[實用新型]一種基于圖像灰度共生矩陣的煤巖識別系統

有效

• 申請號: 201120472002.2
• 申請日: 2011-11-24
• 公開（公告）號: CN202453906U
• 公開（公告）日: 2012-09-26
• 發明（設計）人: 孫繼平;蘇波
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學(北京)
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06K9/20;G06K9/46
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及一種基于圖像灰度共生矩陣的煤巖識別系統，用于識別煤炭生產過程中的煤和巖，屬于圖像識別技術領域。?

背景技術

煤巖識別即采用一種方法自動識別出煤巖對象為煤還是巖。在煤炭生產過程中，煤巖識別技術可廣泛應用于滾筒采煤、掘進、放頂煤開采、原煤選矸等生產環節，對于減少采掘工作面作業人員、減輕工人勞動強度、改善作業環境、實現煤礦安全高效生產具有重要意義?

目前，煤礦生產中的煤巖識別任務大部分采用人工操作完成，即工人憑借經驗，通過目視和聽噪音等方式來判斷，隨機性大，誤判率高。例如在采煤機滾筒高度調節中，由于采煤工作面能見度低、噪聲大，采煤機司機很難準確判斷采煤機滾筒當前的截割對象是煤還是巖，導致滾筒難免會截割到頂、底板巖石，由此造成一系列問題：①大量崩落的巖石混入原煤中，造成煤質下降和運輸量增大；②增大了采煤機司機的勞動強度和危險性；③加劇截齒磨損，縮短截齒壽命；④截割堅硬頂底板可能會產生火花，對于高瓦斯礦極易引起瓦斯爆炸，形成惡性事故；⑤滾筒位置調節不當還可能造成頂底板煤剩留不均勻，降低回采率，同時頂底板表面不平整會使液壓支架和刮板運輸機推移困難，降低生產效率。?

世界各主要產煤國都十分重視煤巖識別方法的研究，提出了自然γ射線探測法、雷達探測法、應力截齒法、紅外探測法、有功功率監測法、震動檢測法、聲音檢測法、粉塵檢測法、記憶截割法等20多種識別傳感機理。目前，較為成熟的技術有自然γ射線探測法和記憶截割法，已經應用到采煤機上。自然γ射線探測法對頁巖頂板有較好的適應性，而對于砂巖頂板則適應性極差，在中國僅有20％左右的礦井適宜采用自然γ射線探測法。記憶截割法適合于地質條件好、煤層比較平整的礦井，而且必須通過采煤機司機的手動操作來調整工作參數，應用效果存在一定的局限性。?

中國專利申請號201010160335.1，公開日2010.9.22，公開了一種掘進機煤巖識別自動截割控制方法與系統，該方法根據掘進機截割頭的受力狀況、截割電機和回轉油缸的參數來計算當前截割位置處礦巖的普氏系數，與標準普氏系數比較后判斷礦巖類型為煤或者巖。?

中國專利申請號201010251520.1，公開日2010.12.22，公開了一種煤巖界面識別方法、識別系統及識別探頭，通過將能夠穿透煤層而不能穿透巖層的特定能級的高壓水射流向巷道上方的煤層噴射，并實時感知被煤層或巖層反射的反射流對噴嘴形成的不同作用力，據此判?斷采煤機滾筒截齒上端與煤巖界面的距離。?

目前的煤巖識別系統存在以下問題：①需要在現有設備上加裝各類傳感器獲取信息，導致裝置結構復雜，成本高。②采煤機滾筒、掘進機等設備在生產過程中受力復雜、振動劇烈、磨損嚴重、粉塵大，傳感器部署比較困難，容易導致機械構件、傳感器和電氣線路受到損壞，裝置可靠性差。③對于不同類型機械設備，傳感器的最佳類型和信號拾取點的選擇存在較大區別，需要進行個性化定制，系統的適應性差。?

發明內容

為了克服現有煤巖識別系統存在的不足，本實用新型公開了一種基于圖像灰度共生矩陣的煤巖識別系統，能夠實時、自動地識別出當前煤巖對象的是煤還是巖，為自動化采掘、自動化放煤、自動化選矸等生產過程提供可靠的煤巖識別信息。?

本實用新型所述的煤巖識別系統包括光源模塊、成像模塊和處理模塊；所述光源模塊用于照射煤巖對象；所述成像模塊用于采集煤巖的圖像；所述處理模塊用于完成煤巖識別任務。?

所述光源模塊是由多組LED陣列組成的高亮度環形白光照明燈，LED陣列點亮的數量由處理模塊控制，為采集煤巖圖像提供合適的照明。所述成像模塊是一個電荷耦合器件(CCD)相機，具有自動調焦和自動調節曝光功能，其采集動作由處理模塊觸發。所述處理模塊負責光源調節、圖像采集、圖像處理和煤巖分類識別任務；處理模塊通過通信接口與上位機通信，可接受上位機控制指令和向上位機傳送識別結果。?

本實用新型的有益效果是，系統結構簡單、易于部署、適應性強、識別率高，能夠實時識別出當前煤巖對象的類型，為自動化采掘、自動化放煤、自動化選矸等生產過程提供可靠的煤巖識別信息。?

附圖說明

下面結合附圖和具體實施方式對本實用新型作進一步的詳細描述。?

圖1是煤巖識別系統的結構框圖；?

圖2是煤巖識別系統處理模塊的結構框圖；?

圖3是煤巖識別系統工作流程圖；?

圖4是灰度共生矩陣的提取流程圖；?

圖5是煤巖類型識別決策流程圖。?