[發(fā)明專利]一種基于大數(shù)據(jù)庫辨識的煤質(zhì)特性分析方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610065879.7
• 申請日: 2016-01-29
• 公開（公告）號: CN105718749B
• 公開（公告）日: 2018-08-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王哲;袁廷璧;侯宗余;李政;倪維斗
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號: G01N21/71
• 分類號: G01N21/71
• 代理公司: 北京鴻元知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11327
• 代理人: 邸更巖

1.一種基于大數(shù)據(jù)庫辨識的煤質(zhì)特性分析方法，其特征在于該方法包括如下步驟：

1)首先使用各種特性已知的n種煤炭樣品作為定標(biāo)樣品，利用激光誘導(dǎo)擊穿光譜系統(tǒng)，對每種定標(biāo)樣品采用不同的實驗條件分別進(jìn)行檢測：設(shè)置激光波長為λ，激光能量為A，延遲時間為B，激光聚焦的斑點直徑為C，其中,λ包括1064nm、532nm、266nm、193nm；90mJ≤A≤150mJ，0.5μs≤B≤3μs；100μm≤C≤1000μm；多次改變λ、A、B和C中至少一種參數(shù)的值，共得到p種設(shè)置；

2)對于p種設(shè)置中任一種設(shè)置下每種定標(biāo)樣品重復(fù)擊打t次，得到n種定標(biāo)樣品的t×n個特征光譜，從每個特征光譜中得到定標(biāo)樣品內(nèi)各種元素的特征譜線強(qiáng)度矩陣；

對第j種定標(biāo)樣品得到特征光譜的譜線強(qiáng)度矩陣：

其中，表示第j種定標(biāo)樣品中第i種元素的第l條特征譜線對應(yīng)的譜線強(qiáng)度，

i＝1,2,…,k；j＝1,2,…,n；l＝1,2,…,m；

k為元素的種數(shù)；n為定標(biāo)樣品的種數(shù)；m為某種元素對應(yīng)的特征譜線的數(shù)目；

對于p種設(shè)置中任一種設(shè)置下的任意由t次重復(fù)擊打得到的特征光譜得到t個計算t個的均值和方差，得到均值矩陣和方差矩陣F^j：

其中，表示t個的均值，表示t個的方差；

3)重復(fù)步驟2)，得到包含p種設(shè)置下n種定標(biāo)樣品的t×n×p個特征光譜的特征光譜大數(shù)據(jù)庫；特征光譜大數(shù)據(jù)庫中包含的n種定標(biāo)樣品稱為定標(biāo)樣品庫；

4)以各種特性已知的n種定標(biāo)樣品中某一種特性作為目標(biāo)特性，在p種設(shè)置中每一種設(shè)置下，利用多變量定標(biāo)的方法對定標(biāo)樣品的目標(biāo)特性分別建立定標(biāo)模型；定標(biāo)模型的表達(dá)式如下：

其中，I_i×l表示第i種元素的第l條特征譜線對應(yīng)的譜線強(qiáng)度，d_i×l、b為通過多變量定標(biāo)方法擬合確定的常數(shù)；

5)以各種特性未知的一種煤炭樣品為待測樣品，首先使用激光誘導(dǎo)擊穿光譜系統(tǒng)在p種設(shè)置下檢測待測樣品，對于p種設(shè)置中任一種設(shè)置下的待測樣品的任意特征譜線的譜線強(qiáng)度由s次重復(fù)擊打得到的特征光譜得到s個計算s個的均值和方差，得到待測樣品的均值矩陣和方差矩陣F^x：

其中，表示s個的均值；表示s個的方差；

令：

對于每一條特征譜線的譜線強(qiáng)度均值都可以計算得到一個z值；針對不同的選擇不同的閾值z₀，2≤z₀≤4；若所有的特征譜線都滿足z＜z₀，則認(rèn)為在當(dāng)前設(shè)置下，待測樣品與定標(biāo)樣品庫中第j種樣品的特征光譜沒有顯著差異；

6)重復(fù)步驟5)，在p種設(shè)置下，檢驗待測樣品與定標(biāo)樣品庫中任一種定標(biāo)樣品的特征光譜之間的差異性，若在p種設(shè)置下，待測樣品與定標(biāo)樣品庫中第j種樣品的特征光譜都沒有顯著差異，則最終確定待測樣品和定標(biāo)樣品庫中第j種樣品是同一種樣品；直接得到待測樣品的目標(biāo)特性的值，否則利用步驟4)中的定標(biāo)模型計算目標(biāo)特性的值。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于大數(shù)據(jù)庫辨識的煤質(zhì)特性分析方法，其特征在于：t≥50；s≥50。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于大數(shù)據(jù)庫辨識的煤質(zhì)特性分析方法，其特征在于：所述煤炭樣品的各種特性包括各種元素含量以及揮發(fā)分含量、發(fā)熱量、水分含量、灰分含量和灰熔點。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于大數(shù)據(jù)庫辨識的煤質(zhì)特性分析方法，其特征在于：所述煤炭樣品包括粉末樣品和壓制成型的樣品。