[發明專利]一種基于多傳感信息融合的放頂煤過程中煤矸識別方法

有效

• 申請號: 202011439494.5
• 申請日: 2020-12-11
• 公開（公告）號: CN112465063B
• 公開（公告）日: 2023-05-23
• 發明（設計）人: 司壘;李嘉豪;王忠賓;譚超;閆海峰;劉送永;江紅祥;趙世豪;張海波;邢峰
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: G06F18/2411
• 分類號: G06F18/2411;G06F18/214;G06F18/25;G06N3/0499;G06N3/084
• 代理公司: 北京淮海知識產權代理事務所(普通合伙) 32205
• 代理人: 周淑淑

一種基于多傳感信息融合的放頂煤過程中煤矸識別方法，通過BP神經網絡和支持向量機分別對特征篩選后的振動信號和聲音信號進行學習，獲得訓練好的BP神經網絡分類模型和支持向量機分類模型，進而實現對煤矸撞擊放頂煤液壓支架尾梁的產生的振動信號和聲音信號進行準確高效的識別分類；D?S證據將BP神經網絡分類模型和支持向量機分類模型獲取的分類結果進行決策級融合，進而提高煤矸識別的準確性和可信度。光譜識別裝置能夠實時對刮板機上的煤矸監測，是控制放頂煤口開閉的重要依據；由于設置兩種識別途徑，進一步提高煤矸識別精度，且本發明的煤矸識別方法不僅能適應能見度較好的工況，也能適應能見度較低的工況。

技術領域

本發明涉及一種煤矸識別方法，具體是一種基于多傳感信息融合的放頂煤過程中煤矸識別方法，屬于煤矸識別技術領域。

背景技術

在我國，特厚煤層儲量豐富且主要采用綜放開采方法，實現特厚煤層安全高效開采對保障我國煤炭持續供應意義重大。目前綜放開采仍采用人工放煤方式，由于采煤工作面灰塵大，條件惡劣，經常帶來現場操作工人安全問題，且通過人工很難準確判斷頂煤放落程度，不可避免地導致放煤過程的過放狀況和欠放狀況。過放狀況會將頂板矸石大量放出而造成煤質下降、運輸洗選成本增加；欠放狀況會丟失煤炭，而造成回收率降低。因此，迫切需要實現放煤工序的自動化，而煤矸識別是必須要實現的關鍵技術。

目前研究的煤矸識別方法多為被動識別，即根據煤、矸石既有的化學成分、物理特性、外觀色澤等差別進行識別，由于井下綜放工作面工作環境惡劣，能見度低，以及外部環境和設備的嚴重干擾，導致以往的煤矸識別方法在現場取得的實驗效果不理想，因此，需要探索新的可靠的煤矸自動識別方法。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于多傳感信息融合的放頂煤過程中煤矸識別方法，能夠解決工作面多粉塵、潮濕、昏暗等惡劣環境導致的煤矸人工識別精度不高的問題，使工人遠離液壓支架操作區域，降低工人勞動強度。

為了實現上述目的，本發明提供一種基于多傳感信息融合的放頂煤過程中煤矸識別方法，包括以下步驟：

步驟一：安裝煤矸識別裝置和光譜識別裝置，將煤矸識別裝置安裝在液壓支架尾梁處，該煤矸識別裝置包括礦用本安殼體和安裝在本安殼體內的音頻傳感器、振動傳感器、信號采集器、微型計算機以及本安型電源，音頻傳感器、振動傳感器分別與信號采集器的信號輸入端連接，信號采集器將采集到的信號通過網線傳輸至微型計算機進行處理和分析，微型計算機與液壓支架控制器相連，液壓支架控制器根據將微型計算機輸出的煤矸識別結果做出相應的控制動作，液壓支架控制器的信號輸出端連接信號采集器，當液壓支架控制器發出放煤控制指令時，信號采集器和微型計算機才開始進行信號采集和處理工作，從而降低能耗、延長裝置使用壽命，本安型電源為微型計算機供電；

光譜識別裝置包括安裝在液壓支架下部及后部刮板機斜上方的集成探頭，集成探頭內設置有鹵素燈光源和準直鏡頭，集成探頭的信號輸出端通過分叉光纖分別連接激光指示光源、光譜儀的信號輸入端，光譜儀的信號輸出端連接微型計算機；

步驟二：煤矸識別裝置的識別方法為：

①在液壓支架自動放煤前，先通過人工控制放煤的啟停動作，時間記為T₁，利用音頻傳感器、振動傳感器和信號采集器采集相應的聲音信號和振動信號，并將采集的信號傳輸至微型計算機進行處理和存儲；

②微型計算機對放煤或放矸產生的聲音信號和振動信號進行標記，若是放煤，則記為1，若是放矸，則記為0，同時將標記好的聲音信號或振動信號每隔1s記為1個樣本，并分別對采樣時間為1秒的聲音信號和振動信號進行信號分解、特征提取和特征篩選；