融合近紅外光譜的煤巖界面分布感知研究

楊恩， 王世博， 宣統(tǒng)

（1. 江蘇建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院 智能制造學(xué)院，江蘇 徐州 221116；2. 中國礦業(yè)大學(xué) 機(jī)電工程學(xué)院，江蘇 徐州 221116；3. 上海空間電源研究所，上海 200245）

0 引言

在井下煤炭長壁綜采工作面開采中，采煤機(jī)對開采環(huán)境的智能精準(zhǔn)感知是實現(xiàn)無人工作面和智能化開采的關(guān)鍵基礎(chǔ)問題之一，也是實現(xiàn)采煤機(jī)機(jī)器人化的核心。近10 a來，盡管國內(nèi)外在無人化、智能化工作面方面取得了一些技術(shù)成果，但在以煤巖界面識別為主要代表的開采環(huán)境智能精準(zhǔn)感知方面缺乏新原理和新技術(shù)的突破[1-3]。目前煤巖識別主要依據(jù)煤巖多種理化性狀進(jìn)行識別區(qū)分，相關(guān)研究成果為綜采工作面煤壁煤巖界面探測關(guān)鍵工程應(yīng)用奠定了重要基礎(chǔ)。文獻(xiàn)[1]針對現(xiàn)有煤巖界面探測識別技術(shù)研究現(xiàn)狀進(jìn)行了深入分析，歸納出采前透視、采中觸覺、采后視覺三大類具有重要應(yīng)用指導(dǎo)意義的分類方法。為解決煤巖界面識別這一行業(yè)難題，亟需從應(yīng)用層面上探索綜采工作面煤巖界面分布感知的新方法。

受地物高光譜遙感和巖礦地物反射光譜探測啟發(fā)[4-6]，筆者研究了我國典型煤和煤系巖石近紅外波段（1 000～2 500 nm）反射光譜特征，獲得了煤巖物質(zhì)成分與光譜特征的關(guān)聯(lián)規(guī)律[7-8]，構(gòu)建了基于光譜特征參量提取和波形匹配的煤巖識別算法[9-10]，提出了基于煤巖光譜反射率與灰分產(chǎn)率相關(guān)性的煤巖識別方法[11]，煤巖整體識別率達(dá)到90%以上。該方法根據(jù)煤巖本質(zhì)物質(zhì)屬性不同所引起的反射光譜特征差異進(jìn)行煤巖區(qū)分，識別精度高，且單條光譜采集識別總時間達(dá)毫秒級，具有較好的實時性，驗證了反射光譜技術(shù)用于煤巖識別的可能性，為煤巖界面反射光譜識別的工程應(yīng)用研究奠定了理論基礎(chǔ)。……