《煤炭科学技术》“机电工程与智能化”专业 | 网络首发

《煤炭科学技术》“机电工程与智能化”栏目主要刊登矿山机械装备、供电与通信、装备自动化、智能感知与系统集成、煤矿机器人等领域的文章。为促进科研成果快速传播、提高论文可见度，编辑部整理了近半年来“机电工程与智能化”专业录用并网络首发的文章，供读者参考（以投稿时间排序，扫码下载全文）。

行业视野: 智能化
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关键词; 101位
专家; 18篇
论文; 975IP
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基于Unity3D的工作面液压支架群组空间支护姿态数字孪生重构方法

作者(Author)：曾庆良, 班新亮, 孟昭胜, 万丽荣, 雷小万

摘要：煤炭是我国的关键能源，保障煤炭资源安全高效开采对我国具有重要战略意义。我国煤炭资源以井工开采为主，生产环境较恶劣且工人劳动强度大，智能化开采因其减人提效理念内涵成为我国煤炭行业高质量发展的必由之路。液压支架是井工开采关键支护装备，其支护性能同时受本体支护姿态及群组关联姿态影响。受井下复杂开采条件影响，液压支架支护姿态信息获取困难，因此如何智能精准地感知液压支架群组空间支护姿态是制约智能化建设的重大难题之一。为精准描述工作面液压支架群组空间支护姿态，首先分析了液压支架群组空间连接关系，建立了基于多杆双驱的液压支架自姿态感知模型和基于空间多线协同定姿的架群姿态感知模型，分析了不同求解策略对自姿态模型解算性能影响。随后借助三维互动平台Unity3D搭建了工作面液压支架群组数字孪生环境，开发了基于工作面真实场景数据驱动的可视化系统。最后，依托山东某矿对所述方法开展了工程验证，结果表明提出的液压支架群组空间支护姿态孪生重构方法能精确映射实际液压支架群组真实空间支护位态，解决了液压支架支护本体支护姿态信息易受现场振动干扰和支架群组关联姿态信息缺失难题。论文所提方法为工作面多智能体运行行为全场景虚拟再现及工作面智能化建设提供思路借鉴。

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多目标优化的智能胶带输送系统数字孪生模型构建及其应用研究

作者(Author)：陈伟, 李敬兆, 石晴, 刘继超, 李化顺

摘要：由于卸料后带面清扫效果不稳定，矿用胶带输送机在长期运行过程中，常面临带面物料粘结、扬尘和撒料等问题，直接影响了运输安全性能及能量高效利用。针对这一问题，提出了一种基于数字孪生技术（DT）的高效、环保的智能胶带输送系统。在虚拟实体中，应用在线极限学习机（OS-ELM）构建清扫力实时预测模型，以物理反馈数据作为该模型的输入参数；在物理实体中，结合力学模型、工程领域的知识与经验和运行数据计算出实际清扫力。并基于当前时刻清扫力预测值制定下一时刻清扫执行机构的调度方案，实现对物理实体的精准控制。为保证调度过程实时性，该方案中的参数优化采用改进鲸鱼优化算法（IWOA），以较高收敛速率获取全局最优解。本研究以撒料量、关键部件磨损情况、清扫机构总功率和清扫力预测准确率作为DT系统性能的评价指标，在多工况下与多组主流优化算法对比验证该系统性能，并通过Sobol和Fast两种敏感性分析方法验证预测模型输入参数合理性。实验结果表明，基于DT的智能输送系统中煤炭撒料量低于100g/min，刀片磨损率下降了8.99%，实际功率降低了8.61%，清扫力预测的MAPE和RMSE分别为3.2748%和0.017。该DT系统建立了虚拟与现实之间动态信息交互映射，实现了胶带输送系统清扫力的实时精准获取并合理调度多级清扫执行机构，有效减少了设备维护工人的工作量和环境污染问题的发生，显著提升了输送设备的安全性和稳定性。

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