[发明专利]一种矿井煤岩界面智能探测识别系统及方法

权利要求书

1.一种矿井煤岩界面智能探测识别系统，其特征在于，包括：雷达天线、智能升降支架和操作终端；

所述雷达天线设置于所述智能升降支架的顶部，并在工作状态下，所述雷达天线的辐射方向垂直于被探测煤层的表面；

所述智能升降支架的底端固定在采煤机的顶部；

所述操作终端通过无线方式与所述雷达天线进行信息传输；所述操作终端用于获取所述雷达天线采集的被探测煤层的雷达数据，并根据所述雷达数据绘制和显示煤岩层位赋存曲线；

其中，所述操作终端包括采集控制子系统；所述采集控制子系统包括数据获取模块和数据处理模块；所述数据获取模块用于获取所述雷达天线采集的被探测煤层的雷达数据；所述数据处理模块包括预处理单元、种子层位选取单元、种子层位追踪单元以及煤岩层位赋存曲线绘制单元；所述预处理单元用于对所述雷达数据进行预处理，所述种子层位选取单元用于根据预处理后的雷达数据选取种子层位点，所述种子层位追踪单元用于利用道相关系数算法，以所述种子层位点为初始参考中心，对所述预处理后的雷达数据进行层位追踪，确定所有被追踪道数据序列的层位地理坐标信息和最初参考道数据序列的层位地理坐标信息；所述最初参考道数据序列为以种子层位点为中心的数据序列；所述煤岩层位赋存曲线绘制单元用于根据所有所述被追踪道数据序列的层位地理坐标信息和所述最初参考道数据序列的层位地理坐标信息，绘制煤岩层位赋存曲线；

其中，所述根据预处理后的雷达数据，选取种子层位点，具体包括：

在预处理后的雷达数据中选取任一道数据序列，并确定所选数据序列的道号；其中，所选数据的道号记为T₀；

根据公式计算空气-煤层位的样点数；其中，N₁为空气-煤层位的样点数，H₀为雷达天线的悬空高度，N为采样率，T为采样时窗，V为电磁波在空气中的传播速度，N₀为直达波的样点数；

根据公式计算煤-岩层位的样点数；其中，N₂为煤-岩层位的样点数，H₁为煤层高度，V₁为磁波在煤层中的传播速度，N₀为直达波的样点数；

根据所述煤-岩层位的样点数和所选数据序列的道号，确定种子层位点的坐标信息；所述种子层位点的坐标为(T₀，N₂)。

2.根据权利要求1所述的一种矿井煤岩界面智能探测识别系统，其特征在于，所述雷达天线包括一个封闭的壳体以及在壳体内部设有的发射天线辐射面、接收天线辐射面、电磁波发射机、电磁波接收机、采集卡、数据处理模块、控制单元和无线路由器；其中，所述发射天线辐射面与所述电磁波发射机的输出端连接，所述电磁波发射机的输入端与所述控制单元的第一输出端连接，所述接收天线辐射面与所述电磁波接收机的第一输入端连接，所述控制单元的第二输出端与所述电磁波接收机的第二输入端连接，所述电磁波接收机的输出端与所述采集卡的输入端连接，所述采集卡的输出端与所述数据处理模块的第一输入端连接，所述控制单元的第三输出端与所述数据处理模块的第二输入端连接，所述数据处理模块的输出端与所述控制单元的输入端连接，所述控制单元的第四输出端与所述无线路由器连接。

3.根据权利要求2所述的一种矿井煤岩界面智能探测识别系统，其特征在于，所述壳体为一长方体状的盒子，所述壳体的材料为非金属材料。

4.根据权利要求1所述的一种矿井煤岩界面智能探测识别系统，其特征在于，还包括设置在采煤机顶端的防爆电机；所述防爆电机的信号输入端与所述雷达天线无线连接，所述防爆电机的输出轴与所述智能升降支架连接；

所述雷达天线的数据处理模块用于根据所述雷达数据，结合煤岩层位识别算法，确定雷达天线上表面与被探测煤层表面的距离，并根据所述距离输出防爆电机控制信号；

所述防爆电机用于根据所述数据处理模块输出的防爆电机控制信号，控制所述智能升降支架工作以实现所述雷达天线上下位置的自动调整。