基于雷达数据处理的煤水分监测系统的制作方法

本发明涉及数据处理，具体涉及基于雷达数据处理的煤水分监测系统。

背景技术：

1、在能源行业，精准测量煤炭水分含量对于煤炭资源的有效利用和能源生产的高效运行至关重要。通过雷达监测技术，可以实时、非接触地获取煤炭样本的水分信息，提高燃烧效率、降低污染排放，并确保生产过程的安全和稳定；在利用雷达对煤炭的水分含量进行测定时，当雷达波照射到煤炭表面时，一部分能量被煤炭吸收，而另一部分能量被散射或反射回来。当煤矿内部的水分含量增加时，雷达回波信号的强度通常会减弱。这是由于水分对雷达波具有吸收性，当雷达波照射到含水煤矿表面时，部分能量会被水分吸收，因而较少的能量会反射回雷达接收器，从而导致回波信号的强度减弱。通过分析回波的强度参数，可以间接推断煤炭样本的水分含量。

2、但在此过程中，雷达波可能会因煤炭表面的粗糙度或不均匀性而产生不均匀的反射，从而也会使得回波信号强度减弱，这样就会造成无法准确区分出减弱原因是否为煤矿内部的水分含量过多，从而导致煤矿内部的水分含量检测的不准确。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本发明提供基于雷达数据处理的煤水分监测系统，所述系统包括：

2、数据采集模块，用于获取煤水分监测信号和雷达系统发射信号的信号周期，煤水分监测信号中包含若干个信号点，所述信号点表示每个时刻的信号强度；

3、数据划分模块，用于根据雷达系统发射信号的信号周期将煤水分监测信号划分为若干个煤水分监测信号段；根据煤水分监测信号段的信号强度均值，获取每个煤水分监测信号段的强信号段和弱信号段；

4、数据特征获取模块，用于根据每个煤水分监测信号段的弱信号段中信号点之间的信号强度差异，获取每个煤水分监测信号段的煤矿粗糙概率；根据每个煤水分监测信号段中强信号段与其他煤水分监测信号段中强信号段的整体差异以及每个煤水分监测信号段的煤矿粗糙概率，获取每个煤水分监测信号段的强信号段的修正必要性；

5、煤水分监测模块，用于根据每个煤水分监测信号段的强信号段的修正必要性，获取每个煤水分监测信号段中强信号段的修正信号强度；根据每个煤水分监测信号段中强信号段的修正信号强度，获取每个修正后的煤水分监测信号段；根据所有修正后的煤水分监测信号段对煤矿水分含量进行监测。

6、优选的，所述根据煤水分监测信号段的信号强度均值，获取每个煤水分监测信号段的强信号段和弱信号段，包括的具体方法为：

7、对于第个煤水分监测信号段，根据第个煤水分监测信号段的信号强度均值，获取第个煤水分监测信号段的参考信号强度，将第个煤水分监测信号段中所有大于或等于第个煤水分监测信号段的参考信号强度的所有信号点所组成的信号段，作为第个煤水分监测信号段的强信号段；将第个煤水分监测信号段中所有小于第个煤水分监测信号段的参考信号强度的所有信号点所组成的信号段，作为第个煤水分监测信号段的弱信号段。

8、优选的，所述获取第个煤水分监测信号段的参考信号强度，包括的具体方法为：

9、获取第个煤水分监测信号段的所有信号点的信号强度的均值，并作为第个煤水分监测信号段的参考信号强度。

10、优选的，所述根据每个煤水分监测信号段的弱信号段中信号点之间的信号强度差异，获取每个煤水分监测信号段的煤矿粗糙概率，包括的具体方法为：

11、获取第个煤水分监测信号段的局部极值点，则第个煤水分监测信号段的煤矿粗糙概率的计算方法为：

12、

13、式中，表示第个煤水分监测信号段的煤矿粗糙概率；表示第个煤水分监测信号段的弱信号段中所有局部极值点的总数量；表示第个煤水分监测信号段的弱信号段中第个局部极值点的信号强度；表示第个煤水分监测信号段的弱信号段中第个局部极值点的信号强度；表示取绝对值；表示线性归一化函数。

14、优选的，所述获取第个煤水分监测信号段的局部极值点，包括的具体方法为：

15、对于第个煤水分监测信号段中任意一个信号点，若所述信号点的两个相邻信号点的信号强度均小于所述信号点的信号强度，则将所述信号点记为第个煤水分监测信号段的局部极大值点，若所述信号点的两个相邻信号点的信号强度均大于所述信号点的信号强度，则将所述信号点记为第个煤水分监测信号段的局部极小值点，将第个煤水分监测信号段中所有的局部极小值点和局部极大值点，均记为第个煤水分监测信号段的局部极值点。

16、优选的，所述根据每个煤水分监测信号段中强信号段与其他煤水分监测信号段中强信号段的整体差异以及每个煤水分监测信号段的煤矿粗糙概率，获取每个煤水分监测信号段的强信号段的修正必要性的具体公式为：

17、

18、式中，表示第个煤水分监测信号段中强信号段的修正必要性；表示煤水分监测信号的所有煤水分监测信号段的总数量；表示第个煤水分监测信号段中强信号段的所有信号点的信号强度的均值；表示第个煤水分监测信号段中强信号段的所有信号点的信号强度的均值；表示第个煤水分监测信号段的煤矿粗糙概率；表示取绝对值；表示以自然常数为底的指数函数。

19、优选的，所述根据每个煤水分监测信号段的强信号段的修正必要性，获取每个煤水分监测信号段中强信号段的修正信号强度，包括的具体方法为：

20、获取修正标准煤水分监测信号段，则第个煤水分监测信号段中强信号段的修正信号强度的计算方法为：

21、

22、式中，表示第个煤水分监测信号段中强信号段的修正信号强度；表示第个煤水分监测信号段中强信号段的所有信号点的信号强度的均值；表示修正标准煤水分监测信号段中所有信号点的信号强度的均值；表示第个煤水分监测信号段中强信号段的修正必要性；表示线性归一化函数。

23、优选的，所述获取修正标准煤水分监测信号段，包括的具体方法为：

24、将所有煤水分监测信号段中修正必要性最小的煤水分监测信号段作为修正标准煤水分监测信号段。

25、优选的，所述根据每个煤水分监测信号段中强信号段的修正信号强度，获取每个修正后的煤水分监测信号段，包括的具体方法为：

26、将第个煤水分监测信号段中强信号段的修正信号强度作为第个煤水分监测信号段中强信号段的每个信号点的信号强度后，并记为第个修正后的煤水分监测信号段。

27、优选的，所述根据所有修正后的煤水分监测信号段对煤矿水分含量进行监测，包括的具体方法为：

28、预设两个阈值，若煤水分监测信号中连续存在个修正后的煤水分监测信号段中强信号段的所有信号点的信号强度的均值都大于，则煤矿水分含量不达标；反之，煤矿水分含量达标。

29、本发明的技术方案的有益效果是：本发明根据每个煤水分监测信号段的煤矿粗糙概率和强信号段的修正必要性，获取每个煤水分监测信号段中强信号段的修正信号强度，以此弱化因煤炭表面的粗糙度或不均匀性使得回波信号强度减弱的干扰；根据每个煤水分监测信号段中强信号段的修正信号强度，获取每个修正后的煤水分监测信号段；根据所有修正后的煤水分监测信号段对煤矿水分含量进行监测，以此准确获得煤矿内部的水分含量。