用于煤矸识别的振动传感器设计

作     者：曹贯强 尉瑞 孟祥涛 赵文生 刘清 CAO Guanqiang;YU Rui;MENG Xiangtao;ZHAO Wensheng;LIU Qing

作者机构：北京天地玛珂电液控制系统有限公司北京100013 中煤华晋集团有限公司王家岭矿山西河津043300 

基　　金：国家重点研发计划项目(2017YFC0804304) 北京市科技计划智能制造技术创新与培育资助项目(Z171100000817003) 中国煤炭科工集团科技创新资助项目(2016MS014,KJ-2016-TDMK-01) 

出 版 物：《工矿自动化》 (Journal Of Mine Automation)

年 卷 期：2021年第47卷第1期

页      码：118-122页

摘      要：目前自动化放顶煤开采煤矸识别技术中,伽马射线成本太高且对人体有害;红外技术受环境温度影响较大;雷达探测在煤层较厚时信号衰减严重;声音技术成本低、难度小,但受外界声音信号干扰严重;图像技术在煤矸颜色差别大时有效,但受粉尘、光线因素影响较大;振动技术具有声音技术的优点,同时又可以避免环境噪声干扰,具有较高的检测精度。顶煤和矸石的性能有所不同,落到液压支架尾梁上时产生的振动信号也表现出不同的特征。针对该特征,设计了一种振动传感器,该传感器安装在液压支架尾梁的腹板处,对顶煤或矸石砸到液压支架上产生的振动信号进行感知,通过信号处理和分析辨识出放煤过程中的煤块和矸石。该传感器利用加速度计采集尾梁振动信号,并对采集数据进行前端滤波处理;利用傅里叶变换对数据进行功率谱分析,得到单位时间内的最大振动频率、幅值及功率谱能量。实验室测试结果表明,该传感器测量误差在1%以内。井下测试结果表明,振动传感器采集的信号大部分是煤块落下时的振动信号,其频率范围为100~200 Hz,而矸石落下时的振动信号频率在200 Hz以上,根据振动信号特征能够识别出顶煤和矸石。

主 题 词：综采放顶煤 煤矸识别 振动传感器 振动频率 加速度计 

学科分类：081902[081902] 0819[工学-海洋工程类] 08[工学] 

D　O　I：10.13272/j.issn.1671-251x.2020070097

馆 藏 号：203101716...