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基于经验小波变换的煤岩界面识别超声回波处理方法研究

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煤炭学报 2019年第S1期44卷 370-377页

作者：李力刘佳鹏魏伟中南大学机电工程学院湖南长沙410083 深海矿产资源开发利用技术国家重点实验室湖南长沙410012

煤岩界面的识别问题属于世界性的难题。利用超声回波检测技术识别煤岩界面存在回波信噪比低,模态混叠严重,难以准确获得煤岩界面回波波形的问题。因此,准确提取煤岩界面有效超声回波信号是识别煤岩界面的关键。变分模态分解(Variational... 详细信息

煤岩界面的识别问题属于世界性的难题。利用超声回波检测技术识别煤岩界面存在回波信噪比低,模态混叠严重,难以准确获得煤岩界面回波波形的问题。因此,准确提取煤岩界面有效超声回波信号是识别煤岩界面的关键。变分模态分解(Variational Mode Decomposition,VMD)已成功用于提取煤岩界面超声回波的有效回波信号,但VMD十分依赖于输入参数的选取,不适当的输入参数会严重影响信号的分解效果。考虑到矿井现场需要对煤岩界面超声回波信号进行实时处理,VMD并不满足要求。因此,提出利用经验小波变换(Empirical Wavelet Transform,EWT)方法提取煤岩界面有效超声回波信号。经模拟仿真及实验数据表明,作为一种自适应信号处理方法,经验小波变换(EWT)无需输入参数即可实现对信号的自适应分解,准确提取煤岩界面有效回波,满足矿井现场对煤岩界面超声回波信号进行实时处理与成像的要求。经EWT提取的有效超声回波信号包络顶部存在波形畸变,严重影响煤层厚度计算。因此,提出引入权重系数的最优化迭代法对回波包络进行非对称高斯模型拟合,再利用拟合得到的回波包络计算煤层厚度,结果表明该方法可以有效地减小煤厚计算的误差。最后利用峰值聚焦成像技术对处理得到的拟合回波包络进行成像,用以提高煤岩界面超声成像的距离分辨率。经验证,该方案可达到准确识别煤岩界面的目的。

关键词：煤岩界面识别超声检测经验小波变换峰值聚焦成像

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基于EMD与神经网络的煤岩界面识别方法

振动．测试与诊断 2012年第4期32卷 586-590,688页

作者：王保平王增才张万枝山东大学机械工程学院济南250061

针对放顶煤中煤岩界面难以识别的问题,采用检测液压支架尾梁振动信号的方式进行了研究,提出一种基于经验模态分解(empirical mode decomposition,简称EMD)和神经网络的识别方法。首先,对振动信号进行经验模态分解,得到多个固有模态分量(... 详细信息

针对放顶煤中煤岩界面难以识别的问题,采用检测液压支架尾梁振动信号的方式进行了研究,提出一种基于经验模态分解(empirical mode decomposition,简称EMD)和神经网络的识别方法。首先,对振动信号进行经验模态分解,得到多个固有模态分量(intrinsic mode functions,简称IMF);然后,对各IMF进一步分析以提取特征参数;最后,选择若干个包含主要信息的参数组成特征向量作为神经网络的输入来识别落煤和落岩两种情况,实现煤岩界面的自动识别。实验结果表明,分别以各IMF的能量、峭度和波峰因子组成的特征向量均可用于识别煤岩界面,且当以能量组成特征向量时比其他两种方式具有更高的识别率。

关键词：经验模态分解神经网络煤岩界面识别综放开采

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煤岩界面识别物理模拟测试系统研究

煤矿机械 2006年第11期27卷 44-46页

作者：任芳熊晓燕杨兆建太原理工大学太原030024

采煤机滚筒在截割煤岩的过程中,随着截割介质的变化,滚筒的截割状态也发生变化,监测这些参数变化,可实现截割过程煤岩界面识别。建立了采煤机煤岩界面识别物理模拟系统,包括介质模拟和采煤机牵引-截割机构的模拟,研制了试验控制系统。

关键词：煤岩界面识别物理模拟系统研究

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煤岩界面识别和定位测量方法研究

计算机工程与应用 2017年第8期53卷 246-249页

作者：刘俊利王立锋孔秀平河南理工大学机械与动力工程学院河南焦作454000

针对现有煤岩识别方法存在识别率低的问题,提出了一种基于机器视觉的煤岩界面信息提取方法。在煤和岩石物理力学性质差别不大,但灰度差异较大的情况下,利用采煤机机身上安装的摄像头拍摄采煤面,定时提取一帧图像,经预处理和特征提取获... 详细信息

针对现有煤岩识别方法存在识别率低的问题,提出了一种基于机器视觉的煤岩界面信息提取方法。在煤和岩石物理力学性质差别不大,但灰度差异较大的情况下,利用采煤机机身上安装的摄像头拍摄采煤面,定时提取一帧图像,经预处理和特征提取获得煤岩界面曲线,进而获得其在图像中的像素坐标;标定出摄像头参数后,结合采煤机和采煤面特定的投影模型,求解出像素坐标与实际成像角度之间的关系,然后根据此关系求解煤岩界面的高度信息。根据每一幅图像中求得的高度信息,最终拟合出采煤面的完整煤岩界面,为采煤机姿态控制提供依据。

关键词：机器视觉特征提取煤岩界面识别单目视觉测量

煤岩界面识别中的传感器优化布置与管理算法研究

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煤岩界面识别中的传感器优化布置与管理算法研究

作者：刘正彦太原理工大学

学位级别：硕士

本文对基于有限元动力学分析的煤岩界面识别的多传感器优化布置及管理算法进行了研究。对采煤机截割部进行了有限元动力学分析,研究其振动特性,包括从时域角度分析的瞬态响应,和频域角度分析的谐波响应,以及利用D—S证据理论加权修正融... 详细信息

本文对基于有限元动力学分析的煤岩界面识别的多传感器优化布置及管理算法进行了研究。对采煤机截割部进行了有限元动力学分析,研究其振动特性,包括从时域角度分析的瞬态响应,和频域角度分析的谐波响应,以及利用D—S证据理论加权修正融合算法处理煤岩截割状态冲突的信号,取得了良好的研究结果。综述了煤岩界面识别发展的历程,总结了国内外煤岩界面识别的方法。针对目前存在的问题,提出了基于多传感器管理的煤岩界面识别方法。传感器管理可以充分利用多种传感器各自或联合操作的优势,更大程度上获取被探测目标的综合信息,通过传感器管理系统的筛选和判断,准确可靠地反馈给数据融合系统,实现煤岩界面自动识别。煤岩界面识别的基本原理是利用多类型传感器拾取采煤机截割力响应信号并对这些信息进行分析而识别煤岩界面。为此本文确定了煤岩截割状态响应信号的提取方法,布置了五种类型传感器以拾取信号,在此基础上搭建了采煤机试验物理模拟系统。鉴于传感器测点位置的优化,传感器性能的选择与物理模拟系统截割部的动态特性密切相关,本文对物理模拟系统进行了有限元动力学分析。利用ANSYS有限元软件对采煤机截割部进行了瞬态动力学分析,从时间响应的角度研究振动位移规律。研究优化了振动传感器拾振点,确保能够获得最大输出幅值信号。同时进行了动力学谐响应分析,从频率响应的角度分析了截割部的振动响应特征。研究不仅进一步验证了最大振动位移发生的节点区域,同时确定了所选用振动传感器应具有的工作频带范围,这样既满足了测量不失真的条件,又避免了因谐振而干扰传感器的正常工作输出。针对煤岩界面识别信号出现冲突的情况,应用D—S证据理论加权修正管理算法对数据进行了修正并融合。通过与基本的D—S证据理论融合结果进行比较,修正算法可以很好地解决由于信号冲突所带来的影响。传感器管理的应用避免了传感器自身故障对融合结果的影响,提高了数据融合系统的性能并优化了资源,从而使煤岩界面识别的有效性与准确性得到进一步提高。

关键词：煤岩界面识别多传感器管理瞬态动力学谐响应 D-S证据理论

基于煤岩界面识别的采煤机智能调高控制方法研究

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煤炭科学技术 2022年

作者：刘送永程诚吴洪状崔玉明孟德远司垒江苏师范大学机电工程学院中国矿业大学机电工程学院

煤岩界面识别及采煤机自动调高作为采煤机智能化的关键技术，是实现采煤工作面的智能化、无人化的重点和难点。实际工作中，多采用人工观测或结合多种方法进行煤岩界面的识别，采煤机通过记忆截割方式和PID控制等控制方法进行调高控制... 详细信息

煤岩界面识别及采煤机自动调高作为采煤机智能化的关键技术，是实现采煤工作面的智能化、无人化的重点和难点。实际工作中，多采用人工观测或结合多种方法进行煤岩界面的识别，采煤机通过记忆截割方式和PID控制等控制方法进行调高控制，无法适应煤层的复杂变化，且控制算法精度有限。针对采煤机的智能化调高作业问题，本文利用低频超宽带电磁波雷达，采用基于斜投影算子的类最大似然信号定位方法进行煤岩界面识别，得到煤岩界面轨迹；考虑具体工况要求，以最大回采率为优化目标，基于有约束优化算法，进行截割轨迹优化；基于采煤机运动学和状态空间模型，采用基于新型神经网络观测器的间接自适应规定性能控制方法，实现采煤机自动调高控制。最后，通过试验验证所提方法的有效性和优越性，为采煤机智能化提供技术支撑，试验结果表明，摇臂转角轨迹跟踪误差百分比约不超过8.2%，截割轨迹最大高度误差约不超过0.01 m。

关键词：采煤机煤岩界面识别轨迹优化智能控制

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基于Hough变换的煤岩界面识别方案

工矿自动化 2015年第2期41卷 54-56页

作者：彭静李新颖贾君霞兰州交通大学电子与信息工程学院甘肃兰州730070

根据煤层与岩石层分界明显且呈线状的煤岩图像特征,提出一种基于Hough变换的煤岩界面识别方案。首先对煤岩图像进行去噪与增强预处理,然后去除煤与岩石边缘的孤立点与虚假边缘,最后采用Hough变换识别煤岩分界线。实验结果表明,该方案能... 详细信息

根据煤层与岩石层分界明显且呈线状的煤岩图像特征,提出一种基于Hough变换的煤岩界面识别方案。首先对煤岩图像进行去噪与增强预处理,然后去除煤与岩石边缘的孤立点与虚假边缘,最后采用Hough变换识别煤岩分界线。实验结果表明,该方案能够较快、较准确地检测出煤岩分界线。

关键词：煤岩界面识别边缘检测 Hough变换

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自然γ射线煤岩界面识别传感器

煤矿机电 1996年第3期17卷 9-10,15页

作者：秦剑秋郑建荣朱旬华东理工大学

提高传感器探测灵敏度的主要途径是选用低能段初始阈，４０ｋｅＶ是较为合理的参数选择。作者使用ＦＤ－３００３能谱仪改装的煤岩界面识别传感器在现场进行了测报实验，结果表明测报误差不大于５０ｍｍ。说明对传感器参数的设计和改装... 详细信息

提高传感器探测灵敏度的主要途径是选用低能段初始阈，４０ｋｅＶ是较为合理的参数选择。作者使用ＦＤ－３００３能谱仪改装的煤岩界面识别传感器在现场进行了测报实验，结果表明测报误差不大于５０ｍｍ。说明对传感器参数的设计和改装是成功的；同时也验证了所提出的煤岩界面测报模型。

关键词：采煤机调高煤岩界面识别 γ射线传感器

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扭振测量在煤岩界面识别中的应用研究

太原理工大学学报 2010年第1期41卷 94-96页

作者：任芳刘正彦杨兆建梁国琴太原理工大学机械工程学院太原030024 太原生产力促进中心太原030009

为了更有效地进行煤岩界面识别,利用扭振信号来进行煤岩界面识别研究。首先从理论上分析了扭振信号与滚筒截割力的关系;应用小波包和模糊神经网络技术进行信息特征提取和数据融合,论证了扭振信号的有效性与可靠性,并与直线振动信号进行... 详细信息

为了更有效地进行煤岩界面识别,利用扭振信号来进行煤岩界面识别研究。首先从理论上分析了扭振信号与滚筒截割力的关系;应用小波包和模糊神经网络技术进行信息特征提取和数据融合,论证了扭振信号的有效性与可靠性,并与直线振动信号进行了对比。识别结果表明,扭振信号数据比较稳定,识别正确率达到92%;而直线振动信号的正确识别率为63%,理论分析与试验验证是一致的。通过滚筒轴扭振信号来监测采煤机运行状态是一有效手段。

关键词：煤岩界面识别扭转振动测量