一种综采放顶煤矸模拟数据集采集系统的制作方法

1.本实用新型属于综采放顶煤矸模拟数据集采集技术领域，具体涉及一种综采放顶煤矸模拟数据集采集系统。


背景技术：

2.在煤炭开采过程中，基于放顶煤的煤矸识别技术，利用深度学习理论实现综采工作面放顶煤的煤矸识别，该方式在国内外也取得了很多成果，但在数据集采集方面没有一个准确的实验台来收集复杂环境下的放顶煤矸图。目前数据集收集方式中一种是直接拍摄煤或矸石照片，而实际工作面一般都是潮湿、光照强度低并且带有较大粉尘烟雾等复杂的额外条件，如果将这些条件考虑进去，现有数据集的有效性以及识别的精确性均无法满足应用要求。


技术实现要素：

3.本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种综采放顶煤矸模拟数据集采集系统，其设计新颖合理，上部分为煤矸层模拟部分，设置有智能放煤口，在开采过程中，控制不同放煤口的放煤工序，以此来观察放煤规律；下部分为复杂环境模拟部分，侧面加载有加湿器、光源、鼓风机、环境监测器，利用综采工作面检测来的数据，在实验室中模拟采煤工作面的复杂环境，采用高速照相机拍摄放煤过程中的煤矸数据，在实验室中模拟综采工作面放煤规律并采集综采放顶煤矸模拟数据集，效果准确，对于保障煤矿高效安全生产具有重要的理论和现实意义，便于推广使用。
4.为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种综采放顶煤矸模拟数据集采集系统，其特征在于：包括用于装载模拟地层煤层的装载箱和设置在装载箱下侧的采集箱，装载箱和采集箱之间通过支撑盒连接，支撑盒沿长度方向并排设置有多个液压插板，支撑盒沿长度方向的中部开设有与液压插板放煤口连通的长条通孔，采集箱的顶部侧壁设置有多个用于调节采集箱内光照度的照明灯，采集箱的底部侧壁设置有多个用于调节采集箱内粉尘浓度的鼓风机，采集箱的长度方向的前后侧面上均安装有高速照相机，采集箱的宽度方向的一侧面上安装有加湿器，采集箱的宽度方向的另一侧面上安装有环境监测器，所述模拟地层煤层包括由下至上依次铺设的模拟煤层、模拟矸层和模拟地层，模拟地层顶部设置有加载机。
5.上述的一种综采放顶煤矸模拟数据集采集系统，其特征在于：所述加载机为压力加载机。
6.上述的一种综采放顶煤矸模拟数据集采集系统，其特征在于：所述装载箱为长方体型装载箱，采集箱为四棱台型采集箱，所述照明灯的数量为四个，四个照明灯安装在四棱台型采集箱顶部的四个拐角处，鼓风机的数量为四个，四个鼓风机安装在四棱台型采集箱底部的四个拐角处。
7.上述的一种综采放顶煤矸模拟数据集采集系统，其特征在于：所述环境监测器包
括控制器以及均与所述控制器输入端连接的湿度传感器、光照传感器和粉尘浓度传感器，控制器上连接有与控制终端通信的无线通信模块。
8.上述的一种综采放顶煤矸模拟数据集采集系统，其特征在于：所述无线通信模块为蓝牙无线通信模块、gsm无线通信模块、wifi无线通信模块或zigbee无线通信模块。
9.上述的一种综采放顶煤矸模拟数据集采集系统，其特征在于：所述控制终端为计算机或手机。
10.本实用新型与现有技术相比具有以下优点：
11.1、本实用新型通过设置装载箱装载模拟地层煤层，利用加载机加压模拟真实上覆岩层，模拟不同压力条件下的开采情况，更加真实的模拟矿井下煤层工作面情况，效果还原度高，支撑盒沿长度方向并排设置有多个液压插板，支撑盒沿长度方向的中部开设有与液压插板放煤口连通的长条通孔，采用不同组合的形式对放煤口依次控制开放，同时搭建不同种类煤层，以此来模拟开采放顶煤的不同放煤规律，便于推广使用。
12.2、本实用新型上部分为煤矸层模拟部分，设置有智能放煤口，在开采过程中，控制不同放煤口的放煤工序，以此来观察放煤规律；下部分为复杂环境模拟部分，侧面加载有加湿器、光源、鼓风机、环境监测器，可模拟不同矿井，不同地质条件下的复杂气候环境，实现了在实验室内可以更准确获取矿井下煤岩数据集，数据采集效果好，工艺简单易用，效率高。
13.3、本实用新型设计新颖合理，利用综采工作面检测来的数据，在实验室中模拟采煤工作面的复杂环境，采用高速照相机拍摄放煤过程中的煤矸数据，在实验室中模拟综采工作面放煤规律并采集综采放顶煤矸模拟数据集，效果准确，对于保障煤矿高效安全生产具有重要的理论和现实意义，便于推广使用。
14.综上所述，本实用新型设计新颖合理，上部分为煤矸层模拟部分，设置有智能放煤口，在开采过程中，控制不同放煤口的放煤工序，以此来观察放煤规律；下部分为复杂环境模拟部分，侧面加载有加湿器、光源、鼓风机、环境监测器，利用综采工作面检测来的数据，在实验室中模拟采煤工作面的复杂环境，采用高速照相机拍摄放煤过程中的煤矸数据，在实验室中模拟综采工作面放煤规律并采集综采放顶煤矸模拟数据集，效果准确，对于保障煤矿高效安全生产具有重要的理论和现实意义，便于推广使用。
15.下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
16.图1为本实用新型的结构示意图。
17.图2为本实用新型模拟地层煤层的结构示意图。
18.附图标记说明:
19.1—装载箱；
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2—加载机；
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3—支撑盒；
20.4—液压插板；
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5—采集箱；
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6—照明灯；
21.7—鼓风机；
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8—高速照相机；
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9—加湿器；
22.10—环境监测器；
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11—模拟煤层；
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12—模拟矸层；
23.13—模拟地层。
具体实施方式
24.如图1和图2所示，本实用新型包括用于装载模拟地层煤层的装载箱1和设置在装载箱1下侧的采集箱5，装载箱1和采集箱5之间通过支撑盒3连接，支撑盒3沿长度方向并排设置有多个液压插板4，支撑盒3沿长度方向的中部开设有与液压插板4放煤口连通的长条通孔，采集箱5的顶部侧壁设置有多个用于调节采集箱5内光照度的照明灯6，采集箱5的底部侧壁设置有多个用于调节采集箱5内粉尘浓度的鼓风机7，采集箱5的长度方向的前后侧面上均安装有高速照相机8，采集箱5的宽度方向的一侧面上安装有加湿器9，采集箱5的宽度方向的另一侧面上安装有环境监测器10，所述模拟地层煤层包括由下至上依次铺设的模拟煤层11、模拟矸层12和模拟地层13，模拟地层13顶部设置有加载机2。
25.需要说明的是，通过设置装载箱装载模拟地层煤层，利用加载机加压模拟真实上覆岩层，模拟不同压力条件下的开采情况，更加真实的模拟矿井下煤层工作面情况，效果还原度高，支撑盒沿长度方向并排设置有多个液压插板，支撑盒沿长度方向的中部开设有与液压插板放煤口连通的长条通孔，采用不同组合的形式对放煤口依次控制开放，同时搭建不同种类煤层，以此来模拟开采放顶煤的不同放煤规律；上部分为煤矸层模拟部分，设置有智能放煤口，在开采过程中，控制不同放煤口的放煤工序，以此来观察放煤规律；下部分为复杂环境模拟部分，侧面加载有加湿器、光源、鼓风机、环境监测器，可模拟不同矿井，不同地质条件下的复杂气候环境，实现了在实验室内可以更准确获取矿井下煤岩数据集，数据采集效果好；利用综采工作面检测来的数据，在实验室中模拟采煤工作面的复杂环境，采用高速照相机拍摄放煤过程中的煤矸数据，在实验室中模拟综采工作面放煤规律并采集综采放顶煤矸模拟数据集，效果准确，对于保障煤矿高效安全生产具有重要的理论和现实意义。
26.本实施例中，所述加载机2为压力加载机。
27.本实施例中，所述装载箱1为长方体型装载箱，采集箱5为四棱台型采集箱，所述照明灯6的数量为四个，四个照明灯6安装在四棱台型采集箱顶部的四个拐角处，鼓风机7的数量为四个，四个鼓风机7安装在四棱台型采集箱底部的四个拐角处。
28.需要说明的是，采集箱5为四棱台型采集箱且上小下大，四个鼓风机7安装在四棱台型采集箱底部的四个拐角处，避免放煤对底部鼓风机7的破坏。
29.本实施例中，所述环境监测器10包括控制器以及均与所述控制器输入端连接的湿度传感器、光照传感器和粉尘浓度传感器，控制器上连接有与控制终端通信的无线通信模块。
30.实际使用中，控制器采用stm32系列arm控制器。
31.本实施例中，所述无线通信模块为蓝牙无线通信模块、gsm无线通信模块、wifi无线通信模块或zigbee无线通信模块。
32.本实施例中，所述控制终端为计算机或手机。
33.本实用新型使用时，确定一种多个放煤口的放煤工序，确定顶部施加的压力，固定采集箱5内湿度、光照度和粉尘浓度，利用高速照相机8采集放煤矸图像；调整多个放煤口的放煤工序，再实验一次，采集放煤矸图像，多次调整多个放煤口的放煤工序，获取该条件下不同放煤工序下的放煤矸图像；
34.确定一种多个放煤口的放煤工序，确定顶部施加的压力，调整一次采集箱5内湿度，利用高速照相机8采集放煤矸图像；调整多个放煤口的放煤工序，再实验一次，采集放煤
矸图像，多次调整多个放煤口的放煤工序，获取该条件下不同放煤工序下的放煤矸图像；多次调整采集箱5内湿度，获取不同湿度条件下不同放煤工序下的放煤矸图像；
35.确定一种多个放煤口的放煤工序，确定顶部施加的压力，调整一次采集箱5内光照度，利用高速照相机8采集放煤矸图像；调整多个放煤口的放煤工序，再实验一次，采集放煤矸图像，多次调整多个放煤口的放煤工序，获取该条件下不同放煤工序下的放煤矸图像；多次调整采集箱5内光照度，获取不同光照度条件下不同放煤工序下的放煤矸图像；
36.确定一种多个放煤口的放煤工序，确定顶部施加的压力，调整一次采集箱5内粉尘浓度，利用高速照相机8采集放煤矸图像；调整多个放煤口的放煤工序，再实验一次，采集放煤矸图像，多次调整多个放煤口的放煤工序，获取该条件下不同放煤工序下的放煤矸图像；多次调整采集箱5内粉尘浓度，获取不同粉尘浓度条件下不同放煤工序下的放煤矸图像；
37.确定一种多个放煤口的放煤工序，固定采集箱5内湿度、光照度和粉尘浓度，调整一次顶部施加的压力，利用高速照相机8采集放煤矸图像；调整多个放煤口的放煤工序，再实验一次，采集放煤矸图像，多次调整多个放煤口的放煤工序，获取该条件下不同放煤工序下的放煤矸图像；多次调整采集箱5顶部施加的压力，获取不同顶部施加的压力条件下不同放煤工序下的放煤矸图像；
38.在实验室中模拟综采工作面放煤规律并采集综采放顶煤矸模拟数据集，效果准确，对于保障煤矿高效安全生产具有重要的理论和现实意义。
39.以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。