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作者：龚晓燕;冯浩;付浩然;陈龙;常虎强;刘壮壮;贺子纶;裴晓泽;薛河;
单位：西安科技大学机械工程学院;陕煤集团神木柠条塔矿业有限公司;
摘要：基于光散射原理测定粉尘质量浓度只能定时定点手动检测，实时性差，且只能检测出粉尘质量浓度，并不能给出粒径分布范围。目前基于图像分析的粉尘颗粒检测研究主要是针对粉尘质量浓度或粒径分布进行单方面研究，并不能实现粉尘质量浓度和粒径分布范围的同时检测。针对上述问题，提出了一种基于图像分析的掘进工作面粉尘颗粒检测方法，探究图像特征与粉尘质量浓度、粒径分布间的关系。通过粉尘样本收集及图像采集装置，采集粉尘颗粒图像并获取采集图像时的粉尘质量浓度。编写粉尘样本图像处理算法，提取图像的灰度特征、纹理特征、几何特征相关参数。对提取的图像特征与实测粉尘质量浓度进行相关性分析，选取相关性较大的图像特征作为参数建立回归数学模型。提取粉尘颗粒对象像素点个数，结合转换系数，基于几何当量等效面积径计算粉尘粒径大小及分布范围。实验结果表明：实测粉尘质量浓度与建立的图像特征多元非线性回归模型数学模型计算值间的平均相对误差为12.37%，标准实测粒径与几何当量等效面积径得到的粒径分布间的最大相对误差为8.63%，平均相对误差为6.37%，验证了基于图像特征的粉尘质量浓度回归数学模型和基于几何当量等效面积径分布数学模型的准确性。
关键词：掘进工作面;粉尘质量浓度;粉尘粒径分布范围;图像分析;几何当量等效面积径;皮尔逊相关系数
基金资助：国家自然科学基金面上资助项目（52374226）; 陕西省自然科学基础研究计划-企业-陕煤联合基金资助项目（2021JLM-01）
