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申请/专利权人：浙江大学

摘要：本发明公开了一种集成光谱和自适应视觉的煤矿岩层智能开采系统与方法。通过在综采系统的上融合红外相机扫描与自适应测量角度光谱仪信号，在采煤机开采过程中实时进行工作面煤岩层识别，根据识别结果实时控制采煤机开采高度；采用红外相机快速扫描实现快速疑似区域定位，通过自适应光学光路调节获得光谱仪最佳反射率的高精度识别后采样光谱数据，结合模型深度学习图像分割算法进行高精度煤岩界限判断。本发明可兼具高速性与可靠性，有利于避免开采过程中对矿岩夹层的开采、降低采煤机刀头的磨损率、降低煤矿开采中的含矸率。

主权项：1.一种集成光谱和自适应视觉的煤矿岩层实时开采定位方法，其特征在于：所述方法采用集成光谱和自适应视觉的煤矿岩层智能开采系统，所述煤矿岩层智能开采系统包括采煤机（S1）、升降电缸（S2）和集成光谱自适应视觉模块（S3），集成光谱自适应视觉模块（S3）通过升降电缸（S2）安装在采煤机（S1）上并能够被升降电缸（S2）液压力驱动升降移动；所述的集成光谱自适应视觉模块（S3）包括固定底板（S4）、绕X轴摆动机构（S5）、绕Z轴转动机构（S6）、滑轨固定板（S7）、弧形带齿条滑轨（S8）、光谱接收器（S10）、红外相机（S13）、卤钨灯（S15）；固定底板（S4）固定在升降电缸（S2）上端部，所述弧形带齿条滑轨（S8）通过绕X轴摆动机构（S5）、绕Z轴转动机构（S6）可俯仰旋转地、可水平旋转地安装在固定底板（S4）上，弧形带齿条滑轨（S8）上安装有光谱接收器（S10）、红外相机（S13）和卤钨灯（S15）；所述方法具体包括：由采煤机（S1）的采煤刀头对煤矿岩层进行开采，在开采的同时由升降电缸（S2）和集成光谱自适应视觉模块（S3）配合进行实时检测：首先利用红外相机（S13）拍摄采煤面的图像，实时进行图像分析处理获得疑似岩石层区域的初步判断；然后在判断出疑似岩石层区域时，再启动光谱接收器（S10）和卤钨灯（S15），由光谱接收器（S10）和卤钨灯（S15）配合移动并探测获得煤层和岩层分界位置；通过红外相机（S13）拍摄到的图像进行温度差异的分析获得疑似岩石层区域，并调整红外相机（S13）的高度和朝向；在判断出疑似岩石层区域后，调整卤钨灯（S15）和光谱接收器（S10）的朝向，使得卤钨灯（S15）和光谱接收器（S10）处于特定位置进行后续实时采集工作；再利用卤钨灯（S15）照射疑似岩石层区域发生反射，利用光谱接收器（S10）接收卤钨灯（S15）照射疑似岩石层区域后反射的全波段光谱信号图，利用全波段光谱信号图分析处理定位获得煤层和岩层分界位置；在采煤机的采煤刀头对煤矿岩层开采时，针对红外相机（S13）实时拍摄到的红外图像，按照以下方式进行处理，进行温度差异的分析获得疑似岩石层区域：对于时序每相邻两帧的红外图像中的每个像素点进行实时判断，同一像素点在相邻两帧的红外图像中的像素值作差，若差值大于预设的差值阈值，则认为像素点处对应的采煤面位置为疑似煤层到岩层分界位置；当实时获得的一帧红外图像相比前一帧红外图像存在疑似煤层到岩层分界位置的像素时，对实时获得的每一帧红外图像相比前一帧红外图像的灰度差值图进行逐像素遍历搜索，以灰度差值超过设定预设阈值的像素点为温度差异变化点，取和温度差异变化点同高度的位置作为煤矿岩层位置，并展宽设定范围处理获得连通域，然后以该连通域的中心为中心建立疑似岩石层区域，并且调整红外相机（S13）的高度和朝向，使得红外相机（S13）拍摄到的红外图像的中心和该连通域的中心重合；由卤钨灯（S15）和光谱接收器（S10）沿弧形带齿条滑轨（S8）移动在各自不同的位置进行照射和接收，通过光谱接收器（S10）每次接收获得的全波段光谱信号图分析处理进而获得相对反射率，以最佳相对反射率对应的卤钨灯（S15）和光谱接收器（S10）位置作为卤钨灯（S15）和光谱接收器（S10）后续采集工作的特定位置；在卤钨灯（S15）和光谱接收器（S10）处于特定位置后，利用卤钨灯（S15）照射疑似岩石层区域中的一个点作为探测点，从下到上沿直线扫描移动探测点，利用光谱接收器（S10）接收探测点反射回来的全波段光谱信号图，然后针对全波段光谱信号图输入到深度学习图像分割模型中分析处理定位获得图中的煤层和岩层分界处的高度位置；后续根据上述结果转换计算出煤层和岩层分界处的高度位置，作为煤层和岩层分界位置。

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百度查询： 浙江大学 集成光谱和自适应视觉的煤矿岩层智能开采系统与方法