煤岩层位的确定方法、装置和煤岩识别系统

技术领域

本申请涉及煤岩识别技术领域，具体而言，涉及一种煤岩层位的确定方法、装置、计算机可读存储介质和煤岩识别系统。

背景技术

煤矿智能化是煤炭产业高质量发展的核心技术支撑。准确切割煤层可以有效提高煤炭回收率，提高后续煤岩分离效率，降低洗煤成本。然而，煤岩层的识别是制约智能精确煤层切割的关键问题之一。煤层和岩层的赋存条件极其复杂。研究一种适用于煤矿巷道环境的煤岩层位实时识别方法，对于提高识别准确度、降低识别误差、提高煤岩识别技术的自动化水平，保证煤矿智能化开采具有重要意义。传统的煤岩识别方法是在数据处理后的雷达图像上手动选择煤岩层点，也称为种子点，然后进行自动层跟踪，以获得煤岩层信息。受到环境中其他反射体和工业电磁噪音的影响，这种方法在识别过程中容易出现串层现象，故存在依赖人工干预和稳定性差的问题，因此，目前的煤岩识别的准确率较低。

发明内容

本申请的主要目的在于提供一种煤岩层位的确定方法、装置、计算机可读存储介质和煤岩识别系统，以至少解决现有技术中煤岩识别的准确率较低的问题。

为了实现上述目的，根据本申请的一个方面，提供了一种煤岩层位的确定方法，包括：获取瞬时振幅图谱，其中，所述瞬时振幅图谱是基于希尔伯特变化技术得到的界面的电磁脉冲的反射波的振幅图谱；从所述瞬时振幅图谱中选取波长在第一预定范围内的极值点，得到煤岩的粗略分界位置；采用追踪扫描叠加技术，从所述粗略分界位置中选取波长在第二预定范围内的所述极值点，得到煤岩的精确分界位置，其中，所述第二预定范围为所述第一预定范围的子集，所述追踪扫描叠加技术为对多个所述极值点进行层位追踪得到多个层位曲线，对多个所述层位曲线的振幅求取平均值。

可选地，从所述瞬时振幅图谱中选取波长在第一预定范围内的极值点，得到煤岩的粗略分界位置，包括：获取所述瞬时振幅图谱中的每一列或者每一道的多个所述极值点中，波长在第三预定范围内的最大值，得到煤岩的多个初步粗略分界位置，其中，每一列或者每一道中的所述极值点的最大值对应一个所述初步粗略分界位置，所述第一预定范围为所述第三预定范围的子集；去除所述初步粗略分界位置周围的离散点，得到煤岩的所述粗略分界位置，其中，所述离散点为波长不在所述第一预定范围内的所述极值点。

可选地，去除所述初步粗略分界位置周围的离散点，得到煤岩的所述粗略分界位置，包括：以第一数量个所述初步粗略分界位置对应的所述极值点作为中心，分别沿左右计算第二数量个所述极值点的欧式距离；在所述欧式距离小于预设距离阈值的情况下，确定所述极值点为所述离散点；将所有的所述离散点去除，对剩余的所述极值点通过插值运算得到煤岩的所述粗略分界位置。

可选地，采用追踪扫描叠加技术，从所述粗略分界位置中选取波长在第二预定范围内的所述极值点，得到煤岩的精确分界位置，包括：获取所述粗略分界位置附近的波长在所述第二预定范围内的所述极值点，得到备选点；采用所述追踪扫描叠加技术，以第三数量个所述备选点作为种子点在数据剖面上进行层位追踪，得到所述第三数量的所述层位曲线；计算每条所述层位曲线的振幅叠加的平均值，得到多个叠加平均值；确定多个所述叠加平均值中的最大值为所述精确分界位置。

可选地，在获取瞬时振幅图谱之后，所述方法还包括：从所述瞬时振幅图谱中选取波长在第三预定范围内的极值点，得到空气和煤的粗略分界位置；采用所述追踪扫描叠加技术，从空气和煤的所述粗略分界位置中选取波长在第四预定范围内的所述极值点，得到空气和煤的精确分界位置，其中，所述第四预定范围为所述第三预定范围的子集。

可选地，在从所述瞬时振幅图谱中选取波长在第一预定范围内的极值点，得到煤岩的粗略分界位置之前，所述方法还包括：将数据剖面中的空气和煤的分界线拉平，将从零时刻到空气和煤的分界线靠后的波长在第五预定范围内的数据去除和/或置零，得到处理后的数据。

可选地，在采用追踪扫描叠加技术，从所述粗略分界位置中选取波长在第二预定范围内的所述极值点，得到煤岩的精确分界位置之后，所述方法还包括：采用第一公式对空气层厚度进行校正，得到校正后的空气层厚度，其中，所述第一公式为：

v

k

根据本申请的另一方面，提供了一种煤岩层位的确定装置，包括：获取单元，用于获取瞬时振幅图谱，其中，所述瞬时振幅图谱是基于希尔伯特变化技术得到的界面的电磁脉冲的反射波的振幅图谱；第一处理单元，用于从所述瞬时振幅图谱中选取波长在第一预定范围内的极值点，得到煤岩的粗略分界位置；第二处理单元，用于采用追踪扫描叠加技术，从所述粗略分界位置中选取波长在第二预定范围内的所述极值点，得到煤岩的精确分界位置，其中，所述第二预定范围为所述第一预定范围的子集，所述追踪扫描叠加技术为对多个所述极值点进行层位追踪得到多个层位曲线，对多个所述层位曲线的振幅求取平均值。

根据本申请的再一方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的程序，其中，在所述程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行任意一种所述煤岩层位的确定方法。

根据本申请的又一方面，提供了一种煤岩识别系统，包括：一个或多个处理器，存储器，以及一个或多个程序，其中，所述一个或多个程序被存储在所述存储器中，并且被配置为由所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个程序包括用于执行任意一种所述的煤岩层位的确定方法。

应用本申请的技术方案，先通过希尔伯特变化得到的瞬时振幅谱上可以对识别“煤-岩石”粗略分界位置，之后利用“追踪扫描叠加”识别“煤-岩”精确分界位置，希尔伯特变化可以将信号中的特征提取出来，而追踪扫描叠加可以对数据进行叠加处理，保证了数据的准确性，这样可以通过粗略识别以及精细识别来识别到准确的煤岩层位，提高了煤岩识别的准确率。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本申请的实施例中提供的一种执行煤岩层位的确定方法的移动终端的硬件结构框图；

图2示出了根据本申请的实施例提供的一种煤岩层位的确定方法的流程示意图；

图3示出了层位自动识别的流程示意图；

图4示出了煤岩层位探测的示意图；

图5示出了根据本申请的实施例提供的一种煤岩层位的确定装置的结构框图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

102、处理器；104、存储器；106、传输设备；108、输入输出设备。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

正如背景技术中所介绍的，现有技术中煤岩识别的准确率较低，为解决如上的问题，本申请的实施例提供了一种煤岩层位的确定方法、装置、计算机可读存储介质和煤岩识别系统。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

本申请实施例中所提供的方法实施例可以在移动终端、计算机终端或者类似的运算装置中执行。以运行在移动终端上为例，图1是本发明实施例的一种煤岩层位的确定方法的移动终端的硬件结构框图。如图1所示，移动终端可以包括一个或多个(图1中仅示出一个)处理器102(处理器102可以包括但不限于微处理器MCU或可编程逻辑器件FPGA等的处理装置)和用于存储数据的存储器104，其中，上述移动终端还可以包括用于通信功能的传输设备106以及输入输出设备108。本领域普通技术人员可以理解，图1所示的结构仅为示意，其并不对上述移动终端的结构造成限定。例如，移动终端还可包括比图1中所示更多或者更少的组件，或者具有与图1所示不同的配置。

存储器104可用于存储计算机程序，例如，应用软件的软件程序以及模块，如本发明实施例中的设备信息的显示方法对应的计算机程序，处理器102通过运行存储在存储器104内的计算机程序，从而执行各种功能应用以及数据处理，即实现上述的方法。存储器104可包括高速随机存储器，还可包括非易失性存储器，如一个或者多个磁性存储装置、闪存、或者其他非易失性固态存储器。在一些实例中，存储器104可进一步包括相对于处理器102远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至移动终端。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。传输设备106用于经由一个网络接收或者发送数据。上述的网络具体实例可包括移动终端的通信供应商提供的无线网络。在一个实例中，传输设备106包括一个网络适配器(Network Interface Controller，简称为NIC)，其可通过基站与其他网络设备相连从而可与互联网进行通讯。在一个实例中，传输设备106可以为射频(Radio Frequency，简称为RF)模块，其用于通过无线方式与互联网进行通讯。

在本实施例中提供了一种运行于移动终端、计算机终端或者类似的运算装置的煤岩层位的确定方法，需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

图2是根据本申请实施例的一种煤岩层位的确定方法的流程示意图。如图2所示，该方法包括以下步骤：

步骤S201，获取瞬时振幅图谱，其中，上述瞬时振幅图谱是基于希尔伯特变化技术得到的界面的电磁脉冲的反射波的振幅图谱；

具体地，振幅强是煤岩界面在雷达剖面中的一个重要特征。分析研究界面处的振幅特性是实现层位识别的一种重要手段。通过希尔伯特变化得到的瞬时振幅图谱，可以增强信噪比从而突出反映界面(层位)的电性变化。

步骤S202，从上述瞬时振幅图谱中选取波长在第一预定范围内的极值点，得到煤岩的粗略分界位置；

具体地，可以利用统计对比方案对瞬时振幅图谱进行分析，通过能量集中程度分析和离散异常点剔除，提取界面的粗略分界位置，离散点就是不在第一预定范围的极值点。

步骤S203，采用追踪扫描叠加技术，从上述粗略分界位置中选取波长在第二预定范围内的上述极值点，得到煤岩的精确分界位置，其中，上述第二预定范围为上述第一预定范围的子集，上述追踪扫描叠加技术为对多个上述极值点进行层位追踪得到多个层位曲线，对多个上述层位曲线的振幅求取平均值。

具体地，通过对粗略分界位置附近振幅值整体分布进行统计分析，可以采用追踪扫描叠加技术来分析，获得煤岩识别的精确位置。

通过本实施例，先通过希尔伯特变化得到的瞬时振幅谱上可以对识别“煤-岩石”粗略分界位置，之后利用“追踪扫描叠加”识别“煤-岩”精确分界位置，希尔伯特变化可以将信号中的特征提取出来，而追踪扫描叠加可以对数据进行叠加处理，保证了数据的准确性，这样可以通过粗略识别以及精细识别来识别到准确的煤岩层位，提高了煤岩识别的准确率。

具体实现过程中，从上述瞬时振幅图谱中选取波长在第一预定范围内的极值点，得到煤岩的粗略分界位置，可以通过以下步骤实现：获取上述瞬时振幅图谱中的每一列或者每一道的多个上述极值点中，波长在第三预定范围内的最大值，得到煤岩的多个初步粗略分界位置，其中，每一列或者每一道中的上述极值点的最大值对应一个上述初步粗略分界位置，上述第一预定范围为上述第三预定范围的子集；去除上述初步粗略分界位置周围的离散点，得到煤岩的上述粗略分界位置，其中，上述离散点为波长不在上述第一预定范围内的上述极值点。

该方案中，初步确定“煤-岩”粗略界面(即粗略分界位置)是根据煤岩层位反射波具有能量集中这一特点，将瞬时振幅图谱的每一列(道)数据中满足在第三预定范围内中为最大值的第一个极值点，作为“煤-岩”层位的初步粗略位置(即初步粗略分界位置)，一道数据对应一个初步粗略位置，将所有得到的数据进行汇总，初步得到了粗略分解位置，再去除初步粗略分界位置周围的错误点(即离散点)，可以得到较为准确的粗略分界位置。

具体地，极值点的正负，需要通过事先调查界面两侧介质的电性差异来确定。

为了保证层位识别的准确性较好，可以去除错误的点(即离散点)，去除上述初步粗略分界位置周围的离散点，得到煤岩的上述粗略分界位置，可以通过以下步骤实现：以第一数量个上述初步粗略分界位置对应的上述极值点作为中心，分别沿左右计算第二数量个上述极值点的欧式距离；在上述欧式距离小于预设距离阈值的情况下，确定上述极值点为上述离散点；将所有的上述离散点去除，对剩余的上述极值点通过插值运算得到煤岩的上述粗略分界位置。

该方案中，可以去除识别错误的点(即离散点)，对于获取到的初步粗略分界位置，还可能存在一些识别错误的点(即离散点)，为了保证下一步的精确识别的准确性较好，需要将这些离散点去除，而这些离散点一般具有分散、偏离分界位置的特征，因此直接根据距离来选取离散点后就可以去除离散点了，这样可以进一步保证识别到的粗略分界位置较为准确。

具体地，首先通过做如下统计分析来识别离散点：以1个初步粗略分界位置点为中心，分别沿左右计算其与R个点的欧式距离Di(i＝1，2，…2R)，设定阈值d和n，计算Di

在一些实施例上，采用追踪扫描叠加技术，从上述粗略分界位置中选取波长在第二预定范围内的上述极值点，得到煤岩的精确分界位置，具体可以通过以下步骤实现：获取上述粗略分界位置附近的波长在上述第二预定范围内的上述极值点，得到备选点；采用上述追踪扫描叠加技术，以第三数量个上述备选点作为种子点在数据剖面上进行层位追踪，得到上述第三数量的上述层位曲线；计算每条上述层位曲线的振幅叠加的平均值，得到多个叠加平均值；确定多个上述叠加平均值中的最大值为上述精确分界位置。

该方案中，可以通过本申请中自定义的追踪扫描叠加技术来确定煤岩的精确分界位置，可以实现快速且准确的识别，保证了煤岩识别的准确率较高。

具体地，识别备选点，可以在数据剖面上随机选取剖面中的一道数据，在对应的“煤-岩”粗略分界位置附近1.5个波长半径范围内，寻找所有极值点，将这些极值点作为“煤-岩”精确分界位置的备选点。

具体来说，设粗略分界位置点的样点序号为K，且1.5个波长占据x个样点数，则需要在范围[K-x/2，K+x/2]内找到所有极值点。其中，极值点的正负，需要通过“煤-岩”界面两侧介质，即煤和岩的电性差异来确定。

具体地，在识别“煤-岩”精确分界位置时，假设共有m个极值点，则以m个极值点为种子点分别在数据剖面上进行层位追踪，得到m条层位曲线Li(i＝1，2，…，m)，将每条追踪曲线上的振幅叠加并求平均，叠加平均值为Ai(i＝1，2，…m)，则最大叠加平均值对应的极值点即为“煤-岩”界面的精确分界位置。上述过程即为“追踪扫描叠加”。

为了识别到空气和煤的粗略分界位置，在获取瞬时振幅图谱之后，上述方法还包括以下步骤：从上述瞬时振幅图谱中选取波长在第三预定范围内的极值点，得到空气和煤的粗略分界位置；采用上述追踪扫描叠加技术，从空气和煤的上述粗略分界位置中选取波长在第四预定范围内的上述极值点，得到空气和煤的精确分界位置，其中，上述第四预定范围为上述第三预定范围的子集。

该方案中，先通过希尔伯特变化得到的瞬时振幅谱上可以对识别“空气-煤”粗略分界位置，之后利用“追踪扫描叠加”识别“空气-煤”精确分界位置，希尔伯特变化可以将信号中的特征提取出来，而追踪扫描叠加可以对数据进行叠加处理，保证了数据的准确性，这样可以通过粗略识别以及精细识别来识别到准确的空气-煤层位，提高了空气-煤识别的准确率。

具体地，空气-煤的识别过程实际上和煤-岩的识别过程是一样的。

按照上述步骤进行“空气-煤”界面(即分界位置)的识别。其中涉及极值点的正负性，需要依据直达波极性和实际空气-煤界面两侧介质，即空气-煤的电性差异来确定。

在一些实施例上，在从上述瞬时振幅图谱中选取波长在第一预定范围内的极值点，得到煤岩的粗略分界位置之前，上述方法还包括以下步骤：将数据剖面中的空气和煤的分界线拉平，将从零时刻到空气和煤的分界线靠后的波长在第五预定范围内的数据去除和/或置零，得到处理后的数据。

该方案中，可以将数据剖面中的空气-煤界面拉平，并将从零时刻到空气-煤界面靠后第五预定范围内波长位置之间的数据去除或者置零，从而避免以上数据对“煤-岩”界面识别的影响。

具体地，第五预定范围可以是靠后四分之一波长位置。

具体地，空气煤界面(空气和煤的分界线)一般具有起伏的形态，这里的“拉平”指的是将已经识别得到的空气煤界面校正到统一水平的位置，使其变成水平界面，作用主要是方便之后识别煤岩界面，“拉平”即为“校平”。

在一些实施例上，在采用追踪扫描叠加技术，从上述粗略分界位置中选取波长在第二预定范围内的上述极值点，得到煤岩的精确分界位置之后，上述方法还包括以下步骤：采用第一公式对空气层厚度进行校正，得到校正后的空气层厚度，其中，上述第一公式为：

v

k

该方案中，d

另外，本申请还提供一种基于高频空气耦合雷达的煤岩层位识别与追踪方法。其主要实现方案如下四步：

(1)提出了“空气-煤”和“煤-岩”层的初步定位方法。“空气-煤”层位的位置(也即样点数N

N

N

式中：雷达天线悬空高度为H

(2)提出了“煤-岩”层精确定位方法。如果选定N

(3)提出煤层厚度的解算算法。悬空高度H0和煤层厚度H1的计算公式分别为：

H

H

(4)提出以三级“窗口算子”为核心的煤岩层位追踪算法，实现了煤岩层位的追踪。

探地雷达是利用高频电磁脉冲的反射波来探测目标体分布形态及特征的一种无损检测技术，是实现煤岩识别的重要手段。但在利用高频空气耦合雷达进行煤岩层位的实时动态探测时，传统的煤岩层位识别方法需要人工选取层位种子点，并且需要人工干预进行层位追踪，不仅浪费了大量人力物力，而且由于稳定性差而降低了煤矿智能化开采的速度和效率。因此，本方案提出了一种基于空耦雷达数据希尔伯特变换和追踪扫描叠加的“空气-煤-岩”层位快速自动识别方法，通过煤岩层位的快速自动识别，将空气层厚度和煤层厚度实时提供给煤机作为滚筒截割的指导依据，达到提升煤矿智能化开采速度和效率的目的。

具体地，本申请的方案提出了一种基于空耦雷达数据希尔伯特变换和追踪扫描叠加的煤岩层位快速自动识别方案，可实现煤岩层位的快速自动识别，最终可计算得到空气层厚度和煤层厚度，并提供给煤机作为滚筒截割的指导依据。

本方案利用统计对比方法对瞬时振幅图谱进行分析，通过能量集中程度分析和离散异常点剔除，提取界面的粗略位置(粗略分界位置)。通过对粗略界面(粗略分界位置)附近振幅值整体分布进行统计分析，获得反射界面的精确位置(精确分界位置)。最后利用一种校正计算公式得到层位厚度，为煤岩识别提供了一种新的技术方案。实现了煤岩层位快速自动识别，稳定性好，可以减少人工干预，节省人力物力，从而提升煤矿智能化开采的速度和效率。

本申请的方案主要解决了传统的煤岩层位识别方法存在稳定性差、自动化程度低以及严重依赖人工解译的问题。本申请的方案通过对瞬时振幅谱进行层位粗略识别，之后利用追踪扫描叠加方法进行层位的精细识别，最后对层位厚度进行校正计算。采集雷达数据的同时就可以实时提供空气层和煤层两种层位厚度，给煤机作为滚筒截割的指导依据。

为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本申请的技术方案，以下将结合具体的实施例对本申请的空气-煤-岩层位的确定方法的实现过程进行详细说明。

本实施例涉及一种具体的空气-煤-岩层位的确定方法，如图3所示，包括如下步骤：

步骤S1：初步拾取“空气-煤”粗略界面(即空气-煤的初步粗略分界位置)；

步骤S2：获取“空气-煤”粗略界面(即空气-煤的粗略分界位置)；

步骤S3：提取“空气-煤”精确界面(即空气-煤的精确分界位置)备选点；

步骤S4：识别“空气-煤”精确界面(即空气-煤的精确分界位置)；

步骤S5：识别“煤-岩界面”(即煤-岩的分界位置)；

步骤S6：层位厚度校正；

通过煤岩探测系统可将本方案应用到实际煤矿开采中，如图4。将探地雷达对准煤层表面，煤机向前移动过程中，采集探地雷达数据，原始数据被无线传送到主控单元。在主控单元中，首先对探地雷达原始数据进行预处理；在希尔伯特变化得到的瞬时振幅谱上可以对识别“空气-煤”粗略界面即空气-煤的粗略分界位置)；之后在预处理的雷达剖面上，在“空气-煤”粗略界面即空气-煤的粗略分界位置)附近1.5个波长范围内利用“追踪扫描叠加”识别“空气-煤”精确界面(即空气-煤的精确分界位置)；在对预处理剖面进行拉平、剪裁后，在剩余数据剖面上，利用相同步骤识别“煤-岩”界面(即煤-岩的分界位置)；最后利用校正公式对计算层位厚度。层位厚度信息可传输到煤机集控，作为滚筒截割指导依据。

本申请实施例还提供了一种煤岩层位的确定装置，需要说明的是，本申请实施例的煤岩层位的确定装置可以用于执行本申请实施例所提供的用于煤岩层位的确定方法。该装置用于实现上述实施例及优选实施方式，已经进行过说明的不再赘述。如以下所使用的，术语“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。

以下对本申请实施例提供的煤岩层位的确定装置进行介绍。

图5是根据本申请实施例的一种煤岩层位的确定装置的结构框图。如图5所示，该装置包括：

获取单元10，用于获取瞬时振幅图谱，其中，上述瞬时振幅图谱是基于希尔伯特变化技术得到的界面的电磁脉冲的反射波的振幅图谱；

具体地，振幅强是煤岩界面在雷达剖面中的一个重要特征。分析研究界面处的振幅特性是实现层位识别的一种重要手段。通过希尔伯特变化得到的瞬时振幅图谱，可以增强信噪比从而突出反映界面(层位)的电性变化。

第一处理单元20，用于从上述瞬时振幅图谱中选取波长在第一预定范围内的极值点，得到煤岩的粗略分界位置；

具体地，可以利用统计对比方案对瞬时振幅图谱进行分析，通过能量集中程度分析和离散异常点剔除，提取界面的粗略分界位置，离散点就是不在第一预定范围的极值点。

第二处理单元30，用于采用追踪扫描叠加技术，从上述粗略分界位置中选取波长在第二预定范围内的上述极值点，得到煤岩的精确分界位置，其中，上述第二预定范围为上述第一预定范围的子集，上述追踪扫描叠加技术为对多个上述极值点进行层位追踪得到多个层位曲线，对多个上述层位曲线的振幅求取平均值。

具体地，通过对粗略分界位置附近振幅值整体分布进行统计分析，可以采用追踪扫描叠加技术来分析，获得煤岩识别的精确位置。

通过本实施例，先通过希尔伯特变化得到的瞬时振幅谱上可以对识别“煤-岩石”粗略分界位置，之后利用“追踪扫描叠加”识别“煤-岩”精确分界位置，希尔伯特变化可以将信号中的特征提取出来，而追踪扫描叠加可以对数据进行叠加处理，保证了数据的准确性，这样可以通过粗略识别以及精细识别来识别到准确的煤岩层位，提高了煤岩识别的准确率。

具体实现过程中，第一处理单元包括第一获取模块和第一处理模块，第一获取模块用于获取上述瞬时振幅图谱中的每一列或者每一道的多个上述极值点中，波长在第三预定范围内的最大值，得到煤岩的多个初步粗略分界位置，其中，每一列或者每一道中的上述极值点的最大值对应一个上述初步粗略分界位置，上述第一预定范围为上述第三预定范围的子集；第一处理模块用于去除上述初步粗略分界位置周围的离散点，得到煤岩的上述粗略分界位置，其中，上述离散点为波长不在上述第一预定范围内的上述极值点。

该方案中，初步确定“煤-岩”粗略界面(即粗略分界位置)是根据煤岩层位反射波具有能量集中这一特点，将瞬时振幅图谱的每一列(道)数据中满足在第三预定范围内中为最大值的第一个极值点，作为“煤-岩”层位的初步粗略位置(即初步粗略分界位置)，一道数据对应一个初步粗略位置，将所有得到的数据进行汇总，初步得到了粗略分解位置，再去除初步粗略分界位置周围的错误点(即离散点)，可以得到较为准确的粗略分界位置。

具体地，极值点的正负，需要通过事先调查界面两侧介质的电性差异来确定。

为了保证层位识别的准确性较好，可以去除错误的点(即离散点)，第一处理模块包括第一处理子模块、确定子模块和第二处理子模块，第一处理子模块用于以第一数量个上述初步粗略分界位置对应的上述极值点作为中心，分别沿左右计算第二数量个上述极值点的欧式距离；确定子模块用于在上述欧式距离小于预设距离阈值的情况下，确定上述极值点为上述离散点；第二处理子模块用于将所有的上述离散点去除，对剩余的上述极值点通过插值运算得到煤岩的上述粗略分界位置。

该方案中，可以去除识别错误的点(即离散点)，对于获取到的初步粗略分界位置，还可能存在一些识别错误的点(即离散点)，为了保证下一步的精确识别的准确性较好，需要将这些离散点去除，而这些离散点一般具有分散、偏离分界位置的特征，因此直接根据距离来选取离散点后就可以去除离散点了，这样可以进一步保证识别到的粗略分界位置较为准确。

具体地，首先通过做如下统计分析来识别离散点：以1个初步粗略分界位置点为中心，分别沿左右计算其与R个点的欧式距离Di(i＝1，2，…2R)，设定阈值d和n，计算Di

在一些实施例上，第二处理单元包括第二获取模块、第二处理模块、计算模块和确定模块，第二获取模块用于获取上述粗略分界位置附近的波长在上述第二预定范围内的上述极值点，得到备选点；第二处理模块用于采用上述追踪扫描叠加技术，以第三数量个上述备选点作为种子点在数据剖面上进行层位追踪，得到上述第三数量的上述层位曲线；计算模块用于计算每条上述层位曲线的振幅叠加的平均值，得到多个叠加平均值；确定模块用于确定多个上述叠加平均值中的最大值为上述精确分界位置。

该方案中，可以通过本申请中自定义的追踪扫描叠加技术来确定煤岩的精确分界位置，可以实现快速且准确的识别，保证了煤岩识别的准确率较高。

具体地，识别备选点，可以在数据剖面上随机选取剖面中的一道数据，在对应的“煤-岩”粗略分界位置附近1.5个波长半径范围内，寻找所有极值点，将这些极值点作为“煤-岩”精确分界位置的备选点。

具体来说，设粗略分界位置点的样点序号为K，且1.5个波长占据x个样点数，则需要在范围[K-x/2，K+x/2]内找到所有极值点。其中，极值点的正负，需要通过“煤-岩”界面两侧介质，即煤和岩的电性差异来确定。

具体地，在识别“煤-岩”精确分界位置时，假设共有m个极值点，则以m个极值点为种子点分别在数据剖面上进行层位追踪，得到m条层位曲线Li(i＝1，2，…，m)，将每条追踪曲线上的振幅叠加并求平均，叠加平均值为Ai(i＝1，2，…m)，则最大叠加平均值对应的极值点即为“煤-岩”界面的精确分界位置。上述过程即为“追踪扫描叠加”。

为了识别到空气和煤的粗略分界位置，上述装置还包括第三处理单元和第四处理单元，第三处理单元用于在获取瞬时振幅图谱之后，从上述瞬时振幅图谱中选取波长在第三预定范围内的极值点，得到空气和煤的粗略分界位置；第四处理单元用于采用上述追踪扫描叠加技术，从空气和煤的上述粗略分界位置中选取波长在第四预定范围内的上述极值点，得到空气和煤的精确分界位置，其中，上述第四预定范围为上述第三预定范围的子集。

该方案中，先通过希尔伯特变化得到的瞬时振幅谱上可以对识别“空气-煤”粗略分界位置，之后利用“追踪扫描叠加”识别“空气-煤”精确分界位置，希尔伯特变化可以将信号中的特征提取出来，而追踪扫描叠加可以对数据进行叠加处理，保证了数据的准确性，这样可以通过粗略识别以及精细识别来识别到准确的空气-煤层位，提高了空气-煤识别的准确率。

具体地，空气-煤的识别过程实际上和煤-岩的识别过程是一样的。

按照上述步骤进行“空气-煤”界面(即分界位置)的识别。其中涉及极值点的正负性，需要依据直达波极性和实际空气-煤界面两侧介质，即空气-煤的电性差异来确定。

在一些实施例上，上述装置还包括第五处理单元，第五处理单元用于在从上述瞬时振幅图谱中选取波长在第一预定范围内的极值点，得到煤岩的粗略分界位置之前，将数据剖面中的空气和煤的分界线拉平，将从零时刻到空气和煤的分界线靠后的波长在第五预定范围内的数据去除和/或置零，得到处理后的数据。

该方案中，可以将数据剖面中的空气-煤界面拉平，并将从零时刻到空气-煤界面靠后第五预定范围内波长位置之间的数据去除或者置零，从而避免以上数据对“煤-岩”界面识别的影响。

具体地，第五预定范围可以是靠后四分之一波长位置。

具体地，空气煤界面(空气和煤的分界线)一般具有起伏的形态，这里的“拉平”指的是将已经识别得到的空气煤界面校正到统一水平的位置，使其变成水平界面，作用主要是方便之后识别煤岩界面，“拉平”即为“校平”。

在一些实施例上，上述装置还包括第一校正单元和第二校正单元，第一校正单元用于在采用追踪扫描叠加技术，从上述粗略分界位置中选取波长在第二预定范围内的上述极值点，得到煤岩的精确分界位置之后，采用第一公式对空气层厚度进行校正，得到校正后的空气层厚度，其中，上述第一公式为：

v

k

该方案中，d

上述煤岩层位的确定装置包括处理器和存储器，上述获取单元、第一处理单元和第二处理单元等均作为程序单元存储在存储器中，由处理器执行存储在存储器中的上述程序单元来实现相应的功能。上述模块均位于同一处理器中；或者，上述各个模块以任意组合的形式分别位于不同的处理器中。

处理器中包含内核，由内核去存储器中调取相应的程序单元。内核可以设置一个或以上，通过调整内核参数来解决现有技术中煤岩识别的准确率较低的问题。

存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)，存储器包括至少一个存储芯片。

本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，上述计算机可读存储介质包括存储的程序，其中，在上述程序运行时控制上述计算机可读存储介质所在设备执行上述煤岩层位的确定方法。

具体地，煤岩层位的确定方法包括：

步骤S201，获取瞬时振幅图谱，其中，上述瞬时振幅图谱是基于希尔伯特变化技术得到的界面的电磁脉冲的反射波的振幅图谱；

步骤S202，从上述瞬时振幅图谱中选取波长在第一预定范围内的极值点，得到煤岩的粗略分界位置；

步骤S203，采用追踪扫描叠加技术，从上述粗略分界位置中选取波长在第二预定范围内的上述极值点，得到煤岩的精确分界位置，其中，上述第二预定范围为上述第一预定范围的子集，上述追踪扫描叠加技术为对多个上述极值点进行层位追踪得到多个层位曲线，对多个上述层位曲线的振幅求取平均值。

本发明实施例提供了一种处理器，上述处理器用于运行程序，其中，上述程序运行时执行上述煤岩层位的确定方法。

具体地，煤岩层位的确定方法包括：

步骤S201，获取瞬时振幅图谱，其中，上述瞬时振幅图谱是基于希尔伯特变化技术得到的界面的电磁脉冲的反射波的振幅图谱；

步骤S202，从上述瞬时振幅图谱中选取波长在第一预定范围内的极值点，得到煤岩的粗略分界位置；

步骤S203，采用追踪扫描叠加技术，从上述粗略分界位置中选取波长在第二预定范围内的上述极值点，得到煤岩的精确分界位置，其中，上述第二预定范围为上述第一预定范围的子集，上述追踪扫描叠加技术为对多个上述极值点进行层位追踪得到多个层位曲线，对多个上述层位曲线的振幅求取平均值。

本申请还提供了一种煤岩识别系统，包括一个或多个处理器，存储器，以及一个或多个程序，其中，上述一个或多个程序被存储在上述存储器中，并且被配置为由上述一个或多个处理器执行，上述一个或多个程序包括用于执行任意一种上述的煤岩层位的确定方法。

具体地，煤岩层位的确定方法包括：

步骤S201，获取瞬时振幅图谱，其中，上述瞬时振幅图谱是基于希尔伯特变化技术得到的界面的电磁脉冲的反射波的振幅图谱；

步骤S202，从上述瞬时振幅图谱中选取波长在第一预定范围内的极值点，得到煤岩的粗略分界位置；

步骤S203，采用追踪扫描叠加技术，从上述粗略分界位置中选取波长在第二预定范围内的上述极值点，得到煤岩的精确分界位置，其中，上述第二预定范围为上述第一预定范围的子集，上述追踪扫描叠加技术为对多个上述极值点进行层位追踪得到多个层位曲线，对多个上述层位曲线的振幅求取平均值。

本发明实施例提供了一种设备，设备包括处理器、存储器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，处理器执行程序时实现至少以下步骤：

步骤S201，获取瞬时振幅图谱，其中，上述瞬时振幅图谱是基于希尔伯特变化技术得到的界面的电磁脉冲的反射波的振幅图谱；

步骤S202，从上述瞬时振幅图谱中选取波长在第一预定范围内的极值点，得到煤岩的粗略分界位置；

步骤S203，采用追踪扫描叠加技术，从上述粗略分界位置中选取波长在第二预定范围内的上述极值点，得到煤岩的精确分界位置，其中，上述第二预定范围为上述第一预定范围的子集，上述追踪扫描叠加技术为对多个上述极值点进行层位追踪得到多个层位曲线，对多个上述层位曲线的振幅求取平均值。

本文中的设备可以是服务器、PC、PAD、手机等。

本申请还提供了一种计算机程序产品，当在数据处理设备上执行时，适于执行初始化有至少如下方法步骤的程序：

步骤S201，获取瞬时振幅图谱，其中，上述瞬时振幅图谱是基于希尔伯特变化技术得到的界面的电磁脉冲的反射波的振幅图谱；

步骤S202，从上述瞬时振幅图谱中选取波长在第一预定范围内的极值点，得到煤岩的粗略分界位置；

步骤S203，采用追踪扫描叠加技术，从上述粗略分界位置中选取波长在第二预定范围内的上述极值点，得到煤岩的精确分界位置，其中，上述第二预定范围为上述第一预定范围的子集，上述追踪扫描叠加技术为对多个上述极值点进行层位追踪得到多个层位曲线，对多个上述层位曲线的振幅求取平均值。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。

存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。存储器是计算机可读介质的示例。

计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

从以上的描述中，可以看出，本申请上述的实施例实现了如下技术效果：

1)、本申请的煤岩层位的确定方法，先通过希尔伯特变化得到的瞬时振幅谱上可以对识别“煤-岩石”粗略分界位置，之后利用“追踪扫描叠加”识别“煤-岩”精确分界位置，希尔伯特变化可以将信号中的特征提取出来，而追踪扫描叠加可以对数据进行叠加处理，保证了数据的准确性，这样可以通过粗略识别以及精细识别来识别到准确的煤岩层位，提高了煤岩识别的准确率。

2)、本申请的煤岩层位的确定装置，先通过希尔伯特变化得到的瞬时振幅谱上可以对识别“煤-岩石”粗略分界位置，之后利用“追踪扫描叠加”识别“煤-岩”精确分界位置，希尔伯特变化可以将信号中的特征提取出来，而追踪扫描叠加可以对数据进行叠加处理，保证了数据的准确性，这样可以通过粗略识别以及精细识别来识别到准确的煤岩层位，提高了煤岩识别的准确率。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。