引論：我們?yōu)槟砹?篇傳感器與遠程操控的采煤機系統(tǒng)作業(yè)研究范文，供您借鑒以豐富您的創(chuàng)作。它們是您寫作時的寶貴資源，期望它們能夠激發(fā)您的創(chuàng)作靈感，讓您的文章更具深度。
1.探地雷達（ GPR ）技術(shù)的應(yīng)用分析
探地雷達技術(shù)是當前較為先進的勘探手段之一， 因體積小、質(zhì)量輕，非常適合在空間緊張的地下硐室 中作業(yè)，其無損探測和實時顯示連續(xù)剖面的特點可保 證探地雷達探測工作的高效率，使得探測工作的成果 客觀，且圖像資料簡單易懂，在眾多行業(yè)得到了 廣泛使用。 GPR 已經(jīng)在土木工程和地下工程中被廣泛應(yīng) 用。GPR 的核心吸引力在于它是非侵入性和非破壞 性的，并且可以提供地下特征的瞬時成像。基礎(chǔ)的探 地雷達的原理涉及將能量傳輸?shù)降孛嫒缓鬁y量具有 不同介電值的材料界面由此產(chǎn)生的反射。接收到的 反射大小取決于地電導率和介電常數(shù)的大小和形狀 目標、介電常數(shù)的差值以及一個邊界、空隙、腔體和 其他介電界面可能引起脈沖回波的不連續(xù)性。通常 在煤層中發(fā)現(xiàn)的地質(zhì)特征地層特別適合雷達成像。 這是相對于其主體地層來說，因為煤具有較低的導 電率和較高的電導率介電常數(shù)。迄今為止，GPR 尚 未廣泛應(yīng)用于煤礦煤層深度測量，這在很大程度上 由于敏感的電子設(shè)備不能簡單適用于惡劣的煤炭開 采環(huán)境以及調(diào)控 GPR 返回雷達信號的復雜性。GPR 成功實施的關(guān)鍵要求煤炭測量系統(tǒng)使用信號處理將 原始雷達數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成合適的形式并立即被非專業(yè)人 員利用。大多數(shù)商用 GPR 系統(tǒng)不適合地下煤挖掘 （并不提供自動化的實時處理能力），因此常依靠經(jīng) 過培訓的運營商手動解釋離線的原始雷達數(shù)據(jù)，最 終由傳感器的典型原始 GPR 輸出直接進入自由空 間。主峰表示一個天線 - 空氣耦合特性，依據(jù)此特 性可以有效地得知煤層與巖石的邊界導電率發(fā)生突 變。但是，需要額外復雜算法處理原始雷達數(shù)據(jù)才能 提供控制地層的煤層深度估計。 礦山開采過程中，為解決工作接續(xù)緊張問題，一 般需要預先查明后續(xù)計劃開采礦層的可采價 值，主要通過確定礦層厚度來計算出儲量大小。礦層 與頂?shù)装鍘r性差異較大時，可以利用探地雷達確定 礦層上下界同探測位置的相對位置關(guān)系，由此得出 礦層厚度的值及其變化，并計算出探測區(qū)域的 礦層儲量供開采設(shè)計參考。如某煤礦開采時大力使 用放頂煤技術(shù)，工作面上下順槽超前工作面煤壁幾 百米掘進，通過向順槽頂板鉆孔計算放頂煤工作面 的煤炭儲量，效率非常低，且性較差，增加了巷 道頂板圍巖的破碎度，影響了正常的運煤和行人。而 采用探地雷達技術(shù)向巷道頂板方向探測并沿巷道全 長得到雷達探測剖面圖像，即可得到頂煤厚度值及 其變化情況，對采煤工作影響小且。一個典型的地下采礦作業(yè)的視圖橫截面，目的 是保持采煤機在煤層中遵循的采礦視野，確定 需要的煤炭厚度。
高瓦斯采礦是我國煤礦開采的重要難題，遠程控 制的高壁采掘機被引入以前，主要采用露天煤礦（已 露出煤層）形式操作開采。目前，隨著采掘機自動化水 平的提升，連續(xù)運輸系統(tǒng)和基于遠程控制的慣性導航與傳感系統(tǒng)逐步被帶入到現(xiàn)代的煤礦開采當中。 所謂慣性導航，其基礎(chǔ)是要求平直，平行礦巷的 分離必須符合巖土設(shè)計要求，這樣就必須要求挖掘 機在其需求側(cè)實現(xiàn)采礦機器的位置和導航，以便可 以及時地阻止開采和遠程控制。 國內(nèi)外很多學者已經(jīng)提出了許多方法用于橫向 高壁采礦機械的指導。激光測量提供了的長壁 機器位置的潛力確定，但與場地有關(guān)的問題，如能 見度和視線范圍意味著一般的方法不是可能被應(yīng) 用的。一些光電 / 機械鉆孔型測量方法已經(jīng)被考慮 應(yīng)用到實際工作當中，但也受到實際的影響，例如， 在一個非常惡劣的環(huán)境中需要的角度測量，但 這具有極高的執(zhí)行難度。使用傳統(tǒng)無線電的專用三 角測量系統(tǒng)，在實際使用當中無法實現(xiàn)所需的機器 位置度。所以，目前強烈建議鋪設(shè)少量 GPR 外 部基礎(chǔ)設(shè)施來啟用位置感測系統(tǒng)（慣性導航），即使 使用低頻率穿透覆土也可以實現(xiàn)很好的位置測量。 GPR 裝置應(yīng)用于地下煤礦，該機被稱為長壁采 煤機。主要目的是確定雷達單元傳感器是否可以用 作煤礦開采中的地層場景控制。為此，基于 GPR 的 傳感器被安裝在我國某大型煤礦中的一個長壁采煤 機上。整個 GPR 處理系統(tǒng)由三部分主要組件組成： 寬帶（800 MHz）雙基地脈沖雷達、數(shù)據(jù)處理單元和可 視化系統(tǒng) 。完整的 GPR 系統(tǒng)及時個在表面上組裝 和測試，并搭配慣性導航系統(tǒng)。 為了保障實際工作中的礦坑安全，該煤礦地下 提前設(shè)有自動煤厚度潛力測量系統(tǒng)，以防止可能出 現(xiàn)的安全事故。已知此礦巷的頂板與煤層之間地板 是由灰分含量高的風化黏土層組成（70%~80％）的。 實際測量當中，配有 GPR 的采掘機在切割時盡可能 接近邊界，好處是煤質(zhì)量很高，慣性導航的度較 高。但是，在某些地區(qū)會開采到凝灰?guī)r層，其周圍的 煤炭產(chǎn)品的灰分含量急劇增加，這是在今后設(shè)計和 實踐當中應(yīng)該繼續(xù)優(yōu)化的問題。
3.結(jié)語
地面穿透雷達（GPR）煤層厚度傳感器和慣性位 置導航系統(tǒng)應(yīng)用于煤層控制不僅涉及通信、位置和 導航系統(tǒng)整合，還涉及了監(jiān)控和故障排除，這均是本 論文涉及但未詳述的關(guān)鍵問題。隨著自動化技術(shù)的 不斷發(fā)展，這些問題將逐步解決，并且集成多傳感器 的綜合控制系統(tǒng)將被認為是解決煤炭開采局限的有 利手段。
