[发明专利]一种煤岩界面识别系统

权利要求书

1.一种煤岩界面识别系统，其特征在于，包括：

探测模块，所述探测模块为GIS/mm波雷达超前探测模块，所述探测模块用于以机器视觉为基础对煤岩开采界面识别；

模拟试验台模块，所述模拟试验台模块包括物理模拟单元和工作面实验室单元，所述物理模拟单元和工作面实验室单元用于建立采煤机牵引速度、截割深度以及滚筒转速对截割特征信号影响关系，建立对应的关系模型；

视觉图像模块，所述视觉图像模块用于在地层介质中提取图像信息；所述视觉图像模块包括分析单元，所述分析单元用于分析典型煤岩介质与提取的图像信息中吸收与反射、介电的差异，建立煤岩视觉图像信息模糊集及特征数据库与规则库；

在所述视觉图像模块的外部设置有保护结构，所述保护结构具有一个朝向煤岩界面的开口，所述保护结构包括椭球型的保护罩和设置在所述保护罩上相对所述开口的清洗组件，所述视觉图像模块包覆于所述保护罩内；

所述清洗组件包括一个通过水管与地表连通的雾化器和转动设置在所述保护罩外壁上的海绵棒，所述海绵棒的转动中心与所述雾化器重合，海绵棒与所述保护罩外壁贴合；

在所述保护罩内安装有用于向所述视觉图像模块提供光源的辅助照明器，所述辅助照明器的光源正对所述开口。

2.根据权利要求1所述的一种煤岩界面识别系统，其特征在于，所述分析单元包括模型建立组件，所述模型建立组件用于分析视觉带宽变化与采煤机牵引速度的相互影响规律，建立不同煤岩参数视觉分解本征分量的最佳调整数学模型。

3.根据权利要求2所述的一种煤岩界面识别系统，其特征在于，所述分析单元连接所述物理模拟单元并分析煤岩视觉信号特征与物理特征，获得目标物体全部深度信息，确定复杂几何形状异质体高分辨率成像的边界条件，形成煤岩三维自相关反向投影成像。

4.根据权利要求3所述的一种煤岩界面识别系统，其特征在于，所述视觉图像模块还包括图像恢复单元，所述图像恢复单元用于采用点云图像恢复方法，推导恢复条纹中心线的数学关系式。

5.根据权利要求4所述的一种煤岩界面识别系统，其特征在于，所述视觉图像模块还包括纹理处理单元，所述纹理处理单元利用神经网络、纹理特征应用支持向量机的煤岩识别方法，根据煤岩图像不同尺度分解下的角二阶矩、对比度、相关、均值、方差，利用不同尺度分解系数构造了纹理特征，并采用基于支持向量机的煤岩图像特征抽取与分类识别方法，对煤岩图像进行了比较分析。

6.根据权利要求5所述的一种煤岩界面识别系统，其特征在于，所述探测模块还包括预判单元，所述预判单元用于对矿井地质勘探信息建立待开采煤层的4D-GIS信息模型。

7.根据权利要求6所述的一种煤岩界面识别系统，其特征在于，所述煤岩界面识别系统还包括去噪模块，所述去噪模块采用小波分析方法去除噪声的影响，分别建立截割参数对截割特征信号的影响模型。

8.根据权利要求7所述的一种煤岩界面识别系统，其特征在于，所述煤岩界面识别系统还包括修正模块，所述修正模块采用EDEM离散元软件构建Hertz-Mindlin粘结接触模型，分析截割典型煤岩介质的截割特征，调节采煤机截割参数分别数值模拟截割过程，构建截割煤、岩的截割力与振动响应模型。

9.根据权利要求8所述的一种煤岩界面识别系统，其特征在于，所述煤岩界面识别系统还包括信息融合模块，所述信息融合模块采用Tsai方法标定得到视觉坐标系到截割反馈信号坐标系的投影矩阵，构建同一矩阵下的数据信息融合控制算法。

10.根据权利要求1-9任一所述的一种煤岩界面识别系统，其特征在于，所述煤岩界面识别系统还包括综合单元，所述综合单元用于综合分析视觉图像信息与截割信息对煤岩界面识辨的影响，沿着煤岩视觉识别边界线训练截割滚筒轨迹，分别获得模拟截割与测试截割的反馈能量变化规律，并计算截割反馈能量的重合度，重构煤岩分界面，构建基于视觉图像预判与截割反馈的煤岩界面融合模型。