[發(fā)明專利]基于5G和紅外熱成像的煤巖識(shí)別自動(dòng)調(diào)高滾筒采煤機(jī)

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• 申請日: 2020-11-18
• 公開（公告）號: CN112228059A
• 公開（公告）日: 2021-01-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 龔爽;周磊;王震;王文;神文龍;王春
• 申請（專利權(quán)）人: 河南理工大學(xué)
• 主分類號: E21C25/06
• 分類號: E21C25/06;E21C35/24;E21C31/08;G01J5/10;H04L29/08;H04N7/18;H04N5/33
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• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明公開了一種基于5G和紅外熱成像的煤巖識(shí)別自動(dòng)調(diào)高滾筒采煤機(jī)，包括采煤機(jī)滾筒、搖臂、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、防爆外殼、紅外熱成像采集系統(tǒng)、5G通信系統(tǒng)、遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)、微處理器，紅外熱成像采集系統(tǒng)由黑體、紅外熱成像儀組成，5G通信系統(tǒng)由光纖、CPE終端、云存儲(chǔ)組成，遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)由顯示器和圖像分析軟件組成。依據(jù)煤、巖表面發(fā)射率的差異，利用5G通信系統(tǒng)將紅外熱成像采集系統(tǒng)生成的數(shù)字信號實(shí)時(shí)傳送至遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，通過生成的煤巖界面紅外熱圖像，計(jì)算出煤巖界面溫度，控制采煤機(jī)截割區(qū)域處于頂?shù)装逯g，并在煤層開采后實(shí)時(shí)反演采區(qū)三維煤巖地質(zhì)空間分布圖，達(dá)到自動(dòng)調(diào)高、科學(xué)預(yù)測、安全開采及提高機(jī)采率降低夾矸率的目的。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于5G和紅外熱成像的煤巖識(shí)別自動(dòng)調(diào)高滾筒采煤機(jī)。

背景技術(shù)

煤炭在我國一次能源結(jié)構(gòu)中依然占比很大，未來長期一段時(shí)間內(nèi)煤炭依然占主體地位。隨著先進(jìn)工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)的飛速發(fā)展，煤炭的開采技術(shù)也逐漸從機(jī)械化向自動(dòng)化方向發(fā)展。然而由于井下開采環(huán)境的復(fù)雜性，以煤巖識(shí)別自動(dòng)調(diào)高的智能開采技術(shù)仍然尚未得到突破。

采煤機(jī)的自動(dòng)化主要包括兩部分：牽引速度和滾筒切割高度的自動(dòng)控制。目前國內(nèi)外絕大多數(shù)采煤機(jī)牽引速度都已基本實(shí)現(xiàn)了手動(dòng)和自動(dòng)控制，而采煤機(jī)滾筒高度的控制，除國外極少數(shù)的采煤機(jī)采用記憶割煤模式進(jìn)行高度控制外，大部分是靠人工干預(yù)，既費(fèi)時(shí)又費(fèi)力。在復(fù)雜的礦井環(huán)境中操作人員難以及時(shí)準(zhǔn)確判斷采煤機(jī)的截割狀態(tài)。如若在狹窄的綜采工作面內(nèi)，操作人員更加難以及時(shí)調(diào)節(jié)滾筒的高度，因此采煤機(jī)在工作過程中經(jīng)常會(huì)截割到頂?shù)装鍘r石。采煤機(jī)連續(xù)截割巖石的過程中不僅會(huì)造成滾筒截齒磨損而且還會(huì)造成原煤質(zhì)量下降；特別對于那些高瓦斯礦井，在截割巖石的過程中產(chǎn)生的熱量極易引起瓦斯爆炸，造成重大人身安全事故；同時(shí)滾筒位置調(diào)節(jié)不當(dāng)還可能造成頂?shù)酌菏Ａ暨^厚，降低回采率。而煤巖識(shí)別自動(dòng)調(diào)高技術(shù)不僅可以實(shí)現(xiàn)無人化開采，而且還可以提高機(jī)采率降低夾矸率。

因此，如何改進(jìn)傳統(tǒng)的滾筒采煤機(jī)以實(shí)現(xiàn)采煤工作的煤巖識(shí)別和自動(dòng)調(diào)高成為重要的研究內(nèi)容。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明：為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種基于5G和紅外熱成像的煤巖識(shí)別自動(dòng)調(diào)高滾筒采煤機(jī)。通過對紅外熱成像采集系統(tǒng)生成的數(shù)字信號的提取和降噪處理，利用5G通信系統(tǒng)低延時(shí)性，可實(shí)時(shí)控制采煤機(jī)滾筒的高度。

技術(shù)方案：為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種基于5G和紅外熱成像的煤巖識(shí)別自動(dòng)調(diào)高滾筒采煤機(jī)，包括采煤機(jī)滾筒、搖臂、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、防爆外殼、紅外熱成像采集系統(tǒng)、5G通信系統(tǒng)、遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)、微處理器，紅外熱成像采集系統(tǒng)由黑體、紅外熱成像儀組成，5G通信系統(tǒng)由光纖、CPE終端、云存儲(chǔ)組成，遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)由顯示器和圖像分析軟件組成；采煤機(jī)滾筒截割待采煤壁時(shí)，由防爆外殼保護(hù)的紅外熱成像采集系統(tǒng)通過黑體和紅外熱成像儀，將煤巖界面的物理信息經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)，熱釋電傳感器處理生成的圖像信號，再經(jīng)放大器，模數(shù)轉(zhuǎn)換后生成數(shù)字信號。5G通信系統(tǒng)利用光纖，CPE終端、云存儲(chǔ)，將數(shù)字信號實(shí)時(shí)傳送至遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行圖像生成和煤巖界面溫度計(jì)算。接著遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)將處理過的信號由5G通信系統(tǒng)實(shí)時(shí)傳送至微處理器，最終微處理器基于小波變換原理將信號傳輸至驅(qū)動(dòng)電機(jī)，達(dá)到自動(dòng)調(diào)高、科學(xué)預(yù)測、安全開采及提高機(jī)采率降低夾矸率的目的。

優(yōu)選的，所述紅外熱成像采集系統(tǒng)、5G通信系統(tǒng)、遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)、微處理器通過光纖連接。

優(yōu)選的，所述微處理器基于小波變換原理對信號進(jìn)行信息提取、降噪處理與分析。

有益效果：本發(fā)明提供的基于5G和紅外熱成像的煤巖識(shí)別自動(dòng)調(diào)高滾筒采煤機(jī)，依據(jù)煤、巖表面發(fā)射率的差異，利用5G通信系統(tǒng)將紅外熱成像采集系統(tǒng)生成的數(shù)字信號實(shí)時(shí)傳送至遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，通過生成的煤巖界面紅外熱圖像，計(jì)算出煤巖界面溫度，控制采煤機(jī)截割區(qū)域處于頂?shù)装逯g，并在煤層開采后實(shí)時(shí)反演采區(qū)三維煤巖地質(zhì)空間分布圖，達(dá)到自動(dòng)調(diào)高、科學(xué)預(yù)測、安全開采及提高機(jī)采率降低夾矸率的目的。

附圖說明