一种基于多源信息融合的放煤设备与控制方法技术

本发明专利技术涉及一种基于多源信息融合的放煤设备与控制方法。放煤设备包括液压支架、后刮板、图像采集装置、声音振动采集装置以及多源信息融合与处理装置；液压支架设置在采煤的工作面处；液压支架的掩护梁与煤层接触；后刮板的进煤口设置在液压支架的掩护梁下面；图像采集装置设置在液压支架的底座上，且正对后刮板；声音振动采集装置设置在液压支架的掩护梁上；多源信息融合与处理装置设置在液压支架的底座上；多源信息融合与处理装置分别与图像采集装置、声音振动采集装置以及液压支架的掩护梁上的插板以及尾梁连接。本发明专利技术够融合图像、声音以及振动识别技术，实现对煤矸混合度值给出定量、精准地判断。

【技术实现步骤摘要】
一种基于多源信息融合的放煤设备与控制方法
本专利技术涉及放煤设备与控制领域，特别是涉及一种基于多源信息融合的放煤设备与控制方法。
技术介绍
目前综放开采仍普遍采用人工放煤方式，放煤的智能化是制约智能化综放开采的主要技术瓶颈。由于井下放煤环境存在照度低、粉尘大、电磁/振动信号干扰多等特点，虽然国内外对智能放煤进行了长期的探索，但目前为止尚未取得关键突破。现阶段关注较多的是利用射线进行煤矸识别或者通过煤矸下落冲击支架尾梁产生的振动信号差别来进行识别，一个设备通常只有一种识别传感器，识别手段单一。利用射线的煤矸识别，容易受外界辐射干扰，且识别设备笨重，不便于在狭小的支架后尾梁下有限的空间内使用，而且识别过程具有辐射性，保护不当的话会危害工人身体健康。振动信号识别方法也主要存在识别精度差、易受干扰、无法定量给出煤矸混合度的问题。现阶段的振动信号识别方法仅能对放煤、放矸两个阶段进行区分，无法对煤矸混合比例进行判别，是典型的“见矸关门”原则，最近的研究发现当混矸率为10％～15％时，才可使综放开采顶煤回收率达到最大化，这就要求在煤矸识别时，要对煤矸混合度值给出定量精准判断，否则会造成较大的顶煤损失。由于支架尾梁处空间狭小，无法安设大型设备，且放煤过程中煤尘大，采煤机、刮板运输机等设备噪音大，导致现有的智能放煤技术最主要的缺点就是识别精度差，无法适应井下恶劣、复杂的环境。此外，现有技术还存在设备成本高、体积大、安设不方便、无法定量给出煤矸混合度的缺点。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于多源信息融合的放煤设备与控制方法，能够融合图像、声音以及振动识别技术，实现对煤矸混合度值给出定量、精准地判断。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：一种基于多源信息融合的放煤设备，包括：液压支架、后刮板、图像采集装置、声音振动采集装置以及多源信息融合与处理装置；所述液压支架设置在采煤的工作面处；所述液压支架的掩护梁与煤层接触；所述液压支架的掩护梁收回插板、打开尾梁时用于开始放煤；所述后刮板的进煤口设置在所述液压支架的掩护梁下面；所述后刮板用于将顶煤和矸石运出所述工作面；所述图像采集装置设置在所述液压支架的底座上，且正对所述后刮板；所述图像采集装置用于采集所述后刮板上顶煤和矸石的图像信息；所述声音振动采集装置设置在所述液压支架的掩护梁上；所述多源信息融合与处理装置设置在所述液压支架的底座上；所述声音振动采集装置用于采集空气中的声音信息以及所述液压支架的掩护梁的振动信息；所述多源信息融合与处理装置分别与所述图像采集装置、所述声音振动采集装置以及所述液压支架的掩护梁上的插板以及尾梁连接；所述多源信息融合与处理装置用于根据所述图像信息、声音信息以及振动信息确定煤矸混合度指标，并判断所述煤矸混合度指标是否超过混合度阈值；当超过混合度阈值时，控制所述液压支架的掩护梁打开插板、关闭尾梁，实现关闭放煤口，停止放煤；所述煤矸混合度指标包括煤矸堆积体面积混合度和体积混合度。可选的，所述图像采集装置包括：相机模块、补光模块、防尘模块、视角调整模块以及图像信息传输模块；所述相机模块正对所述后刮板设置；所述防尘模块设置在所述相机模块上；所述补光模块与所述相机模块同侧面设置；所述视角调整模块通过云台与所述多源信息融合与处理装置以及所述相机模块连接；所述视角调整模块用于调整所述相机的旋转角度，使所述相机模块通过旋转角度跟踪拍摄区域；所述图像信息传输模块分别与所述相机模块连接；所述图像信息传输模块用于将所述相机模块采集的图像信息传输至所述多源信息融合与处理装置。可选的，所述相机模块为CCD相机、TOF相机、结构光相机、红外相机或立体双目相机。可选的，所述补光模块为可见光补光灯或红外光补光灯。可选的，所述图像信息传输模块为天线。可选的，所述声音振动采集装置包括：声音信息感知模块、振动信息采集模块以及声音振动信息传输模块；所述声音信息感知模块用于采集空气中的声音信息；所述振动信息采集模块用于所述液压支架的掩护梁的振动信息；所述声音振动信息传输模块分别与所述声音信息感知模块、振动信息采集模块以及所述多源信息融合与处理装置连接；所述声音振动信息传输模块用于将所述声音信息以及所述振动信息传输至所述多源信息融合与处理装置。可选的，所述声音振动信息传输模块为天线。可选的，所述多源信息融合与处理装置包括数据显示模块、按键输入控制模块、数据处理模块、数据输出模块以及多源信息接收模块；所述多源信息接收模块分别与所述图像采集装置以及所述声音振动采集装置连接；所述多源信息接收模块用于接收所述所述图像信息、所述声音信息以及所述振动信息；所述数据处理模块与所述多源信息接收模块连接；所述数据处理模块用于将所述图像信息、所述声音信息以及所述振动信息进行数据融合确定煤矸混合度指标，并判断所述煤矸混合度指标是否超过混合度阈值；所述数据输出模块与所述数据处理模块连接；所述数据输出模块用于当超过混合度阈值时，控制所述液压支架的掩护梁打开插板、关闭尾梁，实现关闭放煤口，停止放煤；按键输入控制模块与所述数据处理模块连接用于设置所述混合度阈值；所述显示模块与所述输入控制模块连接；所述显示模块用于将所述混合度阈值进行显示。一种基于多源信息融合的放煤设备的控制方法，包括：获取收回插板、打开尾梁的开始放煤的指令；根据所述开始放煤的指令进行放煤；利用MDNet目标跟踪算法，使相机模块通过角度旋转自动跟踪拍摄区域，获取后刮板上运送的顶煤和矸石的图像信息；利用声音振动采集装置用于采集空气中的声音信息以及液压支架的掩护梁的振动信息；根据所述图像信息、声音信息以及所述振动信息，基于遗传算法优化的BP神经网络多源信息融合算法确定煤矸混合度指标；判断所述煤矸混合度指标是否超过混合度阈值；当所述煤矸混合度指标超过所述混合度阈值时，控制所述液压支架的掩护梁打开插板、关闭尾梁，停止放煤；当所述煤矸混合度指标没有超过所述混合度阈值时，返回利用MDNet目标跟踪算法，使相机模块通过角度旋转自动跟踪拍摄区域，获取后刮板上运送的顶煤和矸石的图像信息的步骤，直至所述煤矸混合度指标超过所述混合度阈值。根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：本专利技术所提供的一种基于多源信息融合的放煤设备与控制方法，通过将后刮板上顶煤和矸石的图像信息、空气中的声音信息以及所述液压支架的掩护梁的振动信息融合处理确定煤矸混合度指标，并判断所述煤矸混合度指标是否超过混合度阈值；当超过混合度阈值时，控制所述液压支架的掩护梁打开插板、关闭尾梁，实现关闭放煤口，停止放煤。融合了多种识别手段，且识别原理简单、设备体积小，有效提高了设备的识别精度以及设备对井下恶劣、复杂环境的适应性；采用分体式设计，多源信息融合与处理装置可为多套图像采集装置、声音振动采集装置服务，大大降低了成本，为综放工作本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于多源信息融合的放煤设备，其特征在于，包括：液压支架、后刮板、图像采集装置、声音振动采集装置以及多源信息融合与处理装置；/n所述液压支架设置在采煤的工作面处；所述液压支架的掩护梁与煤层接触；所述液压支架的掩护梁收回插板、打开尾梁时用于开始放煤；/n所述后刮板的进煤口设置在所述液压支架的掩护梁下面；所述后刮板用于将顶煤和矸石运出所述工作面；/n所述图像采集装置设置在所述液压支架的底座上，且正对所述后刮板；所述图像采集装置用于采集所述后刮板上顶煤和矸石的图像信息；/n所述声音振动采集装置设置在所述液压支架的掩护梁上；所述多源信息融合与处理装置设置在所述液压支架的底座上；/n所述声音振动采集装置用于采集空气中的声音信息以及所述液压支架的掩护梁的振动信息；/n所述多源信息融合与处理装置分别与所述图像采集装置、所述声音振动采集装置以及所述液压支架的掩护梁上的插板以及尾梁连接；所述多源信息融合与处理装置用于根据所述图像信息、声音信息以及振动信息确定煤矸混合度指标，并判断所述煤矸混合度指标是否超过混合度阈值；当超过混合度阈值时，控制所述液压支架的掩护梁打开插板、关闭尾梁，实现关闭放煤口，停止放煤；所述煤矸混合度指标包括煤矸堆积体面积混合度和体积混合度。/n...

【技术特征摘要】
1.一种基于多源信息融合的放煤设备，其特征在于，包括：液压支架、后刮板、图像采集装置、声音振动采集装置以及多源信息融合与处理装置；
所述液压支架设置在采煤的工作面处；所述液压支架的掩护梁与煤层接触；所述液压支架的掩护梁收回插板、打开尾梁时用于开始放煤；
所述后刮板的进煤口设置在所述液压支架的掩护梁下面；所述后刮板用于将顶煤和矸石运出所述工作面；
所述图像采集装置设置在所述液压支架的底座上，且正对所述后刮板；所述图像采集装置用于采集所述后刮板上顶煤和矸石的图像信息；
所述声音振动采集装置设置在所述液压支架的掩护梁上；所述多源信息融合与处理装置设置在所述液压支架的底座上；
所述声音振动采集装置用于采集空气中的声音信息以及所述液压支架的掩护梁的振动信息；
所述多源信息融合与处理装置分别与所述图像采集装置、所述声音振动采集装置以及所述液压支架的掩护梁上的插板以及尾梁连接；所述多源信息融合与处理装置用于根据所述图像信息、声音信息以及振动信息确定煤矸混合度指标，并判断所述煤矸混合度指标是否超过混合度阈值；当超过混合度阈值时，控制所述液压支架的掩护梁打开插板、关闭尾梁，实现关闭放煤口，停止放煤；所述煤矸混合度指标包括煤矸堆积体面积混合度和体积混合度。


2.根据权利要求1所述的一种基于多源信息融合的放煤设备，其特征在于，所述图像采集装置包括：相机模块、补光模块、防尘模块、视角调整模块以及图像信息传输模块；
所述相机模块正对所述后刮板设置；
所述防尘模块设置在所述相机模块上；
所述补光模块与所述相机模块同侧面设置；
所述视角调整模块通过云台与所述多源信息融合与处理装置以及所述相机模块连接；所述视角调整模块用于调整所述相机的旋转角度，使所述相机模块通过旋转角度跟踪拍摄区域；
所述图像信息传输模块分别与所述相机模块连接；所述图像信息传输模块用于将所述相机模块采集的图像信息传输至所述多源信息融合与处理装置。


3.根据权利要求2所述的一种基于多源信息融合的放煤设备，其特征在于，所述相机模块为CCD相机、TOF相机、结构光相机、红外相机或立体双目相机。


4.根据权利要求2所述的一种基于多源信息融合的放煤设备，其特征在于，所述补光模块为可见光补光灯或红外光补光灯。


5.根据权利要求2所述的一种基于多源信息融合的放煤设备，其特征在于，所述图像信息传输模块为天线。


6.根据权利要求1所述的一种基于多源信息融合的放煤设备，其特征在于，所述声音振动采集装置包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：王家臣，杨胜利，李良晖，岳豪，刘传义，
申请(专利权)人：中国矿业大学北京，
类型：发明
国别省市：北京;11