本发明专利技术公开了基于空腔结构的煤矸声振信号放大装置及煤矸识别方法，涉及煤炭自动化识别技术领域，包括：空心夹层底座、壳体、第一调节旋钮、第二调节旋钮、声波传感器和振动传感器；壳体的开口端设置于空心夹层底座的夹层内部，并通过第一调节旋钮和第二调节旋钮与空心夹层底座的内层外壁连接；第一调节旋钮和第二调节旋钮用于调节壳体与空心夹层底座的距离；声波传感器和振动传感器设置于壳体的顶部外侧。本发明专利技术提出一种液压支架共鸣腔结构，能够有效放大矸石下落产生的声振信号，削弱煤下落产生的声振信号，让煤矸声振信号的差异的更加明显，再通过特征提取和恰当的识别算法，显著增强了对环境干扰的抵抗能力，提高了煤矸识别的准确率。的准确率。的准确率。
【技术实现步骤摘要】
基于空腔结构的煤矸声振信号放大装置及煤矸识别方法
[0001]本专利技术涉及煤炭自动化识别
，尤其涉及基于空腔结构的煤矸声振信号放大装置及煤矸识别方法。
技术介绍
[0002]目前，综放开采仍普遍采用人工放煤的方式，放煤的智能化是制约综放开采智能化的主要瓶颈，而煤矸识别是智能无人放煤中的一道重要工序。如何实现精准的煤矸识别并进行合理的放煤控制以提高顶煤采出率一直是放顶煤研究中的重难点。
[0003]雷达探测识别、红外测温识别、自然γ射线识别、双能γ射线识别、振动信号识别、图像识别、X射线识别等技术相继被应用在综放开采煤矸识别中。但是上述技术存在技术缺陷，雷达探测法存在当煤层较厚时信号衰减较为严重的问题；红外测温技术受环境温度的影响较大；γ射线法成本太高且对人体有害；图像识别在煤矸颜色有较大差别时有效，但受粉尘、光线等因素影响较大；声音技术成本较低，难度小，但受环境噪声的干扰严重；振动信号法也存在环境干扰及信号识别困难的问题。以上煤矸识别方法多能实现基本的煤矸识别，但受放煤环境恶劣、复杂的影响，难以在低时延条件下达到理想的准确率。
[0004]因此，提出一种基于空腔结构的煤矸声振信号放大装置及煤矸识别方法，解决现有技术中存在的问题，是本领域技术人员亟需解决的问题。
技术实现思路
[0005]有鉴于此，本专利技术提供了一种基于空腔结构的煤矸声振信号放大装置及煤矸识别方法，增强对环境干扰的抵抗能力，提高了煤矸识别的准确率。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0007]基于空腔结构的煤矸声振信号放大装置，包括：空心夹层底座、壳体、第一调节旋钮、第二调节旋钮、声波传感器和振动传感器；
[0008]所述壳体的开口端设置于所述空心夹层底座的夹层内部，并通过所述第一调节旋钮和所述第二调节旋钮与所述空心夹层底座的内层外壁连接；所述第一调节旋钮和所述第二调节旋钮用于调节所述壳体与所述空心夹层底座的距离；
[0009]所述声波传感器和所述振动传感器设置于所述壳体的顶部外侧。
[0010]可选的，所述声波传感器和所述振动传感器分别设有与上位机连接的数据传输线。
[0011]可选的，还包括磁吸垫层，设置于所述空心夹层底座的底部外侧，用于将信号放大装置吸附固定在液压支架掩护梁的内侧。
[0012]可选的，所述空心夹层底座的底部还设有固定孔，与液压支架掩护梁通过螺丝固定。
[0013]一种煤矸识别方法，应用基于空腔结构的煤矸声振信号放大装置，该装置设置于液压支架掩护梁内，具体包括以下步骤：
[0014]信号放大调节步骤：根据矸石撞击液压支架掩护梁时的频率通过所述第一调节旋钮和所述第二调节旋钮调节所述壳体与所述空心夹层底座的距离；
[0015]信号采集步骤：通过所述声波传感器采集煤与矸石撞击所述液压支架掩护梁产生的声波信号，所述振动传感器采集煤与矸石撞击所述液压支架掩护梁产生的振动信号，并将所述声波信号和所述振动信号传输至所述上位机；
[0016]特征提取步骤：通过模态分析方法提取所述声波信号的第一信号特征和所述振动信号的第二信号特征；
[0017]标准特征库建立步骤：利用所述第一信号特征和所述第二信号特征在所述上位机中建立标准特征库；
[0018]对比识别步骤：在放煤过程中，将所述声波传感器采集的所述第一信号和所述振动传感器采集的所述第二信号传输到所述上位机，与所述标准特征库中的信号特征进行比对，若存在与特征库中矸石下落的信号特征，则此时放出的为矸石，否则，此时放出的为煤。
[0019]经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本专利技术提供了一种基于空腔结构的煤矸声振信号放大装置及煤矸识别方法：提出一种液压支架共鸣腔结构，能够有效放大矸石下落产生的声振信号，削弱煤下落产生的声振信号，让煤矸声振信号的差异的更加明显，再通过特征提取和恰当的识别算法，显著增强了对环境干扰的抵抗能力，提高了煤矸识别的准确率。
附图说明
[0020]为了更清楚地说明本专利技术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专利技术的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0021]图1为本专利技术基于空腔结构的煤矸声振信号放大装置结构示意图；
[0022]图2为本专利技术基于空腔结构的煤矸声振信号放大装置的俯视图；
[0023]图3为本专利技术煤矸声振信号放大装置在液压支架中的安装位置示意图；
[0024]图4为本专利技术一种煤矸识别方法流程图；
[0025]其中，1
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空心夹层底座，2
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壳体，3
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第一调节旋钮，4
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第二调节旋钮，5
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声波传感器，6
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振动传感器，7
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磁吸垫层。
具体实施方式
[0026]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，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，都属于本专利技术保护的范围。
[0027]参照图1
‑
2所示，本专利技术公开了基于空腔结构的煤矸声振信号放大装置，包括：空心夹层底座1、壳体2、第一调节旋钮3、第二调节旋钮4、声波传感器5和振动传感器6；
[0028]壳体2的开口端设置于空心夹层底座1的夹层内部，并通过第一调节旋钮3和第二调节旋钮4与空心夹层底座1的内层外壁连接；第一调节旋钮3和第二调节旋钮4用于调节壳
体2与空心夹层底座1的距离；
[0029]声波传感器5和振动传感器6设置于壳体2的顶部外侧。
[0030]在一个具体实施例中，声波传感器5和振动传感器6分别设有与上位机连接的数据传输线。
[0031]在一个具体实施例中，还包括磁吸垫层7，设置于空心夹层底座1的底部外侧，用于将信号放大装置吸附固定在液压支架掩护梁的内侧。
[0032]在一个具体实施例中，空心夹层底座1的底部还设有固定孔，与液压支架掩护梁通过螺丝固定；还包括其他固定方式，本文不再赘述。
[0033]参照图4所示，本专利技术公开了一种煤矸识别方法，应用上述基于空腔结构的煤矸声振信号放大装置，具体安装位置参照图3所示：该煤矸声振信号放大装置设置于液压支架掩护梁内，具体为磁吸垫层7吸附在液压支架掩护梁靠近挖掘方向的内壁上，具体包括以下步骤：
[0034]信号放大调节步骤：根据矸石撞击液压支架掩护梁时的频率通过第一调节旋钮3和第二调节旋钮4调节壳体2与空心夹层底座1的距离；
[0035]信号采集步骤：通过声波传感器5采集煤与矸石撞击液压支架掩护梁产生的声波信号，振动传感器6采集煤与矸石撞本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.基于空腔结构的煤矸声振信号放大装置，其特征在于，包括：空心夹层底座(1)、壳体(2)、第一调节旋钮(3)、第二调节旋钮(4)、声波传感器(5)和振动传感器(6)；所述壳体(2)的开口端设置于所述空心夹层底座(1)的夹层内部，并通过所述第一调节旋钮(3)和所述第二调节旋钮(4)与所述空心夹层底座(1)的内层外壁连接；所述第一调节旋钮(3)和所述第二调节旋钮(4)用于调节所述壳体(2)与所述空心夹层底座(1)的距离；所述声波传感器(5)和所述振动传感器(6)设置于所述壳体(2)的顶部外侧。2.根据权利要求1所述的基于空腔结构的煤矸声振信号放大装置，其特征在于，所述声波传感器(5)和所述振动传感器(6)分别设有与上位机连接的数据传输线。3.根据权利要求1所述的基于空腔结构的煤矸声振信号放大装置，其特征在于，还包括磁吸垫层(7)，设置于所述空心夹层底座(1)的底部外侧，用于将信号放大装置吸附固定在液压支架掩护梁的内侧。4.根据权利要求1所述的基于空腔结构的煤矸声振信号放大装置，其特征在于，所述空心夹层底座(1)的底部还设有固定孔，与液压支架掩护梁通过螺丝固定...
【专利技术属性】
技术研发人员：张锦旺，王逢辰，王家臣，程东亮，李良晖，
申请(专利权)人：中国矿业大学北京，
类型：发明
国别省市：
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