1.承载煤岩破裂的红外辐射监测预警方法,其特征在于,包括如下步骤:步骤1,采集承载煤岩损伤破裂过程中的红外辐射信息以及参照煤岩的红外辐射信息,并对红外辐射信息进行中值和高斯滤波处理,去除噪声干扰,得到参照煤岩和承载煤岩各自对应的原始红外辐射温度矩阵;
步骤2,对参照煤岩和承载煤岩各自对应的原始红外辐射温度矩阵分别进行前向一阶差分处理,并取绝对值,得到参照煤岩和承载煤岩各自对应的红外辐射变温矩阵;
步骤3,确定承载煤岩产生红外辐射突变的温度幅值区间,计算参照煤岩红外辐射变温矩阵中所有元素的平均值,将该平均值作为温度幅值区间的最小值,将承载煤岩红外辐射变温矩阵中所有元素的最大值作为温度幅值区间的最大值;
步骤4,在第p帧对应的温度幅值区间[Min(p),Max(p)]中,以Min(p)为起始温度,以
0.01℃为温度间隔,统计红外辐射突变点Tp的频数Np(Tp),得到承载煤岩红外辐射变温矩阵中红外辐射突变点的温度-频数分布,Tp∈[Min(p),Max(p)],Tp=Min(p)+0.01×s,s∈[0,a],且s为整数, Min(p)为第p帧温度幅值区间的最小值,Max(p)为第p帧温度幅值区间的最大值;
步骤5,对红外辐射突变点的频数Np(Tp)进行对数运算,得到红外辐射突变点的温度-对数频数,根据红外辐射突变点的温度-对数频数求得第p帧对应的红外辐射特征值;
步骤6,对第p帧对应的红外辐射特征值取倒数,得到所有帧红外辐射特征值倒数,求取所有帧红外辐射特征值倒数的平均值和最小值,并用平均值的2倍减去最小值,将所得值作为判定承载煤岩红外辐射特征值倒数发生突变的阈值,将红外辐射特征值倒数超过该阈值的时刻,作为承载煤岩发生破裂的时刻。
2.根据权利要求1所述承载煤岩破裂的红外辐射监测预警方法,其特征在于,步骤2所述红外辐射变温矩阵的计算公式为:其中,φ(i,j,p)表示煤岩第p帧的红外辐射变温矩阵的第i行第j列元素,表示煤岩第p+1帧的原始红外辐射温度矩阵的第i行第j列元素, 表示煤岩第p帧的原始红外辐射温度矩阵的第i行第j列元素。
3.根据权利要求1所述承载煤岩破裂的红外辐射监测预警方法,其特征在于,步骤3所述确定承载煤岩产生红外辐射突变的温度幅值区间的计算公式为:Max(p)=Max(φjz(i,j,p))
其中,φcz(i,j,p)表示参照煤岩第p帧的红外辐射变温矩阵的第i行第j列元素,φjz(i,j,p)表示承载煤岩第p帧的红外辐射变温矩阵的第i行第j列元素,m、n分别为矩阵的行、列数,Min(p)为第p帧温度幅值区间的最小值,Max(p)为第p帧温度幅值区间的最大值。
4.根据权利要求1所述承载煤岩破裂的红外辐射监测预警方法,其特征在于,步骤5所述红外辐射特征值的计算方法为:对红外辐射突变点的频数Np(Tp)进行对数运算,得到红外辐射突变点的对数频数Mp(Tp):Mp(Tp)=log10(Np(Tp))
令Mp(Tp)=h-k×Tp,Tp=Min(p)+0.01×s,s∈[0,a],且s为整数,基于最小二乘法,对红外辐射特征值进行计算:
其中, 为第p帧对应的红外辐射特征值,
Min(p)为
第p帧温度幅值区间的最小值,Max(p)为第p帧温度幅值区间的最大值,h、k均为参数,Tp(s)为第p帧承载煤岩的红外辐射温度幅值区间的某温度,Mp(s)为第p帧承载煤岩的红外辐射温度幅值区间内某温度对应的对数频数。
5.根据权利要求1所述承载煤岩破裂的红外辐射监测预警方法,其特征在于,步骤6所述对第p帧对应的红外辐射特征值取倒数,表示为:其中,RIREp为第p帧对应的红外辐射特征值倒数, 为第p帧对应的红外辐射特征值。