种基于光谱识别技术的放顶煤装置及其使用方法，放顶煤装置包括主机系统、集成探头；其融合高光谱和煤层结构的智能放顶煤技术，根据所获取的光谱曲线，对煤、矸、顶板进行定性分析，将所测煤、矸的光谱曲线与所采煤层地层光谱数据库进行对比，并设置顶板岩石放落“急停”程序；该方法能有效预测顶煤放落程度，并实时对后部刮板机上的煤矸进行监测，是控制放顶煤口开闭的重要依据。

Description

一种基于光谱识别技术的放顶煤装置及其使用方法
技术领域
本发明涉及煤矿开采领域，具体涉及一种基于光谱识别技术的放顶煤装置及其使用方法。
背景技术
综放开采是实现厚煤层高效开采的有效途径，具有掘进率低、效率高、适应性强等优势。高光谱技术起源于遥感领域，根据光谱曲线特征能对物质进行定性和定量分析。目前高光谱技术已经在食品等领域得到应用。随着西北部厚煤层矿区上升为我国煤炭主产地，对综放开采的效率和技术水平提出了更高的要求。目前，人工放煤是支架工通过听觉和视觉进行放煤控制，然而工作面巨大的噪声和粉尘浓度不仅导致过放、欠放，更严重威胁着工人的健康和安全；自动化放煤是按照提前设定的放煤动作和放煤时间进行放煤，由于煤层厚度存在较大差异，统一的放煤程序导致顶煤的过放和欠放。
发明内容
针对上述存在的技术不足，本发明的目的是提供一种基于光谱识别技术的放顶煤装置及其使用方法，其融合高光谱和煤层结构的智能放顶煤技术，根据所获取的光谱曲线，对煤、矸、顶板进行定性分析，将所测煤、矸种类交替与所采煤层结构进行对比。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
本发明提供一种基于光谱识别技术的放顶煤装置，包括主机系统、安装在液压支架下部暨后部刮板机斜上方的集成探头以及液压支架控制模块，所述主机系统内设置有激光指示光源、嵌入式工业计算机以及光谱仪，所述光谱仪与所述嵌入式工业计算机电性连接，所述嵌入式工业计算机与所述液压支架控制模块电性连接来实现控制液压支架的动作；所述激光指示光源、所述光谱仪通过分叉光纤与所述集成探头电性连接，所述集成探头内设置有卤素灯光源和准直镜头。
优选地，所述分叉光纤采用“Y”形光纤，光纤合并端与所述集成探头上几何中心所嵌入的所述准直镜头连接，分叉光纤支端分别连接所述激光指示光源和所述光谱仪；所述激光指示光源能够对所述准直镜头所采集的范围进行指示以及对所述集成探头安装倾斜角度进行协助调节。
优选地，所述激光指示光源、嵌入式工业计算机以及光谱仪封装在一起。
本发明还提供一种基于光谱识别技术的放顶煤装置的使用方法，具体包括以下步骤：
a.将集成探头安装在液压支架下部暨后部刮板机斜上方，同时保证集成探头的安装位置不会对尾梁的摆动产生干涉；
b.主机系统安装于液压支架顶梁下部的控制箱侧面；以便与液压支架控制模块连接；
c.将各个设备进行连接，确保能正常工作并处于工作状态；
d.调节集成探头的倾斜角度，打开卤素灯光源照射后部刮板机上的运动煤矸，使卤素灯光源照射在后部刮板机中间位置；
e.放煤开始后，顶煤、夹矸在液压支架尾梁的摆动下滑落到后部刮板机上，位于后部刮板机斜上方的集成探头中的准直镜头，在卤素灯光源的辅助下，采集后部刮板机上运动煤或矸的反射光信号，并通过“Y”形光纤中分支端，将采集的反射光信号传输到光谱仪，利用嵌入式工业计算机对光谱仪中的光谱数据进行分析，通过与嵌入式工业计算机内数据库中的光谱数据进行模式匹配，对后部刮板机上经过准直镜头视场的煤或矸进行定性分析，在嵌入式工业计算机中将煤矸种类赋值为：煤＝0，矸＝1；
f.通过煤矸的不断放出，后部刮板机上不断进行着煤和夹矸的交替，在嵌入式工业计算机中进行0与1数值的累加，当0+1+0+1+0+1……＝n时，则意味着放煤结束，n代表该放煤工作面的平均夹矸层数，嵌入式工业计算机发出指令通过液压支架控制模块控制液压支架放煤口的关闭。
优选地，在嵌入式工业计算机中将顶板岩石放落到后部刮板机上作为“急停”信号，利用集成探头采集的光谱数据与数据库中顶板岩石进行模式匹配，进而对顶板岩石是否垮落进行实时监测。
本发明的有益效果在于：本装置融合高光谱和煤层结构的智能放顶煤技术，根据所获取的光谱信号，对煤、矸、顶板进行定性分析，将所测煤、矸种类交替与所采煤层结构进行对比，并设置顶板岩石放落“急停”程序；该方法能实时对后部刮板机上的煤矸进行监测，是控制放顶煤口开闭的重要依据。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种基于光谱识别技术的放顶煤装置各部件安装图；
图2为本发明实施例提供的各部件电性连接示意图；
图3是本发明实施例中放顶煤方法的使用流程示意图。
附图标记说明：
101、液压支架；102、主机系统；103、集成探头；104、后部刮板机；105、顶煤；106、顶板岩石；107、夹矸；201、卤素灯光源；202、准直镜头；203、分叉光纤；204、激光指示光源；205、液压支架控制模块；206、嵌入式工业计算机；207、光谱仪。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1至图2所示，一种基于光谱识别技术的放顶煤装置，包括主机系统102、安装在液压支架101下部暨后部刮板机104斜上方的集成探头103以及液压支架控制模块205，所述主机系统102内设置有激光指示光源204、嵌入式工业计算机206以及光谱仪207，所述光谱仪207与所述嵌入式工业计算机206电性连接，所述嵌入式工业计算机206与所述液压支架控制模块205电性连接来实现控制液压支架101的动作；所述激光指示光源204、所述光谱仪207通过分叉光纤203与所述集成探头103电性连接，所述集成探头103内设置有卤素灯光源201和准直镜头202。
所述七芯分叉光纤203采用“Y”形光纤，光纤合并端与所述集成探头103上几何中心所嵌入的所述准直镜头202连接，分叉光纤203支端分别连接所述激光指示光源204和所述光谱仪207；所述激光指示光源204能够对所述准直镜头202所采集的范围进行指示以及对所述集成探头103安装倾斜角度进行协助调节。
所述激光指示光源204、嵌入式工业计算机206以及光谱仪207封装在一起。
参见图3，本实施例还提供一种如上所述的基于光谱识别技术的放顶煤装置的使用方法，具体包括以下步骤：
a.将集成探头103安装在液压支架101下部暨后部刮板机104斜上方，同时保证集成探头103的安装位置不会对尾梁的摆动产生干涉；
b.主机系统102安装于液压支架101顶梁下部的控制箱侧面；以便与液压支架控制模块205电性连接；
c.将各个设备进行连接，确保能正常工作并处于工作状态；
d.调节集成探头103的倾斜角度，打开卤素灯光源201照射后部刮板机104上的运动煤矸，使卤素灯光源201照射在后部刮板机104中间位置；
e.放煤开始后，液压支架101上方的煤105、矸107在支架尾梁的摆动下滑落到后部刮板机104上，位于后部刮板机104斜上方的集成探头103中的准直镜头202，在卤素灯光源201的辅助下，采集后部刮板机104上运动煤或矸的反射光信号，并通过“Y”形光纤中分支端，将采集的反射光信号传输到光谱仪207，利用嵌入式工业计算机206对光谱仪207中的光谱数据进行分析，通过与嵌入式工业计算机206内数据库中的光谱数据进行模式匹配，对后部刮板机104上经过准直镜头202视场的煤或矸进行定性分析，在嵌入式工业计算机206中将煤矸种类赋值为：煤＝0，矸＝1；
f.通过煤105、矸107的不断放出，后部刮板机104上不断进行着煤和夹矸的交替，在嵌入式工业计算机206中进行0与1数值的累加，当0+1+0+1+0+1……＝n时，(n代表该放煤工作面的平均夹矸层数)，则意味着放煤结束，嵌入式工业计算机206发出指令通过液压支架控制模块205来控制放煤口的关闭。
为了防止顶板岩石106提前混入顶煤，进而涌入放煤口增加矸石含量，在嵌入式工业计算机206中将顶板岩石106是否放落到后部刮板机104上作为“急停”信号，利用集成探头103采集的光谱数据与数据库中顶板岩石进行模式匹配，进而对顶板岩石106是否垮落进行实时监测，从而实现减少矸石、提高煤质的智能化放煤。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (5)

1.一种基于光谱识别技术的放顶煤装置，其特征在于，包括主机系统(102)、安装在液压支架(101)下部暨后部刮板机(104)斜上方的集成探头(103)以及液压支架控制模块(205)，所述主机系统(102)内设置有激光指示光源(204)、嵌入式工业计算机(206)以及光谱仪(207)，所述光谱仪(207)与所述嵌入式工业计算机(206)电性连接，所述嵌入式工业计算机(206)与所述液压支架控制模块(205)电性连接来实现控制液压支架(101)的动作；所述激光指示光源(204)、所述光谱仪(207)通过分叉光纤(203)与所述集成探头(103)电性连接，所述集成探头(103)内设置有卤素灯光源(201)和准直镜头(202)。
2.如权利要求1所述的一种基于光谱识别技术的放顶煤装置，其特征在于，所述分叉光纤(203)采用“Y”形光纤，光纤合并端与所述集成探头(103)上几何中心所嵌入的所述准直镜头(202)连接，分叉光纤(203)支端分别连接所述激光指示光源(204)和所述光谱仪(207)；所述激光指示光源(204)能够对所述准直镜头(202)所采集的范围进行指示以及对所述集成探头(103)安装倾斜角度进行协助调节。
3.如权利要求1所述的一种基于光谱识别技术的放顶煤装置，其特征在于，所述激光指示光源(204)、嵌入式工业计算机(206)以及光谱仪(207)封装在一起。
4.一种如权利要求1所述的基于光谱识别技术的放顶煤装置的使用方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
a.将集成探头(103)安装在液压支架(101)下部暨后部刮板机(104)斜上方，同时保证集成探头的安装位置不会对尾梁的摆动产生干涉；
b.主机系统(102)安装于液压支架(101)顶梁下部的控制箱侧面；以便与液压支架控制模块(205)连接；
c.将各个设备进行连接，确保能正常工作并处于工作状态；
d.调节集成探头(103)的倾斜角度，打开卤素灯光源(201)照射后部刮板机(104)上的运动煤矸，使卤素灯光源(201)照射在后部刮板机(104)中间位置；
e.放煤开始后，顶煤(105)、夹矸(107)在液压支架(101)尾梁的摆动下滑落到后部刮板机(104)上，位于后部刮板机(104)斜上方的集成探头(103)中的准直镜头(202)，在卤素灯光源(201)的辅助下，采集后部刮板机(104)上运动煤或矸的反射光信号，并通过“Y”形光纤中分支端，将采集的反射光信号传输到光谱仪(207)，利用嵌入式工业计算机(206)对光谱仪(207)中的光谱数据进行分析，通过与嵌入式工业计算机(206)内数据库中的光谱数据进行模式匹配，对后部刮板机(104)上经过准直镜头(202)视场的煤或矸进行定性分析，在嵌入式工业计算机(207)中将煤矸种类赋值为：煤＝0，矸＝1；
f.通过煤矸的不断放出，后部刮板机(104)上不断进行着煤和夹矸的交替，在嵌入式工业计算机(206)中进行0与1数值的累加，当0+1+0+1+0+1……＝n时，则意味着放煤结束，n代表该放煤工作面的平均夹矸层数，嵌入式工业计算机(206)发出指令通过液压支架控制模块(205)控制液压支架(101)放煤口的关闭。
5.一种如权利要求4所述的基于光谱识别技术的放顶煤装置的使用方法，其特征在于，在嵌入式工业计算机(206)中将顶板岩石(106)放落到后部刮板机(104)上作为“急停”信号，利用集成探头(103)采集的光谱数据与数据库中顶板岩石进行模式匹配，进而对顶板岩石(106)是否垮落进行实时监测。
CN201911335798.4A 2019-12-23 2019-12-23 一种基于光谱识别技术的放顶煤装置及其使用方法 Active CN110924946B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911335798.4A CN110924946B (zh) 2019-12-23 2019-12-23 一种基于光谱识别技术的放顶煤装置及其使用方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911335798.4A CN110924946B (zh) 2019-12-23 2019-12-23 一种基于光谱识别技术的放顶煤装置及其使用方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110924946A true CN110924946A (zh) 2020-03-27
CN110924946B CN110924946B (zh) 2024-05-14

Family

ID=69860650

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911335798.4A Active CN110924946B (zh) 2019-12-23 2019-12-23 一种基于光谱识别技术的放顶煤装置及其使用方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110924946B (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111982838A (zh) * 2020-08-25 2020-11-24 吉林大学 一种基于高光谱的煤岩识别检测方法
CN112465063A (zh) * 2020-12-11 2021-03-09 中国矿业大学 一种基于多传感信息融合的放顶煤过程中煤矸识别方法
CN112764051A (zh) * 2020-11-27 2021-05-07 北京佳力诚义科技有限公司 一种激光雷达结合振动信号的智能矿石识别方法和装置
CN115165847A (zh) * 2022-07-07 2022-10-11 中煤科工集团上海有限公司 煤岩光谱感知装置及包括其的采煤机

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101798927A (zh) * 2010-04-01 2010-08-11 中国矿业大学 近红外线光谱识别煤矸及含矸量控制方法
CN102636502A (zh) * 2012-05-02 2012-08-15 中国矿业大学 一种基于γ射线的煤矸识别的方法
CN102635381A (zh) * 2012-05-02 2012-08-15 中国矿业大学 一种基于自然射线测量煤矸混合物中矸石量的方法
CN110132854A (zh) * 2019-04-25 2019-08-16 中国矿业大学 针对动态煤矸识别的角位移光谱装置
CN211777422U (zh) * 2019-12-23 2020-10-27 中国矿业大学 一种基于光谱识别技术的放顶煤装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101798927A (zh) * 2010-04-01 2010-08-11 中国矿业大学 近红外线光谱识别煤矸及含矸量控制方法
CN102636502A (zh) * 2012-05-02 2012-08-15 中国矿业大学 一种基于γ射线的煤矸识别的方法
CN102635381A (zh) * 2012-05-02 2012-08-15 中国矿业大学 一种基于自然射线测量煤矸混合物中矸石量的方法
CN110132854A (zh) * 2019-04-25 2019-08-16 中国矿业大学 针对动态煤矸识别的角位移光谱装置
CN211777422U (zh) * 2019-12-23 2020-10-27 中国矿业大学 一种基于光谱识别技术的放顶煤装置

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111982838A (zh) * 2020-08-25 2020-11-24 吉林大学 一种基于高光谱的煤岩识别检测方法
CN112764051A (zh) * 2020-11-27 2021-05-07 北京佳力诚义科技有限公司 一种激光雷达结合振动信号的智能矿石识别方法和装置
CN112465063A (zh) * 2020-12-11 2021-03-09 中国矿业大学 一种基于多传感信息融合的放顶煤过程中煤矸识别方法
WO2022121139A1 (zh) * 2020-12-11 2022-06-16 中国矿业大学 一种基于多传感信息融合的放顶煤过程中煤矸识别方法
CN115165847A (zh) * 2022-07-07 2022-10-11 中煤科工集团上海有限公司 煤岩光谱感知装置及包括其的采煤机

Also Published As

Publication number Publication date
CN110924946B (zh) 2024-05-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110924946A (zh) 一种基于光谱识别技术的放顶煤装置及其使用方法
CN112465063B (zh) 一种基于多传感信息融合的放顶煤过程中煤矸识别方法
CN211777422U (zh) 一种基于光谱识别技术的放顶煤装置
CN101400965B (zh) 通过图像处理测量电车电线的磨损的装置
WO2017197876A1 (zh) 一种刮板输送机链轮轮齿磨损监测装置和方法
CN206034212U (zh) 一种铁路轨道弹条扣件状态自动检测装置
CN107816975B (zh) 悬挂式空铁轨道梁桥自动检测系统
CN104515471A (zh) 一种钢板测长的方法
CN203011344U (zh) 公路边坡表面位移远程自动监测装置
CN102505711A (zh) 一种监测沉管隧道基础施工管段位移的系统及方法
CN104074548B (zh) 一种激光指向仪偏移实时监测装置及监测方法
CN111912857A (zh) 一种引水隧洞爬绳检测机器人及其检测方法
AU2012369561B2 (en) Method of assessing dust controls in mining
CN107860691B (zh) 一种基于机器视觉技术的激光矿井煤尘遥测方法
CN112145232A (zh) 一种基于多源信息融合的放煤设备与控制方法
JPH1096694A (ja) 路面状態判別装置およびこの装置が搭載された車輌、ならびにこの装置を用いた路面情報管理システム
CN112147457A (zh) 一种基于Hilbert-Huang变换的地下综合管廊电缆故障检测定位系统及方法
CN216170994U (zh) 掘进机智能化综合治理系统
RU2374444C2 (ru) Способ эксплуатации добычной машины
CN201503423U (zh) 一种实时监测混凝土结构动态稳定性的装置
CN205003744U (zh) 料流检测装置
JPH10288549A (ja) 照明ライトの高速度明暗判別測定装置
CN117291222B (zh) 一种井下钻杆计数方法、监测设备及存储介质
CN110594184A (zh) 一种隧道吊装风机的安全监测装置及方法
CN208999577U (zh) 一种槽型轨清扫车异物检测装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant