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一种基于光谱识别技术的放顶 煤装置及其使用方法

阅读：652发布：2020-05-11

专利汇可以提供一种基于光谱识别技术的放顶煤装置及其使用方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种基于光谱识别技术的放顶煤装置及其使用方法，放顶煤装置包括主机系统、集成探头；其融合高光谱和煤层结构的智能放顶煤技术，根据所获取的光谱曲线，对煤、矸、顶板进行定性分析，将所测煤、矸的光谱曲线与所采煤层地层光谱数据库进行对比，并设置顶板岩石放落“急停”程序；该方法能有效预测顶煤放落程度，并实时对后部刮板机上的煤矸进行监测，是控制放顶煤口开闭的重要依据。，下面是一种基于光谱识别技术的放顶煤装置及其使用方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种基于光谱识别技术的放顶煤装置，其特征在于，包括主机系统(102)、安装在液压支架(101)下部暨后部刮板机(104)斜上方的集成探头(103)以及液压支架控制模块(205)，所述主机系统(102)内设置有激光指示光源(204)、嵌入式工业计算机(206)以及光谱仪(207)，所述光谱仪(207)与所述嵌入式工业计算机(206)电性连接，所述嵌入式工业计算机(206)与所述液压支架控制模块(205)电性连接来实现控制液压支架(101)的动作；所述激光指示光源(204)、所述光谱仪(207)通过分叉光纤(203)与所述集成探头(103)电性连接，所述集成探头(103)内设置有卤素灯光源(201)和准直镜头(202)。
2.如权利要求1所述的一种基于光谱识别技术的放顶煤装置，其特征在于，所述分叉光纤(203)采用“Y”形光纤，光纤合并端与所述集成探头(103)上几何中心所嵌入的所述准直镜头(202)连接，分叉光纤(203)支端分别连接所述激光指示光源(204)和所述光谱仪(207)；所述激光指示光源(204)能够对所述准直镜头(202)所采集的范围进行指示以及对所述集成探头(103)安装倾斜角度进行协助调节。
3.如权利要求1所述的一种基于光谱识别技术的放顶煤装置，其特征在于，所述激光指示光源(204)、嵌入式工业计算机(206)以及光谱仪(207)封装在一起。
4.一种如权利要求1所述的基于光谱识别技术的放顶煤装置的使用方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
a.将集成探头(103)安装在液压支架(101)下部暨后部刮板机(104)斜上方，同时保证集成探头的安装位置不会对尾梁的摆动产生干涉；
b.主机系统(102)安装于液压支架(101)顶梁下部的控制箱侧面；以便与液压支架控制模块(205)连接；
c.将各个设备进行连接，确保能正常工作并处于工作状态；
d.调节集成探头(103)的倾斜角度，打开卤素灯光源(201)照射后部刮板机(104)上的运动煤矸，使卤素灯光源(201)照射在后部刮板机(104)中间位置；
e.放煤开始后，顶煤(105)、夹矸(107)在液压支架(101)尾梁的摆动下滑落到后部刮板机(104)上，位于后部刮板机(104)斜上方的集成探头(103)中的准直镜头(202)，在卤素灯光源(201)的辅助下，采集后部刮板机(104)上运动煤或矸的反射光信号，并通过“Y”形光纤中分支端，将采集的反射光信号传输到光谱仪(207)，利用嵌入式工业计算机(206)对光谱仪(207)中的光谱数据进行分析，通过与嵌入式工业计算机(206)内数据库中的光谱数据进行模式匹配，对后部刮板机(104)上经过准直镜头(202)视场的煤或矸进行定性分析，在嵌入式工业计算机(207)中将煤矸种类赋值为：煤＝0，矸＝1；
f.通过煤矸的不断放出，后部刮板机(104)上不断进行着煤和夹矸的交替，在嵌入式工业计算机(206)中进行0与1数值的累加，当0+1+0+1+0+1……＝n时，则意味着放煤结束，n代表该放煤工作面的平均夹矸层数，嵌入式工业计算机(206)发出指令通过液压支架控制模块(205)控制液压支架(101)放煤口的关闭。
5.一种如权利要求4所述的基于光谱识别技术的放顶煤装置的使用方法，其特征在于，在嵌入式工业计算机(206)中将顶板岩石(106)放落到后部刮板机(104)上作为“急停”信号，利用集成探头(103)采集的光谱数据与数据库中顶板岩石进行模式匹配，进而对顶板岩石(106)是否垮落进行实时监测。

说明书全文

一种基于光谱识别技术的放顶 煤装置及其使用方法

技术领域

[0001] 本发明涉及煤矿开采领域，具体涉及一种基于光谱识别技术的放顶煤装置及其使用方法。

背景技术

[0002] 综放开采是实现厚煤层高效开采的有效途径，具有掘进率低、效率高、适应性强等优势。高光谱技术起源于遥感领域，根据光谱曲线特征能对物质进行定性和定量分析。目前高光谱技术已经在食品等领域得到应用。随着西北部厚煤层矿区上升为我国煤炭主产地，对综放开采的效率和技术水平提出了更高的要求。目前，人工放煤是支架工通过听觉和视觉进行放煤控制，然而工作面巨大的噪声和粉尘浓度不仅导致过放、欠放，更严重威胁着工人的健康和安全；自动化放煤是按照提前设定的放煤动作和放煤时间进行放煤，由于煤层厚度存在较大差异，统一的放煤程序导致顶煤的过放和欠放。

发明内容

[0003] 针对上述存在的技术不足，本发明的目的是提供一种基于光谱识别技术的放顶煤装置及其使用方法，其融合高光谱和煤层结构的智能放顶煤技术，根据所获取的光谱曲线，对煤、矸、顶板进行定性分析，将所测煤、矸种类交替与所采煤层结构进行对比。

[0004] 为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

[0005] 本发明提供一种基于光谱识别技术的放顶煤装置，包括主机系统、安装在液压支架下部暨后部刮板机斜上方的集成探头以及液压支架控制模块，所述主机系统内设置有激光指示光源、嵌入式工业计算机以及光谱仪，所述光谱仪与所述嵌入式工业计算机电性连接，所述嵌入式工业计算机与所述液压支架控制模块电性连接来实现控制液压支架的动作；所述激光指示光源、所述光谱仪通过分叉光纤与所述集成探头电性连接，所述集成探头内设置有卤素灯光源和准直镜头。

[0006] 优选地，所述分叉光纤采用“Y”形光纤，光纤合并端与所述集成探头上几何中心所嵌入的所述准直镜头连接，分叉光纤支端分别连接所述激光指示光源和所述光谱仪；所述激光指示光源能够对所述准直镜头所采集的范围进行指示以及对所述集成探头安装倾斜角度进行协助调节。

[0007] 优选地，所述激光指示光源、嵌入式工业计算机以及光谱仪封装在一起。

[0008] 本发明还提供一种基于光谱识别技术的放顶煤装置的使用方法，具体包括以下步骤：

[0009] a.将集成探头安装在液压支架下部暨后部刮板机斜上方，同时保证集成探头的安装位置不会对尾梁的摆动产生干涉；

[0010] b.主机系统安装于液压支架顶梁下部的控制箱侧面；以便与液压支架控制模块连接；

[0011] c.将各个设备进行连接，确保能正常工作并处于工作状态；

[0012] d.调节集成探头的倾斜角度，打开卤素灯光源照射后部刮板机上的运动煤矸，使卤素灯光源照射在后部刮板机中间位置；

[0013] e.放煤开始后，顶煤、夹矸在液压支架尾梁的摆动下滑落到后部刮板机上，位于后部刮板机斜上方的集成探头中的准直镜头，在卤素灯光源的辅助下，采集后部刮板机上运动煤或矸的反射光信号，并通过“Y”形光纤中分支端，将采集的反射光信号传输到光谱仪，利用嵌入式工业计算机对光谱仪中的光谱数据进行分析，通过与嵌入式工业计算机内数据库中的光谱数据进行模式匹配，对后部刮板机上经过准直镜头视场的煤或矸进行定性分析，在嵌入式工业计算机中将煤矸种类赋值为：煤＝0，矸＝1；

[0014] f.通过煤矸的不断放出，后部刮板机上不断进行着煤和夹矸的交替，在嵌入式工业计算机中进行0与1数值的累加，当0+1+0+1+0+1……＝n时，则意味着放煤结束，n代表该放煤工作面的平均夹矸层数，嵌入式工业计算机发出指令通过液压支架控制模块控制液压支架放煤口的关闭。

[0015] 优选地，在嵌入式工业计算机中将顶板岩石放落到后部刮板机上作为“急停”信号，利用集成探头采集的光谱数据与数据库中顶板岩石进行模式匹配，进而对顶板岩石是否垮落进行实时监测。

[0016] 本发明的有益效果在于：本装置融合高光谱和煤层结构的智能放顶煤技术，根据所获取的光谱信号，对煤、矸、顶板进行定性分析，将所测煤、矸种类交替与所采煤层结构进行对比，并设置顶板岩石放落“急停”程序；该方法能实时对后部刮板机上的煤矸进行监测，是控制放顶煤口开闭的重要依据。附图说明

[0017] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0018] 图1为本发明实施例提供的一种基于光谱识别技术的放顶煤装置各部件安装图；

[0019] 图2为本发明实施例提供的各部件电性连接示意图；

[0020] 图3是本发明实施例中放顶煤方法的使用流程示意图。

[0021] 附图标记说明：

[0022] 101、液压支架；102、主机系统；103、集成探头；104、后部刮板机；105、顶煤；106、顶板岩石；107、夹矸；201、卤素灯光源；202、准直镜头；203、分叉光纤；204、激光指示光源；205、液压支架控制模块；206、嵌入式工业计算机；207、光谱仪。

具体实施方式

[0023] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0024] 如图1至图2所示，一种基于光谱识别技术的放顶煤装置，包括主机系统102、安装在液压支架101下部暨后部刮板机104斜上方的集成探头103以及液压支架控制模块205，所述主机系统102内设置有激光指示光源204、嵌入式工业计算机206以及光谱仪207，所述光谱仪207与所述嵌入式工业计算机206电性连接，所述嵌入式工业计算机206与所述液压支架控制模块205电性连接来实现控制液压支架101的动作；所述激光指示光源204、所述光谱仪207通过分叉光纤203与所述集成探头103电性连接，所述集成探头103内设置有卤素灯光源201和准直镜头202。

[0025] 所述七芯分叉光纤203采用“Y”形光纤，光纤合并端与所述集成探头103上几何中心所嵌入的所述准直镜头202连接，分叉光纤203支端分别连接所述激光指示光源204和所述光谱仪207；所述激光指示光源204能够对所述准直镜头202所采集的范围进行指示以及对所述集成探头103安装倾斜角度进行协助调节。

[0026] 所述激光指示光源204、嵌入式工业计算机206以及光谱仪207封装在一起。

[0027] 参见图3，本实施例还提供一种如上所述的基于光谱识别技术的放顶煤装置的使用方法，具体包括以下步骤：

[0028] a.将集成探头103安装在液压支架101下部暨后部刮板机104斜上方，同时保证集成探头103的安装位置不会对尾梁的摆动产生干涉；

[0029] b.主机系统102安装于液压支架101顶梁下部的控制箱侧面；以便与液压支架控制模块205电性连接；

[0030] c.将各个设备进行连接，确保能正常工作并处于工作状态；

[0031] d.调节集成探头103的倾斜角度，打开卤素灯光源201照射后部刮板机104上的运动煤矸，使卤素灯光源201照射在后部刮板机104中间位置；

[0032] e.放煤开始后，液压支架101上方的煤105、矸107在支架尾梁的摆动下滑落到后部刮板机104上，位于后部刮板机104斜上方的集成探头103中的准直镜头202，在卤素灯光源201的辅助下，采集后部刮板机104上运动煤或矸的反射光信号，并通过“Y”形光纤中分支端，将采集的反射光信号传输到光谱仪207，利用嵌入式工业计算机206对光谱仪207中的光谱数据进行分析，通过与嵌入式工业计算机206内数据库中的光谱数据进行模式匹配，对后部刮板机104上经过准直镜头202视场的煤或矸进行定性分析，在嵌入式工业计算机206中将煤矸种类赋值为：煤＝0，矸＝1；

[0033] f.通过煤105、矸107的不断放出，后部刮板机104上不断进行着煤和夹矸的交替，在嵌入式工业计算机206中进行0与1数值的累加，当0+1+0+1+0+1……＝n时，(n代表该放煤工作面的平均夹矸层数)，则意味着放煤结束，嵌入式工业计算机206发出指令通过液压支架控制模块205来控制放煤口的关闭。

[0034] 为了防止顶板岩石106提前混入顶煤，进而涌入放煤口增加矸石含量，在嵌入式工业计算机206中将顶板岩石106是否放落到后部刮板机104上作为“急停”信号，利用集成探头103采集的光谱数据与数据库中顶板岩石进行模式匹配，进而对顶板岩石106是否垮落进行实时监测，从而实现减少矸石、提高煤质的智能化放煤。

[0035] 显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

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