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煤矿智能化开采煤岩识别技术综述 被引量：49
1
作者 张强 张润鑫 +3 位作者 刘峻铭 王聪 张赫哲 田莹 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2022年第2期1-26,共26页
加快煤炭产业链的智能化发展是当前环境下保证煤炭稳定供给的重心,而煤岩识别是实现煤矿智能化建设,提高煤层探测、智能开采、快速分选精度和效率的关键技术,因此,开展了煤岩高效识别技术方法的综述研究。首先根据使用工况不同,将煤岩... 加快煤炭产业链的智能化发展是当前环境下保证煤炭稳定供给的重心,而煤岩识别是实现煤矿智能化建设,提高煤层探测、智能开采、快速分选精度和效率的关键技术,因此,开展了煤岩高效识别技术方法的综述研究。首先根据使用工况不同,将煤岩识别统筹为接触式识别与非接触式识别,根据技术类别将现有识别技术归类为过程信号监测、红外热成像、图像特征、反射光谱、超声波探测、电磁波探测,从识别机理和技术原理方面进行了详细的介绍,并列举了典型特征下的煤岩差异。其次综合阐述了各种识别技术的研究现状,总结出工程实际中的煤岩识别技术应用现状;从理论技术研究、工况环境影响、煤岩特征3方面建立了不同识别技术的局限度评价表,超声波、电磁波探测技术局限度最低,红外成像识别技术局限度最高,其中工况环境对红外成像识别局限最明显,煤岩特征对反射光谱识别和过程信号监测识别局限最明显。基于上述局限度,对未来煤岩识别的研究重点提出4点建议:煤岩特征信息的深层挖掘,复杂多变环境的影响机理研究,物理属性相近的煤岩识别新方法,综合地质条件的煤岩识别方法适用性研究,为我国煤岩识别技术发展、煤矿智能化建设提供理论指导。 展开更多
关键词 煤岩识别 信号监测 红外成像 图像特征 反射光谱 电磁波 超声波
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基于小波的煤岩图像特征抽取与识别 被引量：45
2
作者 孙继平 佘杰 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第10期1900-1904,共5页
针对目前采掘工作面是事故易发多发地带和煤岩界面的识别基本由人工来完成的现状,为了减少人员伤亡以及实现采矿自动化,研究了煤岩的自动识别技术。介绍了煤岩图像识别基础和小波变换原理,讨论了小波函数以及滤波长度、分解尺度的设置情... 针对目前采掘工作面是事故易发多发地带和煤岩界面的识别基本由人工来完成的现状,为了减少人员伤亡以及实现采矿自动化,研究了煤岩的自动识别技术。介绍了煤岩图像识别基础和小波变换原理,讨论了小波函数以及滤波长度、分解尺度的设置情况,提出利用Daubechies小波对煤岩图像进行分解,构造相应的纹理导向度,获得特征值参数表,最后通过Minkowski距离计算公式,得到待测样品与煤岩样品的空间距离,根据距离大小来实现对待测样品的识别。结果表明:该方法通过小波分解再抽取相应的特征值充分表达了煤岩图像的纹理特征信息,而且能成功识别煤岩图像获得了比其他分解方法更高的识别准确率。研究结果可为煤岩界面的自动识别提供理论参考,提供了新的思路。 展开更多
关键词 煤岩 图像 小波 特征抽取 识别
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煤矿综采工作面无人化开采技术研究 被引量：43
3
作者 索智文 《工矿自动化》 北大核心 2017年第1期22-26,共5页
分析了综采工作面自动化发展现状,对采煤机记忆割煤、支架跟机自动化、煤岩识别等技术的应用情况及存在问题进行了分析,并提出了综采工作面高速传输无线网络建设、标准化数据传输、采煤机模糊判断和自适应割煤、支架高级跟机自动化、工... 分析了综采工作面自动化发展现状,对采煤机记忆割煤、支架跟机自动化、煤岩识别等技术的应用情况及存在问题进行了分析,并提出了综采工作面高速传输无线网络建设、标准化数据传输、采煤机模糊判断和自适应割煤、支架高级跟机自动化、工作面实景成像、工作面自动校直等技术的实现途径。 展开更多
关键词 煤炭开采 综采工作面 无人开采 煤岩识别 记忆割煤 支架跟机自动化
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煤岩界面自动识别技术发展现状及其趋势 被引量：33
4
作者 吴婕萍 李国辉 《工矿自动化》 北大核心 2015年第12期44-49,共6页
从识别精度、识别速度、适用范围等出发,分析了煤岩界面自动识别技术常用的特征类型,阐述了各种非接触式和接触式煤岩界面自动识别技术的发展现状、特点以及仍需解决的问题,指出了煤岩界面自动识别技术的发展趋势,为进一步研究提供了新... 从识别精度、识别速度、适用范围等出发,分析了煤岩界面自动识别技术常用的特征类型,阐述了各种非接触式和接触式煤岩界面自动识别技术的发展现状、特点以及仍需解决的问题,指出了煤岩界面自动识别技术的发展趋势,为进一步研究提供了新的思路。 展开更多
关键词 煤矿开采 无人工作面 煤岩界面 自动识别
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无人工作面智能化采煤机监控系统的研发 被引量：31
5
作者 马洪礼 司凯文 吕东跃 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2014年第9期67-71,共5页
为实现采煤机在各监测点数据的准确采集、智能分析和有效控制,进行了具有自主控制与监测系统的智能化采煤机的研究。以MG250/595-WD电牵引采煤机的智能控制与监控系统为研究对象,运用采煤机滚筒接触到不同煤层时截割电动机负载及滚筒调... 为实现采煤机在各监测点数据的准确采集、智能分析和有效控制,进行了具有自主控制与监测系统的智能化采煤机的研究。以MG250/595-WD电牵引采煤机的智能控制与监控系统为研究对象,运用采煤机滚筒接触到不同煤层时截割电动机负载及滚筒调高油缸前后腔压力变化的新型煤岩识别技术、记忆切割技术以及井下数据传输技术等,最终实现采煤机手动控制、自主控制、上位机远程控制3种控制工作模式以及相关工作参数的实时监测。采煤机及其配套监控系统在古书院矿152304工作面试验期间,累计采煤30万t,煤岩识别准确率达到80%,有效提高了煤矿生产的安全系数、割煤效率以及自动化程度。 展开更多
关键词 无人工作面 煤岩识别 监测控制 智能化采煤机
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基于采煤机摇臂惰轮轴受力分析的综合煤岩识别方法 被引量：30
6
作者 田立勇 毛君 王启铭 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第3期782-787,共6页
提高采煤自动化、无人化程度的关键在于提高采煤机对煤炭和岩石的识别能力,在记忆截割的基础上,采用灰色预测理论,提出了1种基于滚筒采煤机摇臂惰轮轴受力分析的综合煤岩识别方法,通过实时检测采煤机在截割不同介质时的惰轮轴受力,并根... 提高采煤自动化、无人化程度的关键在于提高采煤机对煤炭和岩石的识别能力,在记忆截割的基础上,采用灰色预测理论,提出了1种基于滚筒采煤机摇臂惰轮轴受力分析的综合煤岩识别方法,通过实时检测采煤机在截割不同介质时的惰轮轴受力,并根据惰轮轴受力建立采煤机截割路线智能预测系统,实时修正截割路线,提高了采煤机的追踪适应能力。该方法在中煤张家口煤机厂实验平台上进行截割实验验证,结果表明:采煤机割岩时受力比割煤时平均受力大19.45%,能够很好的对煤岩界面进行识别。 展开更多
关键词 采煤机 惰轮轴 记忆截割 灰色预测理论 煤岩识别
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基于红外热像检测的截齿煤岩截割特性与闪温分析 被引量：30
7
作者 张强 王海舰 +1 位作者 王兆 闻学震 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第5期686-692,共7页
为实现采煤机截割过程中煤岩界面的精确动态识别,对采煤机截齿截割煤岩过程中的红外热像特性以及瞬态闪温差异进行研究,建立采煤机截齿煤岩截割试验台,分析得到截齿截割煤、岩过程中的温度演化规律及闪温特征。研究结果表明,截齿截割煤... 为实现采煤机截割过程中煤岩界面的精确动态识别,对采煤机截齿截割煤岩过程中的红外热像特性以及瞬态闪温差异进行研究,建立采煤机截齿煤岩截割试验台,分析得到截齿截割煤、岩过程中的温度演化规律及闪温特征。研究结果表明,截齿截割煤、岩过程中在齿尖一侧均产生突兀的点状闪温区,截岩时高温区范围与闪温瞬态峰值明显大于截煤过程,其二者峰值差与采煤机牵引速度及滚筒转速成正比,且煤岩硬度差异越大,截齿温度场峰值差越明显。研究结果为实现煤岩界面动态识别提供了重要的理论及数值依据。 展开更多
关键词 传感器应用 截齿 红外热像 自供电闪温 煤岩识别 峰值
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基于主动红外激励的煤岩界面识别 被引量：24
8
作者 张强 孙绍安 +2 位作者 张坤 张旭 郭桐 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第9期3363-3370,共8页
针对综采工作面采煤机智能化截割时存在的煤岩识别精度低等问题,采用红外热像技术,建立了煤岩界面检测实验台。利用煤粉、水泥、沙子、黏合剂等材料分别浇筑全煤、全岩和煤岩混合3种试件,在单光源9 kLux的激励强度下,开展煤岩界面识别... 针对综采工作面采煤机智能化截割时存在的煤岩识别精度低等问题,采用红外热像技术,建立了煤岩界面检测实验台。利用煤粉、水泥、沙子、黏合剂等材料分别浇筑全煤、全岩和煤岩混合3种试件,在单光源9 kLux的激励强度下,开展煤岩界面识别研究。实验过程中通过IRBIS3红外分析软件对3种试件检测表面不同时刻的温度场信息进行提取和分析,并建立温度场梯度模型加以研究。研究结果表明:煤、岩两种物质在相同的激励下的温度场特性有明显差异,当存在煤岩混合情况时,检测区域内的温差范围和标准方差会明显增大,可以此作为煤岩混合的一种预测识别依据;对煤岩试件进行主动激励时,检测区域前10 min内温升变化最为明显,温差范围和标准方差增大较快,10~30 min内温度缓慢上升,温差范围和标准方差缓慢增大,30 min后温度相对稳定,温差范围和标准方差无明显变化。激励时间的越长,煤和岩的温度场信息差异就越大,更利于提升煤岩识别的精度。但综合考虑温度场信息差异增长幅度和主动激励能源消耗等问题后,选在主动激励30 min时进行红外图像的提取较为合理;通过提取检测区域内的温度场信息,建立的温度场梯度模型可以较为直观地观察到煤和岩的分布位置及分布趋势,通过对温度梯度模型进行温线划分、煤岩分布划分处理以及建立煤岩分布模拟还原图像后可以准确判定煤岩分布的过渡区域,提升煤岩识别的精度,降低采煤机在截割过程中的截齿磨损程度,有效延长截齿的使用寿命。 展开更多
关键词 煤岩界面 红外热像 主动激励 温度场 智能化
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煤岩界面识别的声学建模 被引量：23
9
作者 杨文萃 邱锦波 +2 位作者 张阳 张福建 刘星 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2015年第3期100-103,共4页
为解决煤岩界面识别问题,采用声学探测法,依据声波在水煤、煤岩界面反射、折射时,在界面处满足声压连续和质点速度连续的物理性质,建立了声学传输路径模型。考虑到经过分界面的声波在介质中传播的同时存在介质衰减,推导出声波在水、煤、... 为解决煤岩界面识别问题,采用声学探测法,依据声波在水煤、煤岩界面反射、折射时,在界面处满足声压连续和质点速度连续的物理性质,建立了声学传输路径模型。考虑到经过分界面的声波在介质中传播的同时存在介质衰减,推导出声波在水、煤、岩3种介质传输时于水煤、煤岩2个界面传播、反射的回波公式,构成路径传输煤岩识别声学模型。该模型为包含不同介质的声吸收系数、特性阻抗、厚度和声波频率、幅值比模数的非线性方程。通过搭建煤岩识别试验平台,水听器作为声波收发仪器,与信号发生器、示波器构成收发系统和分析装置,使用SIMULINK模拟声波收发及建模过程,标定介质的声吸收系数,求解发射、接收声波的幅值比模型方程获得煤层厚度、水层厚度数值解,从而验证了模型的可行性。仿真试验表明,理论煤厚识别误差为0.03 m,后续将通过现场试验进一步验证。 展开更多
关键词 煤岩识别 声学建模 声学探测 煤层厚度
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基于截齿振动及温度特性的煤岩识别研究 被引量：21
10
作者 张强 刘志恒 +2 位作者 王海舰 田莹 黄传辉 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2018年第3期1-9,18,共10页
为实现采煤机截割过程中煤岩界面的精准识别,选取截割过程中截齿的振动信号和红外热像信号作为煤岩识别的特征信号,针对截割过程中截齿x、y、z三个方向的振动加速度信号、振动频谱图、齿尖红外闪温值和温度-频数图像进行实时采集,研究... 为实现采煤机截割过程中煤岩界面的精准识别,选取截割过程中截齿的振动信号和红外热像信号作为煤岩识别的特征信号,针对截割过程中截齿x、y、z三个方向的振动加速度信号、振动频谱图、齿尖红外闪温值和温度-频数图像进行实时采集,研究截齿振动信号、红外热像信号与不同煤岩比例试件之间的变化规律。研究结果表明:随着试件中岩石比例的增大,截齿振动加速度均值逐渐上升,频谱图对应的均方根值逐渐增大;截割试件过程中截齿齿尖产生点状闪温区,截割全岩试件时最高闪温值与高温区范围远大于截割全煤试件,温度-频数图像中最高温度所对应的频数逐渐上升。BP(Back-Propagation)神经网络的识别结果和测试样本的实际煤岩比例相符,能够对截割试件的煤岩比例进行准确识别,研究结果可为实现煤岩界面的精准识别提供重要的方法和手段。 展开更多
关键词 采煤机 煤岩识别 截齿 振动信号 红外热像 BP神经网络
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基于视频巡检的综采工作面无人化关键技术研究 被引量：16
11
作者 牛剑峰 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2019年第10期141-146,共6页
针对综采工作面采煤机自动控制和工作面自动找直等技术难题,分析了现有技术存在的局限性及其缺陷,介绍了传统作业模式,提出了传统设计思维模式存在的问题。将应用技术与现场环境相结合,提出了一种解决煤岩界面识别和工作面直线度检测问... 针对综采工作面采煤机自动控制和工作面自动找直等技术难题,分析了现有技术存在的局限性及其缺陷,介绍了传统作业模式,提出了传统设计思维模式存在的问题。将应用技术与现场环境相结合,提出了一种解决煤岩界面识别和工作面直线度检测问题的离线控制系统,提出了基于在工作面上风头工作的悬挂式轨道视频巡检系统技术方案,介绍了现有常用的矿用巡检装置结构形式,进行了视频巡检装置结构设计,详细描述了视频巡检装置工作原理及其应用模式。使用视频巡检装置对煤壁拍摄图像,通过图像灰度识别技术进行煤岩界面辨识与测量,实现采煤机基于煤岩界面数据驱动的自动控制。使用视频巡检装置对工作面液压支架上设置的标签拍摄图像,通过视觉测量技术进行工作面直线度检测,实现液压支架基于工作面直线度检测数据驱动的自动找直控制,从而解决综采工作面无人化的煤岩界面识别和工作面直线度检测2个技术难题。随着综采工作面无人化技术的不断突破与成功应用,也必将推动综采工作面无人化技术的发展与应用。 展开更多
关键词 综采工作面 煤岩识别 直线度 视频巡检 自动控制 无人化开采 煤矿智能化
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融合改进YOLOv3与三次样条插值的煤岩界面识别方法 被引量：14
12
作者 孙传猛 王燕平 +2 位作者 王冲 许瑞嘉 李新娥 《采矿与岩层控制工程学报》 北大核心 2022年第1期77-86,共10页
YOLOv3是一种兼具检测精度与速度的深度学习目标检测算法。针对煤矿智能化开采的关键技术瓶颈——煤岩界面识别难题,利用深度可分离卷积改进YOLOv3算法,有效提升煤岩界面识别的精度和效率;针对煤岩界面连续和贯穿的特点导致的传统目标... YOLOv3是一种兼具检测精度与速度的深度学习目标检测算法。针对煤矿智能化开采的关键技术瓶颈——煤岩界面识别难题,利用深度可分离卷积改进YOLOv3算法,有效提升煤岩界面识别的精度和效率;针对煤岩界面连续和贯穿的特点导致的传统目标检测评测指标无法准确评价算法识别准确性的问题,建立了新的煤岩界面识别准确性评测指标;利用三次样条插值算法对煤岩界面识别预测框中点进行拟合,获得了接近真实的煤岩界面曲线。相关试验结果表明,改进YOLOv3的训练参数规模减少了约80%,测试时间减少了约5%;采用新的评测指标,在x和y方向上的准确率分别提高了5.85%和16.99%;提取的煤岩界面曲线较真实值误差控制在4.1%以内。 展开更多
关键词 煤岩识别 目标检测 YOLOv3 深度学习
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基于太赫兹光谱技术的煤岩识别方法 被引量：13
13
作者 王昕 赵端 丁恩杰 《煤矿开采》 北大核心 2018年第1期13-17,91,共6页
煤岩识别是无人化开采中的重大问题,为了研究基于太赫兹谱的煤岩识别方法,首先应用太赫兹时域光谱技术对不同矿井采集来的煤岩样本进行了实验,得到了煤岩样本的太赫兹谱。然后计算出煤岩样本的折射率谱和吸收谱,并分别将其作为训练集和... 煤岩识别是无人化开采中的重大问题,为了研究基于太赫兹谱的煤岩识别方法,首先应用太赫兹时域光谱技术对不同矿井采集来的煤岩样本进行了实验,得到了煤岩样本的太赫兹谱。然后计算出煤岩样本的折射率谱和吸收谱,并分别将其作为训练集和测试集。研究不同支持向量机参数对建模以及煤岩分类结果的影响。结果表明,通过合理的寻优方式,并利用煤岩的吸收特性和折射特性等样本的固有属性,可以建立稳定的THz-SVM的煤岩识别模型,从而可以快速稳定地区分出煤岩介质,这也意味着可以通过该方法来描述采煤机的截割状态(割煤/割岩),从而为采煤机自动调高提供依据。 展开更多
关键词 太赫兹时域光谱 煤岩界面 煤岩识别 支持向量机
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基于高光谱特征吸收峰的煤岩识别方法 被引量：13
14
作者 韦任 徐良骥 +2 位作者 孟雪莹 吴剑飞 张坤 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2021年第6期1942-1948,共7页
煤炭是我国重要的自然资源,在工业和国民经济发展上起到重要的作用。在井下开采过程中,传统的人工识别煤岩界面采煤机切割煤岩效率较为低下,识别准确度较差,存在较多不确定因素。“无人化”逐渐成为未来井下开采的技术发展趋势。实现无... 煤炭是我国重要的自然资源,在工业和国民经济发展上起到重要的作用。在井下开采过程中,传统的人工识别煤岩界面采煤机切割煤岩效率较为低下,识别准确度较差,存在较多不确定因素。“无人化”逐渐成为未来井下开采的技术发展趋势。实现无人开采首先需要准确高效的确定煤岩界面,煤岩识别的算法将成为无人化设备的“大脑”。高光谱是近年来发展迅速的一种新兴的技术,在物质识别、分类中具有广泛的应用之处。以高光谱作为煤岩识别的技术手段,采集煤岩高光谱数据,通过对高光谱特征波段的提取来设计算法实现煤岩的识别。煤岩识别是基于煤岩组分的不同,建立在对煤岩的物质构成属性特征上的。煤与岩石元素组分中Al元素的存在形式不同,煤样中的Al元素的存在形式为Al_(2)O_(3),而岩样中Al元素的存在形式为Al(OH)_(3)。Al—OH的晶格的振动使得其在2130~2250 nm波段产生强吸收峰,Al_(2)O_(3)在此波段间不具有强吸收峰,因此以2130~2250 nm作为光谱波段设计算法。以淮南地区矿区为研究区,在多个矿区进行采样,获取焦煤、气煤、瘦煤等煤样23组;获取底板泥岩、砂岩、页岩等岩样25组。对样品进行研磨处理后使用美国ASD公司生产的FieldSpec4光谱仪,采集煤与岩石样本350~2500 nm间的反射光谱,通过预处理之后使用连续统去除法、一阶微分法、二阶微分法和SCA-SID模型法对煤岩特征波段2130~2250 nm进行特征提取,将提取到的特征向量用随机森林和SVM算法进行训练并将模型应用在测试集上进行分类。最终,测试集上的表现良好,整体识别率较高,一阶微分和连续统去除法的识别为83.3%,Kappa系数分别为0.66和0.68。二阶微分法和SCA-SID模型法的识别率都在90%以上,Kappa系数均为0.83。从模型的时间复杂度和空间复杂上来说,二阶微分法较SCA-SID模型法更具有高效性和可靠性。这 展开更多
关键词 煤岩识别 特征向量 强吸收峰 混淆矩阵
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典型煤系岩石的可见-近红外光谱特征研究 被引量：12
15
作者 杨恩 王世博 葛世荣 《工矿自动化》 北大核心 2019年第3期45-51,89,共8页
为研究基于可见-近红外光谱技术的煤岩识别方法,从山西、山东4个煤矿收集了页岩、砂岩、灰岩三大类11种典型煤系岩石,测定了其可见-近红外波段(400～2 450nm)的反射光谱,分析了其矿物、元素组成对反射光谱特征的影响,获得了碳质物质含... 为研究基于可见-近红外光谱技术的煤岩识别方法,从山西、山东4个煤矿收集了页岩、砂岩、灰岩三大类11种典型煤系岩石,测定了其可见-近红外波段(400～2 450nm)的反射光谱,分析了其矿物、元素组成对反射光谱特征的影响,获得了碳质物质含量对煤系页岩反射光谱曲线特征参数的影响规律。研究结果表明:①绝大多数煤系岩石的反射光谱曲线在可见光波段(400～780nm)和短波近红外波段(780～1 100nm)呈现出随波长增加的多重吸收谷。在长波近红外波段(1 100～2 450nm),明显的吸收谷主要集中在1 400,1 900,2 200,2 350nm波长,页岩、灰岩吸收谷的波长相对固定,而不同砂岩吸收谷的波长呈现出多种变化。②除碳质物质含量较高的碳质页岩外,同一煤矿各类煤系岩石与煤的可见-近红外波段反射光谱吸收特征差异明显。③当煤系页岩中碳质物质含量增大时,可见-近红外波段反射光谱曲线的光谱斜率和各明显吸收谷深度均呈先快速减小后趋于平缓的特点。 展开更多
关键词 煤岩识别 煤系岩石 可见-近红外光谱 反射光谱特征 光谱吸收特征 吸收谷 碳质页岩
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基于倒谱距离的采煤机煤岩截割振动信号识别 被引量：12
16
作者 张启志 邱锦波 庄德玉 《工矿自动化》 北大核心 2017年第1期9-12,共4页
在基于煤岩截割振动信号分析的煤岩界面识别过程中,针对常规时频域分析方法对噪声敏感、振动信号能量变化适应性差等问题,提出一种基于倒谱距离的采煤机煤岩截割振动信号识别方法。通过分析振动传感器采集的采煤机不同负载状况下的截割... 在基于煤岩截割振动信号分析的煤岩界面识别过程中,针对常规时频域分析方法对噪声敏感、振动信号能量变化适应性差等问题,提出一种基于倒谱距离的采煤机煤岩截割振动信号识别方法。通过分析振动传感器采集的采煤机不同负载状况下的截割振动信号,得出结论:与采煤机割岩状态相比,割煤状态下得到的振动信号与空载状态下的标准信号的倒谱距离更大;割岩状态下振动信号的倒谱距离呈明显的周期性,且周期为滚筒旋转1周的时间,而割煤状态下的振动信号无此特征。工业试验结果表明,该方法在煤岩硬度差大于10 MPa时,识别准确率达75%。 展开更多
关键词 煤炭开采 采煤机 煤岩截割 煤岩识别 振动信号 倒谱距离
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基于信息融合和神经网络的煤岩识别方法 被引量：12
17
作者 雷静 余斌 《工矿自动化》 北大核心 2017年第9期102-105,共4页
针对煤岩识别系统多采用单一传感器进行监测,存在识别精度、可靠度与稳定性均非常低的问题,提出一种基于信息融合和神经网络的煤岩识别方法。在现有采煤机上增加多种必要的传感器,采集采煤机不同工况下的电流、压力、振动频率、加速度... 针对煤岩识别系统多采用单一传感器进行监测,存在识别精度、可靠度与稳定性均非常低的问题,提出一种基于信息融合和神经网络的煤岩识别方法。在现有采煤机上增加多种必要的传感器,采集采煤机不同工况下的电流、压力、振动频率、加速度等信号,采用小波包对采集的信号进行特征提取,并通过BP神经网络进行数据融合,从而实现对煤层和岩层的识别。真机实测结果表明,所提方法的识别误差在±0.5范围内,验证了其有效性。 展开更多
关键词 煤炭开采 煤岩识别 采煤机 多传感器系统 信息融合 神经网络
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基于太赫兹时域光谱技术的煤岩识别方法研究 被引量：9
18
作者 苗曙光 邵丹 +3 位作者 刘忠育 樊强 李素文 丁恩杰 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2022年第6期1755-1760,共6页
煤岩识别一直是制约煤矿无人化开采的关键问题之一。传统的人工采煤因为工作环境极其复杂,很难精准地找到煤岩的分界面,容易造成欠切割或过切割现象。太赫兹光谱技术作为一种无损探测技术,能够反映出被测物体的物理和化学信息,可以成为... 煤岩识别一直是制约煤矿无人化开采的关键问题之一。传统的人工采煤因为工作环境极其复杂,很难精准地找到煤岩的分界面,容易造成欠切割或过切割现象。太赫兹光谱技术作为一种无损探测技术,能够反映出被测物体的物理和化学信息,可以成为研究煤岩识别的有效方法。采用太赫兹时域光谱技术与多元统计法-聚类分析(CA)和主成分分析(PCA)相结合的方法来识别不同种类的煤岩。通过透射式太赫兹光谱仪获得六种煤岩样品的太赫兹光谱,对其进行FFT等一系列数学计算可以得到各种样品的折射率、吸收系数以及介电常数。计算结果表明不同种类的煤岩在折射率、吸收系数上都存在差异。分析各类煤炭样品的折射率和吸收系数与样品的各组成成分含量之间的关系,可以发现碳含量是影响其样品折射率大小的因素之一,灰分含量是影响其样品吸收系数大小的因素之一。聚类分析中两类样品的欧氏距离与主成分分析中的第一主成分(PC1)得分都能反映煤岩样品之间的相似性和相异性,并且CA与PCA的结果保持一致。分别将各类样品在0.5~2.5 THz频率范围内的折射率、吸收系数与CA和PCA结合,组成太赫兹数据与煤岩之间的模型。分析表明:根据不同样品之间的相似性,两种模型中六种煤岩样品均被分为两类;在各种样品的吸收系数与CA-PCA组成的模型中,四种煤炭被聚集在一起,并且石英砂岩(GSR-4)具有很好的独特性:石英砂岩拥有最小的PC1得分值以及石英砂岩与第二类之间的欧氏距离最大,为219.03。由此可见采用太赫兹技术与多元统计方法结合,可以实现煤岩的准确识别,识别准确率可以达到100%。 展开更多
关键词 太赫兹时域光谱 煤岩识别 主成分分析 聚类分析
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基于边界跟踪和神经网络的煤岩界面识别方法研究 被引量：10
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作者 吴德忠 刘泉声 +2 位作者 黄兴 高峰 殷欣 《煤炭工程》 北大核心 2021年第6期140-146,共7页
为实现煤岩界面精准识别,采集了鄂尔多斯李家壕煤矿矿区巷道掘进面原始图像,提出了基于机器学习的分类算法和基于数字图像处理的边界提取算法,该算法为提取连续单像素宽度边界提供了良好的基础。据此提出一种基于边界跟踪算法和人工神... 为实现煤岩界面精准识别,采集了鄂尔多斯李家壕煤矿矿区巷道掘进面原始图像,提出了基于机器学习的分类算法和基于数字图像处理的边界提取算法,该算法为提取连续单像素宽度边界提供了良好的基础。据此提出一种基于边界跟踪算法和人工神经网络的煤岩界面识别方法,从而为巷道掘进机和采煤机滚筒空间位置的调整提供依据。采用文章提出的方法对从陕西神木榆家梁采煤工作面采集的原始图像进行验证,提取到的煤岩边界与真实的煤岩界面基本吻合,验证了该方法的有效性和可靠性。 展开更多
关键词 煤岩识别 边界跟踪 神经网络 形态学处理
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粉尘环境下典型煤岩近红外光谱特征及识别方法 被引量：9
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作者 向阳 王世博 +4 位作者 葛世荣 王赛亚 周悦 吕渊博 杨恩 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2020年第11期3430-3437,共8页
针对煤矿井下近红外煤岩识别中所存在的粉尘问题,采用无烟煤与抑爆剂9∶1混合的混合物模拟煤矿井下粉尘环境,构建了粉尘环境煤岩光谱识别实验装置。为了研究粉尘环境对典型煤岩近红外光谱的影响,从全国各地收集了页岩、砂岩、灰岩3类岩... 针对煤矿井下近红外煤岩识别中所存在的粉尘问题,采用无烟煤与抑爆剂9∶1混合的混合物模拟煤矿井下粉尘环境,构建了粉尘环境煤岩光谱识别实验装置。为了研究粉尘环境对典型煤岩近红外光谱的影响,从全国各地收集了页岩、砂岩、灰岩3类岩石样本及无烟煤、烟煤、褐煤3类煤类样本的原位典型煤岩试样23个,采集无粉尘情况下的23个煤岩样本表面近红外波段1000-2500nm的反射光谱作为实验标准数据库,分别从实验标准样本库中3类典型煤样本与3类典型岩样本中随机选择1个样本作为实验样本,分别采集测试样本在600, 1 000, 1 500和3 000 mg·m^-3粉尘浓度下的近红外波段的反射光谱数据,结果显示:粉尘的加入导致1 000~1 200 nm波段与2 400~2 500 nm波段的光谱图像信噪比降低;随着粉尘浓度的增加,粉尘中的无烟煤的不透明物质使得实验样本中的特征吸收谷减弱;采用光谱角度匹配SAM以及皮尔逊相关系数对试样和标准样本库进行相关性分析,无烟煤类样本、烟煤类样本、砂岩类样本、灰岩类样本在光谱角度匹配SAM匹配模型下有着较高的匹配度,匹配度在各个粉尘浓度下均处于0.9以上;相关系数匹配模型匹配度受粉尘的影响剧烈,平均相关系数为0.73;实验标准数据库及实验样本经SG卷积和SNV标准正态预处理后,预处理后的样本数据库与实验样本光谱角度匹配SAM匹配模型匹配度无明显变化,相关系数匹配模型匹配度显著提升,平均相关系数为0.78;除褐煤2号外,所有的样本光谱相关系数平均提升0.13,无烟煤2号样本各个浓度平均相关系数提升76.3%,而样本12褐煤2号的光谱相关系数经光谱预处理降低。建立光谱角度匹配SAM以及皮尔逊相关系数煤岩识别模型,二值化煤岩样本,煤为"0"岩为"1",通过两种识别模型对不同浓度下的6个实验样本进行煤岩识别,光谱角度匹配SAM的识别准确率P为100 展开更多
关键词 煤岩识别 典型煤岩 近红外光谱 粉尘环境
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