[实用新型]一种模拟煤矿井下环境的煤岩反射光谱识别实验装置

说明书

本实用新型公开一种模拟煤矿井下环境的煤岩反射光谱识别实验装置，装置由两个相互嵌套的箱体、光纤架、样品数据采集识别模块、环境模拟模块、可变式照明模块和推尺组成。两个相互嵌套的箱体构成一个封闭的空间并能沿着箱体内带刻度的直线滑轨相对滑动，光纤架连接推尺，通过推拉推尺使光纤架也沿着该直线滑轨滑动，进而改变光纤探头距离样本的距离，探究距离对光谱识别煤岩的影响；环境模拟模块模拟了一个环境因素可控的井下环境，实现了单环境因素或者多环境因素综合对光谱识别的影响实验的开展；可变式照明模块通过改变卤素灯的功率及工作电流来改变照明的强度来实现井下低照度的模拟。

技术领域

本实用新型公开了一种模拟煤矿井下环境的煤岩反射光谱识别实验装置，属于煤炭智能化开采领域。

背景技术

地质灾害发生率高、偶然性强，伤亡率高、效率低的人工开采已不能满足现代开采的需要，无人采煤技术是未来采煤技术的核心。随着我国采矿技术和现代化采掘装备的出现，我国已经基本实现机械化采煤，但机械化采煤还不能实现环境的智能感知和开采装备的自主协同控制。

煤岩识别是采煤机对环境实现智能感知的关键技术，是采煤机能够自适应截割的“眼睛”。由于煤矿井下复杂恶劣的环境，导致目前已有的煤岩识别方法不能完全适用，而煤岩分界线的获取是煤矿开采领域急需得到解决的重大难题，也是阻碍煤矿“无人化”、“智能化”进程的一座大山。目前综采工作面的实验往往在工作面生产过程中进行的，由于煤矿的特殊性，导致实验成功率不高并且对工作面的生产效率造成影响，消耗了大量的资源，在井下的设备大型设备居多，对于高精度实验，误差较大，环境因素不可控。

井下环境仿真的多功能光谱识别实验装置是将井下环境在实验室条件下进行模拟，以井下环境单因素影响（粉尘、水雾、距离、照明）或者综合因素影响进行实验，验证光谱仪识别的有效性和环境适应性进行验证，为井下的实验做铺垫，减少井下实验大量的开支。

发明内容

本实用新型针对煤岩识别装置在井下现场进行实验的困难性，发明了一种能在实验室模拟井下环境工作的实验装置，以便于实现不同工作面的光谱识别试验，建立实验的数据库，为今后光谱仪的引入煤矿作铺垫。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种模拟煤矿井下环境的煤岩反射光谱识别实验装置，包括：两个箱体单元，分别是第一箱体单元和第二箱体单元，第一箱体单元的底部和第二箱体单元的底部设有相互嵌套的直线滑轨，所述直线滑轨上设有刻度；

所述第一箱体单元底部的直线滑轨上滑动设置有光纤架，光纤架上固定设置有准直镜，所述准直镜通过光纤与设置在第一箱体单元外部的近红外光谱仪连接；

推尺，推尺的一端与第一箱体单元内的光纤架固定连接，另一端延伸出第一箱体单元设置；

所述第二箱体上与所述准直镜发射的近红外光传输方向相垂直的一侧箱壁面板为待测样本面；

可变式照明模块，包括光源转盘架和卤素灯灯座，其中，光源转盘架设置在第一箱体单元上与所述准直镜发射的近红外光传输方向相垂直的一侧面板上，光源转盘架上安装有至少三种功率卤素灯的卤素灯灯座，卤素灯座和单刀多掷开关、电位器以及开关电源串联；所述卤素灯座上安装卤素灯，所述卤素灯发出的光照能照射到光谱仪所对焦的待测样本面板上；

环境模拟模块，包括一个可调式鼓风机和一个雾化流量可调的雾化机，所述鼓风机通过风管和第二箱体单元的一侧箱壁相连；所述雾化机的喷头通过预留在第二箱体单元顶部箱壁上的孔与第二箱体单元相连；

样品数据采集识别模块，包括一台光纤光谱仪和一台计算机，所述光纤光谱仪利用光纤接收样品反射卤素灯的光谱信号，获取被测样品的光谱信息并识别样品；

所述计算机中安装有煤岩识别软件，通过光谱信息同光谱库进行对比，即可对煤岩进行识别。