基于5G和红外热成像的煤岩识别自动调高滚筒采煤机

技术领域

本发明涉及一种基于5G和红外热成像的煤岩识别自动调高滚筒采煤机。

背景技术

煤炭在我国一次能源结构中依然占比很大，未来长期一段时间内煤炭依然占主体地位。随着先进工业自动化技术的飞速发展，煤炭的开采技术也逐渐从机械化向自动化方向发展。然而由于井下开采环境的复杂性，以煤岩识别自动调高的智能开采技术仍然尚未得到突破。

采煤机的自动化主要包括两部分：牵引速度和滚筒切割高度的自动控制。目前国内外绝大多数采煤机牵引速度都已基本实现了手动和自动控制，而采煤机滚筒高度的控制，除国外极少数的采煤机采用记忆割煤模式进行高度控制外，大部分是靠人工干预，既费时又费力。在复杂的矿井环境中操作人员难以及时准确判断采煤机的截割状态。如若在狭窄的综采工作面内，操作人员更加难以及时调节滚筒的高度，因此采煤机在工作过程中经常会截割到顶底板岩石。采煤机连续截割岩石的过程中不仅会造成滚筒截齿磨损而且还会造成原煤质量下降；特别对于那些高瓦斯矿井，在截割岩石的过程中产生的热量极易引起瓦斯爆炸，造成重大人身安全事故；同时滚筒位置调节不当还可能造成顶底煤剩留过厚，降低回采率。而煤岩识别自动调高技术不仅可以实现无人化开采，而且还可以提高机采率降低夹矸率。

因此，如何改进传统的滚筒采煤机以实现采煤工作的煤岩识别和自动调高成为重要的研究内容。

发明内容

发明：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种基于5G和红外热成像的煤岩识别自动调高滚筒采煤机。通过对红外热成像采集系统生成的数字信号的提取和降噪处理，利用5G通信系统低延时性，可实时控制采煤机滚筒的高度。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种基于5G和红外热成像的煤岩识别自动调高滚筒采煤机，包括采煤机滚筒、摇臂、驱动电机、防爆外壳、红外热成像采集系统、5G通信系统、远程监控系统、微处理器，红外热成像采集系统由黑体、红外热成像仪组成，5G通信系统由光纤、CPE终端、云存储组成，远程监控系统由显示器和图像分析软件组成；采煤机滚筒截割待采煤壁时，由防爆外壳保护的红外热成像采集系统通过黑体和红外热成像仪，将煤岩界面的物理信息经光学系统，热释电传感器处理生成的图像信号，再经放大器，模数转换后生成数字信号。5G通信系统利用光纤，CPE终端、云存储，将数字信号实时传送至远程监控系统进行图像生成和煤岩界面温度计算。接着远程监控系统将处理过的信号由5G通信系统实时传送至微处理器，最终微处理器基于小波变换原理将信号传输至驱动电机，达到自动调高、科学预测、安全开采及提高机采率降低夹矸率的目的。

优选的，所述红外热成像采集系统、5G通信系统、远程监控系统、微处理器通过光纤连接。

优选的，所述微处理器基于小波变换原理对信号进行信息提取、降噪处理与分析。

有益效果：本发明提供的基于5G和红外热成像的煤岩识别自动调高滚筒采煤机，依据煤、岩表面发射率的差异，利用5G通信系统将红外热成像采集系统生成的数字信号实时传送至远程监控系统，通过生成的煤岩界面红外热图像，计算出煤岩界面温度，控制采煤机截割区域处于顶底板之间，并在煤层开采后实时反演采区三维煤岩地质空间分布图，达到自动调高、科学预测、安全开采及提高机采率降低夹矸率的目的。

附图说明

图1为基于5G和红外热成像的煤岩识别自动调高滚筒采煤机结构图；

图2为基于5G和红外热成像的煤岩识别自动调高滚筒采煤机工作流程图；

附图标记：1-采煤机滚筒；2-防爆外壳；3-红外热成像采集系统；4-摇臂；5-驱动电机；6-5G通信系统；7-微处理器；8-待采煤壁。

具体实施方式

结合图1、图2所示，一种基于5G和红外热成像的煤岩识别自动调高滚筒采煤机，包括采煤机滚筒1、摇臂4、驱动电机5、防爆外壳2、红外热成像采集系统3、5G通信系统6、远程监控系统、微处理器7，所述滚筒采煤机上连接所述由防爆外壳保护的红外热成像采集系统3，所述的摇臂4上连有驱动电机5，所述5G通信系统6与所述远程监控系统和微处理器7连接，所述采煤机滚筒1截割待采煤壁8时，所述由防爆外壳2保护的红外热成像采集系统3通过黑体和红外热成像仪，将煤岩界面的物理信息经光学系统，热释电传感器处理生成的图像信号，再经放大器，模数转换后生成数字信号。所述5G通信系统6利用光纤，经CPE终端、云存储，将数字信号实时传送至远程监控系统进行图像生成和煤岩界面温度计算。所述远程监控系统将处理过的信号由5G通信系统6实时传送至微处理器7，所述微处理器7基于小波变换原理将信号传输至驱动电机5，实现自动调高、科学预测、安全开采及提高机采率降低夹矸率的目的。

优选的，所述红外热成像采集系统3、5G通信系统6、远程监控系统、微处理器7通过光纤连接。

优选的，所述微处理器7基于小波变换原理对信号进行信息提取、降噪处理与分析。