阅读说明：本技术 一种基于毫米波雷达的煤流测量系统及方法 (Coal flow measuring system and method based on millimeter wave radar ) 是由 田莹 张强 于 2020-06-08 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种基于毫米波雷达的煤流测量系统及方法,涉及煤流检测技术领域。该系统包括刮板运输机、毫米波雷达、全晰摄像头、A/D转换器、无线传输模块、计算机和信号发射器；毫米波雷达和全晰摄像头均设置于刮板输送机运行方向侧方,并与A/D转换器相连,A/D转换器将毫米波雷达与全晰摄像头反馈的信号进行A/D转换后通过无线传输模块传送至计算机,计算机通过内置程序判断采集的煤流是否出现过载以及煤流中是否出现大块煤及岩石或无法判断的异常情况,并将检测结果通过信号发射器传递至煤矿运输系统的控制中心；本发明系统及方法能够对煤流质量进行检测,并检测出煤流中出现的大块煤及片帮、夹矸以及岩石。(The invention provides a coal flow measuring system and method based on a millimeter wave radar, and relates to the technical field of coal flow detection. The system comprises a scraper conveyer, a millimeter wave radar, a full-definition camera, an A/D converter, a wireless transmission module, a computer and a signal transmitter; the millimeter wave radar and the full-definition camera are arranged on the side of the running direction of the scraper conveyor and connected with the A/D converter, the A/D converter performs A/D conversion on signals fed back by the millimeter wave radar and the full-definition camera and then transmits the signals to the computer through the wireless transmission module, the computer judges whether the collected coal flow is overloaded and whether large coal and rock or abnormal conditions which cannot be judged occur in the coal flow through a built-in program and transmits the detection result to the control center of the coal mine transportation system through the signal transmitter; the system and the method can detect the quality of the coal flow and detect the large coal, the caving, the gangue and the rock in the coal flow.)

一种基于毫米波雷达的煤流测量系统及方法

技术领域

本发明涉及煤流检测技术领域，尤其涉及一种基于毫米波雷达的煤流测量系统及方法。

背景技术

目前，在煤矿运输系统中使用刮板运输机进行煤运输的过程中，运量不容易控制，最终的运输数量无法确定。同时，煤矿开采过程中难免会出现采煤机截割岩石现象、大块煤脱落现象，导致输送过程中会出现岩石、大块煤的现象，在工程实际中存在着诸多弊端，并且有可能导致运输过程中其他机械因为不清楚运输量而发生过载导致机械的损坏。还存在出现大块煤、岩石导致装煤运输过程中的运送装备受到损伤，这对运输的效率与安全性有很大影响，即使每次通过称重的方式能够防止过载现象，将输送出口处的煤进行严格筛查能够防止大块煤与岩石现象，但是这样做会消耗大量时间，同时有部分岩石外观与煤炭并无较大差异，难以进行有效区分，延长了周期增大了工程成本与操作工人的劳动强度还无法确保分拣与筛查过程的可靠性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种基于毫米波雷达的煤流测量系统及方法，实现对煤流的测量。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：

一方面，本发明提供一种基于毫米波雷达的煤流测量系统，包括刮板运输机、毫米波雷达、全晰摄像头、A/D转换器、无线传输模块、计算机和信号发射器；所述毫米波雷达和全晰摄像头均与A/D转换器相连，A/D转换器将毫米波雷达与全晰摄像头反馈的信号进行A/D转换后通过无线传输模块传送至计算机，计算机通过内置程序判断采集的煤流是否出现过载以及煤流中是否出现大块煤及岩石或无法判断的异常情况，并将检测结果通过信号发射器传递至煤矿运输系统的控制中心；所述毫米波雷达和全晰摄像头均设置于煤矿运输系统的刮板输送机运行方向侧方，毫米波雷达发射信号方向与煤流垂直。

优选地，所述全晰摄像头采集刮板输送机上的落煤图像，并通过A/D转换器处理后将图像传输到计算机。

优选地，所述计算机内置图像数据库，数据库中储存常见的煤流图像特征和煤流中含有的常见的片帮、夹矸以及岩石的图像特征。

优选地，所述计算机内置程序包括煤流成分检测模块、装载量监测模块和异常检测模块；所述煤流成分检测模块对经A/D转换器处理的毫米波雷达反射信号进行读取与分析，获取当前煤流的三维轮廓和成分；所述装载量监测模块通过煤流的三维轮廓和成分计算煤流的体积和质量，并判断煤流体积和质量是否超过煤流出口处转载装置的最大转载量，如果超过则计算机将通过信号发射器将预警信号反馈至煤矿运输系统的控制中心；所述异常检测模块对经A/D转换器处理的全息摄像头采集的煤流图像进行特征提取分析，并判断提取的特征与煤流特征是否相符，进而对煤流中的异常情况进行检测。

另一方面，本发明还提供一种基于毫米波雷达的煤流测量方法，具体方法为：

将毫米波雷达设置于刮板输送机侧方，毫米波雷达将反射信号通过A/D转换器转换后传送至计算机；

当刮板输送机上的落煤途经全晰摄像头时，摄像头会进行摄像，将图像传递至计算机；

计算机接收经A/D转换器处理的毫米波雷达的反射信号，并根据毫米波雷达的反射信号获取煤流的三维轮廓以及煤流的组成成分信息，进而计算煤流的体积与质量，若煤流质量大于转载装置的最大承载能力或煤流中存在大块煤或岩石，计算机将通过信号发射器将预警信号或异常信号反馈至煤矿运输系统的控制中心，控制中心将根据计算机反馈的预警信号或异常信号控制综采设备的运行状态；

所述计算机还采用图像识别方法对接收的全息摄像头采集的煤流图像进行特征提取分析，若出现图像特征与煤流特征不符时，将调用计算机图像数据库中的数据进行比对，若当前图像特征与数据库中存储的煤流中常见的片帮、夹矸以及岩石特征相符，则计算机向控制器发出分拣通知；若当前采集的图像特征与数据库中存储的煤流中常见的片帮、夹矸以及岩石特征不符，则计算机向煤矿运输系统的控制中心发出异常通知，并将该图像特征增加到图像数据库中。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明提供的一种基于毫米波雷达的煤流测量系统及方法，利用毫米波雷达测量测量刮板运输机上煤流的三维轮廓进而计算煤流的体积，当煤流体积超过煤流出口处转载机最大承载能力，控制中心将远程控制综采设备停机，防止煤流过多导致转载机过载，出现安全隐患；采取模式识别的方式，增设全晰摄像头，利用全晰摄像头对当前转运煤岩进行视觉识别并与计算机中预存储的常见纹理与片帮、夹矸和岩石的图像特征进行比对，识别出煤流常见纹理与片帮、夹矸和岩石，并对异常情况发出通知。另外，当毫米波雷达与全晰摄像头检测出当前煤流中含有大块煤与岩石成分时，控制中心将存在大块煤及岩石的位置反馈给工作人员，工作人员将对其进行分拣，突破原有技术的效率低、周期长、成本高、劳动强度大，还存在着由于监测不利而产生危险的局限，有效降低劳动强度、提高工作效率避免由于对煤流监测不足而产生危险的可能。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种基于毫米波雷达的煤流测量系统的结构框图；

图2为本发明实施例提供的刮板运输机的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种基于毫米波雷达的煤流测量方法的流程图。

图中：1、刮板；2、链轮；3、牵引链。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

毫米波雷达通过捕捉波长介于厘米波和光波之间的毫米波进行工作，毫米波兼有微波制导和光电制导的优点。同厘米波导引头相比，毫米波导引头具有体积小、质量轻和空间分辨率高的特点。与红外、激光、电视等光学导引头相比，毫米波导引头穿透雾、烟、灰尘的能力强，具有全天候(大雨天除外)全天时的特点。另外，毫米波导引头的抗干扰、反隐身能力也优于其他微波导引头。另外，毫米波导引头的抗干扰、反隐身能力也优于其他微波导引头。毫米波雷达频率在30千兆赫、94千兆赫、140千兆赫的毫米波在隐形技术所能对抗的波段之外，同时毫米波雷达具有天线波束窄、分辨率高、频带宽、抗干扰力强等特点，因而具有反隐形能力。它能分辨识别很小的目标，而且能同时识别多个目标；具有成像能力，体积小、机动性和隐蔽性好，因此，能够在煤矿井下这种恶劣的环境下使用，不会因井下的煤尘、噪声以及井下设备工作过程中的声波、振动等因素影响毫米波雷达的检测工作的可靠性。

本实施例中，一种基于毫米波雷达的煤流测量系统，如图1所示，包括刮板运输机、毫米波雷达、全晰摄像头、A/D转换器、无线传输模块、计算机和信号发射器；所述毫米波雷达和全晰摄像头均与A/D转换器直接相连，A/D转换器将毫米波雷达与全晰摄像头反馈的信号进行A/D转换后通过无线传输模块传送至计算机，计算机通过内置程序判断采集的煤流是否出现过载以及煤流中是否出现大块煤及岩石或无法判断的异常情况，并将判断结果通过信号发射器传递至煤矿运输系统的控制中心；所述毫米波雷达和全晰摄像头均设置于煤矿运输系统的刮板输送机运行方向侧方，毫米波雷达发射信号方向与煤流垂直，从而保证毫米波雷达可以准确的描述当前煤流的体积与状态。本实施例中，刮板运输机如图2所示，毫米波雷达和全晰摄像头均设置于刮板输送机运行方向左侧，且毫米波雷达发射信号方向与煤流垂直。

所述计算机内置程序包括煤流成分检测模块、装载量监测模块和异常检测模块；所述煤流成分检测模块对经A/D转换器处理的毫米波雷达反射信号进行读取与分析，获取当前煤流的三维轮廓和成分；所述装载量监测模块通过煤流的三维轮廓和成分计算煤流的体积和质量，并判断煤流体积和质量是否超过煤流出口处转载装置的最大转载量，如果超过则计算机将通过信号发射器将预警信号反馈至煤矿运输系统的控制中心，控制中心控制综采设备停止开采，进而从体积与质量两方面防止煤流出口处的转载机过载；所述异常检测模块对经A/D转换器处理的全息摄像头采集的煤流图像进行特征提取分析，并判断提取的特征与煤流特征是否相符，进而对煤流中的异常情况进行检测。所述计算机还内置图像数据库，数据库中储存常见的煤流图像特征和煤流中含有的常见的片帮、夹矸以及岩石的图像特征。

所述全晰摄像头采集刮板输送机上的落煤图像，并通过A/D转换器处理后将图像传输到计算机。

一种基于毫米波雷达的煤流测量方法，如图3所示，具体方法为：

将毫米波雷达设置于刮板输送机侧方，毫米波雷达将反射信号通过A/D转换器转换后传送至计算机；

当刮板输送机上的落煤途经全晰摄像头时，摄像头会进行摄像，将图像传递至计算机；

计算机接收经A/D转换器处理的毫米波雷达的反射信号，并根据毫米波雷达的反射信号获取煤流的三维轮廓以及煤流的组成成分信息，通过煤流的三维轮廓可以得到煤流的体积，通过煤流的成分信息可以得到煤流的密度，进而计算得到煤流质量，若煤流质量大于转载装置的最大承载能力或煤流中存在大块煤或岩石，计算机将通过信号发射器将预警信号反馈至煤矿运输系统的控制中心，控制中心将根据计算机反馈的预警信号控制综采设备的运行状态；若煤流中出现大块煤或岩石，则计算机向控制中心发出异常信号，控制中心接收异常信号，并通知工作人员进行分拣，避免大块煤与岩石随煤炭一同流出。在煤矿开采领域，大块煤是指直径大于25cm或质量超过10kg的煤块。

所述计算机还采用图像识别方法对接收的全息摄像头采集的煤流图像进行特征提取分析，若出现图像特征与煤流特征不符时，将调用计算机图像数据库中的数据进行比对，若当前图像特征与数据库中存储的煤流中常见的片帮、夹矸以及岩石特征相符，则计算机向控制器发出分拣通知；分拣人员将对片帮、夹矸以及岩石进行分拣，防止其进入下一步的循环中，若当前采集的图像特征与数据库中存储的煤流中常见的片帮、夹矸以及岩石特征不符，则计算机向煤矿运输系统的控制中心发出异常通知，同时技术人员对其特征进行分析，判断此时煤流中出现异常的类型，并将该图像特征增加到图像数据库中，方便日后的检测工作。同时，为确保检测工作的可靠性，若检测过程中出现异常的煤流，则重新进行检测，确保输出的煤流质量可靠，提高煤流检测工作的可靠性，并兼顾煤流检测工作的智能化，减少人员的使用。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明权利要求所限定的范围。