基于介电常数差异的煤矸动态识别方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于介电常数差异的煤矸动态识别方法及装置，涉及采矿工程领域，本发明专利技术包括以下步骤：在综放开采的顶煤放出过程中，支架上方的顶煤或矸石落入后部刮板运输机；后部刮板运输机运动过程中，打开相邻两放煤口电容装置的电源，通入恒定电压；通过信号处理器识别电流变化，当电流变化达到阈值，则出现过量的矸石，停止放煤。本发明专利技术的方法是一种智能化的识别方法，不需要井下人员操作，可以有效减少工作员人员数量，推进矿山智能化建设。设。设。

【技术实现步骤摘要】
基于介电常数差异的煤矸动态识别方法及装置


[0001]本专利技术涉及采矿工程领域，更具体的说是涉及一种基于介电常数差异的煤矸动态识别方法及装置。

技术介绍

[0002]放顶煤开采在我国已得到广泛的应用，而无人化、智能化的进程仍旧缓慢，放煤口的煤矸识别技术是制约智能开采发展的核心技术之一。现有的煤矸识别大多是对已落到刮板机上的煤、矸进行识别，不能直接识别放煤口下落过程中的煤、矸，由于放煤速度快，此类方法的识别效果具有一定的滞后性。图像识别是现有的主流识别技术，此类方法一般需要安装大量的工业摄像头及高性能的图像处理设备，昂贵的成本是难以推广应用的主要问题。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本专利技术提供了一种基于介电常数差异的煤矸动态识别方法及装置，能够实时检测放煤口下落过程的煤和矸，且设备简单、无需操控、不受环境影响，能在现有技术上迅速推广应用，推进煤矿的智能化、无人化建设。
[0004]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0005]本专利技术公开了一种基于介电常数差异的煤矸动态识别方法，包括以下步骤：
[0006]在综放开采的顶煤放出过程中，支架上方的顶煤或矸石通过放煤口落入后部刮板运输机；
[0007]后部刮板运输机运动过程中，打开两邻近两放煤口电容装置的电源，通入恒定电压；
[0008]通过信号处理器识别电流变化，当电流变化达到阈值，出现过量的矸石，停止放煤。
[0009]可选的，所述电容装置根据介电常数判断是否出现过量的矸石；介电常数的差异变化引起电容成正相关的变化，在线路中产生微弱电流，根据电流变化判断电容装置中是否出现过量的矸石，从而执行停止放煤操作。
[0010]可选的，还包括利用电流放大器对电流信号进行放大。
[0011]本专利技术还公开了一种基于介电常数差异的煤矸动态识别装置，其特征在于，包括放顶煤液压支架，电容装置、信号处理器和中控系统；所述放顶煤液压支架与所述电容装置连接，所述电容装置与所述信号处理器连接，所述中控系统与信号处理器连接，用于通过监测电流来识别煤和矸石进而及时控制放煤口的开关。
[0012]可选的，所述电容装置包括平行电容板、稳压器、电流放大器；所述平行电容板位于液压支架尾梁侧护板外侧，所述稳压器、所述电流放大器位于侧护板内侧。
[0013]经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本专利技术公开提供了一种基于介电常数差异的煤矸动态识别方法及装置，放煤过程中煤和矸石通过安装在支架尾梁侧护板的电
容装置时会由于介电常数的差异引起电容大小的变化，从而在线路中产生电流，中控系统通过监测这种电流来识别煤和矸石进而及时控制放煤口的开关。本专利技术的识别方法是基于煤和矸石的介电常数的差异导致在线路中产生的电流进行识别，识别速度快，同时不受井下光线、粉尘的干扰。此外，装置整体设备较为简单，主要由电容装置、稳定的电压输出装置、监测电流和控制放煤口的中控系统组成，目前的技术可以较轻松的制备。另外，本专利技术的方法是一种智能化的识别方法，不需要井下人员操作，可以有效减少工作员人员数量，推进矿山智能化建设。对比图像和人工识别方法，此方法更简便、智能、高效。
附图说明
[0014]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。
[0015]图1为本专利技术的整体结构示意图；
[0016]图2为本专利技术放顶煤液压支架电容装置图；
[0017]图3为本专利技术2号液压支架接收到信号关闭放煤口示意图；
[0018]图4为本专利技术3号液压支架接收到信号关闭放煤口示意图；
[0019]图5为本专利技术的基于介电常数差异的煤矸动态识别装置。
[0020]其中，1
‑
1号液压支架，2
‑
2号液压支架，3
‑
3号液压支架，4
‑
4号液压支架，5
‑
后部刮板运输机。
具体实施方式
[0021]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。
[0022]本专利技术实施例公开了一种基于介电常数差异的煤矸动态识别方法，每个放顶煤液压支架安装一套电容装置，由信号处理器进行控制，配合工作，如图2所示。
[0023]如图3所示后部刮板运输机5由1向4方向运动，顶煤放出时，当2号液压支架2打开放煤口，2号液压支架2顶部的煤或者矸石落入后部刮板运输机，后部刮板运输机向3方向运动，此时控制器控制1号液压支架1右侧与3号液压支架3左侧电容板装置打开电源，通入恒定电压，电容板充电完成后，1号液压支架1与3号液压支架3的电容板构成回路。由于煤与矸石下落经由两平行电容板且煤、矸相对介电常数ε
r
具有显著差异(煤为2
‑
5，矸石一般为6
‑
8)根据：
[0024]UC＝Q；
[0025][0026]当向电容板通入恒定电压时，由于相同检测频率下(以10KHz为例，较低检测频率
下煤与矸石相对介电常数差异较大)，含水量基本相同时矸石介电常数显著大于煤。相对介电常数ε
r
的差异变化引起电量Q成正相关的变化，从而在线路中产生微弱电流。放煤过程中一旦出现矸石，经过电流放大器放大后，信号处理器识别电流达到阈值，便立即关闭2号液压支架2放煤口，停止2号液压支架2区域放煤。(见图3)，同时控制1号液压支架1、3号液压支架3的电容系统电源关闭；然后控制3号液压支架3放煤口打开，支架放煤口打开后控制2号液压支架2、4号液压支架4电容装置电源接通，通入稳定电压，开始下一轮放煤循环(见图4)。
[0027]U(恒定)C(变化)＝Q(同步电容板容量产生变化)电容的决定式为：C＝ε
r
S/4πkd(εr为相对介电常数，S为电容极板的正对面积，d为电容极板的距离，k则是静电力常量)。
[0028]本专利技术实施例还公开了一种基于介电常数差异的煤矸动态识别装置，如图5所示，由放顶煤液压支架，电容装置(有平行电容板、稳压器、电流放大器)和信号处理器组成。其中平行电容板位于液压支架尾梁侧护板外侧，稳压器、电流放大器等电路元件位于侧护板内侧。整体效果如下图1。
[0029]本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
[0030]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于介电常数差异的煤矸动态识别方法，其特征在于，包括以下步骤：在综放开采的顶煤放出过程中，支架上方的顶煤或矸石通过放煤口落入后部刮板运输机；后部刮板运输机运动过程中，打开两邻近两放煤口电容装置的电源，通入恒定电压；通过信号处理器识别电流变化，当电流变化达到阈值，出现过量的矸石，停止放煤。2.根据权利要求1所述的一种基于介电常数差异的煤矸动态识别方法，其特征在于，所述电容装置根据介电常数判断是否出现过量的矸石；介电常数的差异变化引起电容成正相关的变化，在线路中产生微弱电流，根据电流变化判断电容装置中是否出现过量的矸石，从而执行停止放煤操作。3.根据权利要求1所述的一...

【专利技术属性】
技术研发人员：张锦旺，郭晓松，赵恒泰，邹润洪，杨胜利，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：