一种基于超前煤壁识别的滞后自动割煤方法技术

本发明专利技术公开了一种基于超前煤壁识别的滞后自动割煤方法，该方法包括以下步骤：一、综采工作面的通风；二、综采工作面的图像采集；三、综采工作面的图像拼接；四、超前煤壁识别；五、采煤机滞后自动割煤。本发明专利技术可以保护摄像头，而且图像采集效果好，因此能够更好地获得煤壁的信息，并能够准确指导采煤机进行采煤，因此实用性强，便于推广使用。

【技术实现步骤摘要】
一种基于超前煤壁识别的滞后自动割煤方法
本专利技术属于煤矿开采设备
，具体涉及一种基于超前煤壁识别的滞后自动割煤方法。
技术介绍
煤炭是我国重要的基础能源和原料，并且煤炭为主的能源结构在相当长的时间内还不会改变。随着安全事故的频发，煤炭的安全高效开采已经成为国内外学者重点研究的课题。其中,综采工作面作为煤炭开采中应用技术最为复杂，最能体现高效开采的环节之一。但是煤矿井下环境复杂，危险重重，因此实现三机联动的无人采煤或者少人采煤非常重要。目前常见的识别煤壁界面方法主要存在以下问题：一、国内主要煤岩自然伽马射线辐射特性的NGR传感器法。该方法适用于高瓦斯矿，但是该方法必须是留一定厚度顶煤，这样降低了采出率；同时还要求顶底板围岩有放射性元素，导致对于砂岩顶板适应性极差。二、基于采煤机切割力响应的岩石界面识别传感器法。此方法用传感器拾取摇臂震动信号、滚筒轴扭矩信号及调高油缸压力信号进行识别。由于煤层复杂多变，且滚筒时刻都在旋转，导致方法获取到的信号存在较大误差。三、基于图像纹理的煤岩识别方法，该方法主要利用煤和岩石不同的纹理阔值来区分煤层和岩石，但由于采煤机在工作的时候粉尘、泥污特别大，导致采煤机上的摄像头拍摄的图像模糊度非常大，无法通过图像边缘灰度处理方法来准确判断岩石和煤壁的边缘,因此很难将煤壁中的岩石和煤进行区分。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于超前煤壁识别的滞后自动割煤方法，该方法图像采集效果好，因此能够更好地获得煤壁的信息，并能够准确指导采煤机进行采煤，因此实用性强，便于推广使用。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种基于超前煤壁识别的滞后自动割煤方法，该方法采用的滞后自动割煤装置包括采煤机和与所述采煤机通信的超前煤壁识别机构，所述超前煤壁识别机构包括计算机和多个均与计算机连接的超前煤壁识别单元，所述超前煤壁识别单元的数量与液压支架的数量相等且一一对应，所述超前煤壁识别单元安装在液压支架的顶梁上，所述超前煤壁识别单元包括安装在顶梁的立板侧壁的液压油缸和与所述液压油缸的活塞杆连接的护筒，所述护筒远离液压油缸的一端安装有摄像头；该方法包括以下步骤：步骤一、综采工作面的通风：设定综采工作面通风时间阈值，对综采工作面进行通风；步骤二、综采工作面的图像采集：在立板的侧壁上开设供护筒转向的滑槽，护筒靠近滑槽的一侧设置有多个均与滑槽配合的滑轮，控制液压支架工作，使得前梁向上翻转，再控制液压油缸工作，带动活塞杆伸长，活塞杆带动护筒沿滑槽的路径移动并使摄像头伸出顶梁，摄像头伸出到位后，计算机控制摄像头对煤壁进行图像采集，图像采集完毕后通过液压油缸使得活塞杆缩短，进而将护筒收回至顶梁内，最后控制液压支架工作，使得前梁向下收回复位；步骤三、综采工作面的图像拼接：计算机将多个摄像头采集的各煤壁节段图像进行拼接，从而得到整个煤壁的图像；步骤四、超前煤壁识别：计算机利用图像边缘处理方法对整个煤壁的图像进行图像处理，实现煤壁中岩石和煤的区分，识别下一刀的超前煤壁对应的煤壁上边缘曲线和煤壁下边缘曲线；步骤五、采煤机滞后自动割煤：计算机将下一刀的超前煤壁对应的煤壁上边缘曲线和煤壁下边缘曲线数据传输至采煤机，采煤机根据下一刀的超前煤壁对应的煤壁上边缘曲线和煤壁下边缘曲线数据进行滞后自动割煤。上述的一种基于超前煤壁识别的滞后自动割煤方法，其特征在于：所述摄像头通过数据线与所述计算机连接，所述采煤机与所述计算机通信。上述的一种基于超前煤壁识别的滞后自动割煤方法，其特征在于：所述护筒与液压油缸的活塞杆铰接，液压油缸与立板的侧壁铰接。上述的一种基于超前煤壁识别的滞后自动割煤方法，其特征在于：所述立板的侧壁上开设有供护筒转向的滑槽，所述滑槽包括滑槽平直段和与滑槽平直段连通的滑槽下斜段，护筒靠近滑槽的一侧设置有多个均与滑槽配合的滑轮。上述的一种基于超前煤壁识别的滞后自动割煤方法，其特征在于：所述滑槽平直段的中轴线和滑槽下斜段的中轴线的夹角为140°～160°。上述的一种基于超前煤壁识别的滞后自动割煤方法，其特征在于：所述滑轮通过支撑块与护筒连接。上述的一种基于超前煤壁识别的滞后自动割煤方法，其特征在于：所述护筒为中空结构，所述摄像头设置在护筒的端部内壁上。上述的一种基于超前煤壁识别的滞后自动割煤方法，其特征在于：所述摄像头为广角镜头。上述的一种基于超前煤壁识别的滞后自动割煤方法，其特征在于：步骤四中，所述图像边缘处理方法为图像边缘灰度处理算法、Canny图像边缘识别算法或二值化边缘检测算法。上述的一种基于超前煤壁识别的滞后自动割煤方法，其特征在于：步骤一中、设定的综采工作面通风时间阈值为1min～3min。本专利技术与现有技术相比具有以下优点：1、本专利技术采用的装置的摄像头设置在液压支架顶梁内，通过将顶梁前端的前梁收回，能够将摄像头通过前梁包裹，进而起到保护摄像头的目的，该设置能够有效避免采煤时因煤块飞溅、以及粉尘和泥污特别大而导致摄像头损坏的问题，进而提高了超前煤壁识别机构的可靠性。2、本专利技术采用的装置的护筒设置在立板内侧壁上，因此不会影响液压支架的正常工作，便于推广使用。3、本专利技术采用的装置的广角镜头在较短的图像采集距离内，能够采集到较大面积的煤壁，从而能够避免需要将液压支架设置在距煤壁较远位置处的问题，需要图像采集时，将摄像头通过护筒倾斜向下从顶梁内推出，这样可使图像采集效果更好，并能够实现更大范围煤壁的图像采集。4、本专利技术采用的方法，在采煤机停机后，对综采工作面通风能够降低综采工作面的粉尘浓度，从而大大提高了照片信息采集的清晰度和识别度，拍摄滞后于采煤机停机，使得拍摄效果更好，多个摄像头能够一次性将煤壁的图像进行采集，因此效率高，本方法步骤简单，便于推广使用。综上所述，本专利技术可以保护摄像头，而且图像采集效果好，因此能够更好地获得煤壁的信息，并能够准确指导采煤机进行采煤，因此实用性强，便于推广使用。下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。附图说明图1为本专利技术采用的装置的割煤工作状态示意图。图2为本专利技术采用的装置进行超前煤壁识别的工作状态示意图。图3为本专利技术装置中超前煤壁识别单元在立板上的未工作状态示意图。图4为本专利技术装置中超前煤壁识别单元在立板上的工作状态示意图。图5为图3的A-A视图。图6为本专利技术装置中滑槽在立板上的位置示意图。图7为本专利技术方法的流程框图。附图标记说明:1—液压支架；2—顶梁；3—摄像头；4—采煤机；5—护筒；6—液压油缸；7—立板；8—滑轮；9—滑槽；9-1—滑槽平直段；9-2—滑槽下斜段；10—煤壁；11—活塞杆；12—支撑块；13—前梁。具体实施方式如图1至图7所示，本专利技术方法采用的滞后自动割煤装置包括采煤机4和与所述采煤机4通信的超前煤壁本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于超前煤壁识别的滞后自动割煤方法，该方法采用的滞后自动割煤装置包括采煤机(4)和与所述采煤机(4)通信的超前煤壁识别机构，所述超前煤壁识别机构包括计算机和多个均与计算机连接的超前煤壁识别单元，所述超前煤壁识别单元的数量与液压支架(1)的数量相等且一一对应，所述超前煤壁识别单元安装在液压支架(1)的顶梁(2)上，所述超前煤壁识别单元包括安装在顶梁(2)的立板(7)侧壁的液压油缸(6)和与所述液压油缸(6)的活塞杆(11)连接的护筒(5)，所述护筒(5)在远离液压油缸(6)的一端安装有摄像头(3)；/n其特征在于：该方法包括以下步骤：/n步骤一、综采工作面的通风：设定综采工作面通风时间阈值，对综采工作面进行通风；/n步骤二、综采工作面的图像采集：在立板(7)的侧壁上开设供护筒(5)转向的滑槽(9)，护筒(5)靠近滑槽(9)的一侧设置有多个均与滑槽(9)配合的滑轮(8)，控制液压支架(1)工作，使得前梁(13)向上翻转，再控制液压油缸(6)工作，带动活塞杆(11)伸长，活塞杆(11)带动护筒(5)沿滑槽(9)的路径移动并使摄像头(3)伸出顶梁(2)，摄像头(3)伸出到位后，计算机控制摄像头(3)对煤壁(10)进行图像采集，图像采集完毕后通过液压油缸(6)使得活塞杆(11)缩短，进而将护筒(5)收回至顶梁(2)内，最后控制液压支架(1)工作，使得前梁(13)向下收回复位；/n步骤三、综采工作面的图像拼接：计算机将多个摄像头(3)采集的各煤壁(10)节段图像进行拼接，从而得到整个煤壁(10)的图像；/n步骤四、超前煤壁识别：计算机利用图像边缘处理方法对整个煤壁(10)的图像进行图像处理，实现煤壁(10)中岩石和煤的区分，识别下一刀的超前煤壁(10)对应的煤壁上边缘曲线和煤壁下边缘曲线；/n步骤五、采煤机滞后自动割煤：计算机将下一刀的超前煤壁(10)对应的煤壁上边缘曲线和煤壁下边缘曲线数据传输至采煤机(4)，采煤机(4)根据下一刀的超前煤壁(10)对应的煤壁上边缘曲线和煤壁下边缘曲线数据进行滞后自动割煤。/n...

【技术特征摘要】
1.一种基于超前煤壁识别的滞后自动割煤方法，该方法采用的滞后自动割煤装置包括采煤机(4)和与所述采煤机(4)通信的超前煤壁识别机构，所述超前煤壁识别机构包括计算机和多个均与计算机连接的超前煤壁识别单元，所述超前煤壁识别单元的数量与液压支架(1)的数量相等且一一对应，所述超前煤壁识别单元安装在液压支架(1)的顶梁(2)上，所述超前煤壁识别单元包括安装在顶梁(2)的立板(7)侧壁的液压油缸(6)和与所述液压油缸(6)的活塞杆(11)连接的护筒(5)，所述护筒(5)在远离液压油缸(6)的一端安装有摄像头(3)；
其特征在于：该方法包括以下步骤：
步骤一、综采工作面的通风：设定综采工作面通风时间阈值，对综采工作面进行通风；
步骤二、综采工作面的图像采集：在立板(7)的侧壁上开设供护筒(5)转向的滑槽(9)，护筒(5)靠近滑槽(9)的一侧设置有多个均与滑槽(9)配合的滑轮(8)，控制液压支架(1)工作，使得前梁(13)向上翻转，再控制液压油缸(6)工作，带动活塞杆(11)伸长，活塞杆(11)带动护筒(5)沿滑槽(9)的路径移动并使摄像头(3)伸出顶梁(2)，摄像头(3)伸出到位后，计算机控制摄像头(3)对煤壁(10)进行图像采集，图像采集完毕后通过液压油缸(6)使得活塞杆(11)缩短，进而将护筒(5)收回至顶梁(2)内，最后控制液压支架(1)工作，使得前梁(13)向下收回复位；
步骤三、综采工作面的图像拼接：计算机将多个摄像头(3)采集的各煤壁(10)节段图像进行拼接，从而得到整个煤壁(10)的图像；
步骤四、超前煤壁识别：计算机利用图像边缘处理方法对整个煤壁(10)的图像进行图像处理，实现煤壁(10)中岩石和煤的区分，识别下一刀的超前煤壁(10)对应的煤壁上边缘曲线和煤壁下边缘曲线；
步骤五、采煤机滞后自动割煤：计算机将下一刀的超前煤壁(10)对应的煤壁上边缘曲线和煤壁下边缘曲线数据传输至采煤机(4)，采煤机(4)根...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙维耕，秦超，宋兆贵，杨莹，郑晓春，
申请(专利权)人：西安煤矿机械有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61