• 论文
    高级检索
主办单位：煤炭科学研究总院有限公司、中国煤炭学会学术期刊工作委员会
首页 > 专题

《煤炭科学技术》“矿山智能化与人工智能”专题

来源：煤炭科学技术

专题来自于《煤炭科学技术》2024年11期，共20篇研究成果。

行业视野

智能化

类别

97个

关键词

122位

专家

20篇

论文

170IP

点击量

7次

下载量
  • 矿井图像的多维特征与残差注意力网络超分辨率重建方法

    作者(Author)： 程健, 米立飞, 李昊, 李和平, 王广福, 马永壮

    摘要：煤矿井下环境复杂，受光照、煤尘、水雾的影响，采集的图像往往存在细节模糊、纹理缺失等问题，低分辨率的矿井图像对煤矿安全监控的智能化发展带来诸多制约。图像超分辨率重建作为一种重要的图像处理技术，旨在从矿井低分辨率图像中恢复出清晰的高分辨率图像，从而显著提升煤矿智能监测与安全管理的可靠性。针对矿井图像边缘纹理信息缺失、细节模糊不清等质量退化问题，笔者提出一种矿井图像的多维特征与残差注意力网络超分辨率重建方法。首先，采用多分支网络将动态卷积与通道注意力机制进行并行融合，以“水平−通道”“垂直−通道”交互方式来捕获不同的空间统计特性。其次，设计了一种递归稀疏自注意力机制，在线性复杂度下聚合代表性特征图，自适应选择权重分配，减少计算过程中的信息冗余。最后，基于标准多头自注意力机制和残差连接方式构建深层特征提取的基本单元，将获得的特征信息与浅层特征通过跳跃连接共同输入重建模块，完成超分辨率矿井图像重建。实验结果表明，笔者所提方法在客观评价指标和主观视觉分析上较现有主流算法均有明显提升。在矿井数据集的测试中，2倍和4倍缩放因子下的图像相似性（LPIPS）平均降低10.97%、9.91%，峰值信噪比（PSNR）平均提升4.10%、2.30%，证明了该方法在恢复矿井图像结构和纹理细节上的有效性。
    免费下载
    煤炭科学技术
    2024年第11期
    8
    0
  • 融合多级特征增强与权重网格统计的煤矿井下图像匹配

    作者(Author)： 李和平, 洪劭楸, 程健, 安宁, 赵海龙, 修海鑫

    摘要：图像特征提取与匹配是实现煤矿井下视频和图像拼接、视觉定位导航等任务的一项关键技术，但受井下低光、不均匀光照以及重复纹理等环境因素的影响，相机采集到的图像往往对比度低、纹理信息不明显，存在特征点提取困难、误匹配率高的问题。对此，文章提出一种融合多级特征增强与权重网格统计的方法，以实现煤矿井下图像的有效匹配。首先，设计多级特征检测网络，在堆叠网络层的基础上引入可变形卷积层，保证特征的旋转不变性；其次，利用特征增强模块，将提取的特征点与描述子信息编码投影到高维空间，并通过Transformer网络增强特征间的可区分性；最后，采用基于权重网格的多阶段匹配优化策略，结合匹配质量因子与运动平滑性约束对初步匹配结果进行筛选，解决井下重复纹理感知混淆的问题，提高相似区域间的误匹配判识能力。在井下实际采集数据集和LOL、HPatches公开数据集上的大量实验表明：所提图像匹配方法具有更高的精度与鲁棒性。具体地，相较于ORB、SIFT、ASLFeat和Superpoint算法，所提特征提取方法的平均精度分别提升了33.07%、69.78%、17.65%和33.52%；相较于FLANN、BF+KNN、BF+RANSAC和BF+GMS特征匹配方法，所提特征匹配算法的平均精度分别提升了19.66%、23.26%、4.16%和18.46%。
    免费下载
    煤炭科学技术
    2024年第11期
    11
    0
  • 面向边缘计算的矿区障碍检测模型研究

    作者(Author)： 阮顺领, 王京, 顾清华, 卢才武

    摘要：近年来，随着矿用卡车自动驾驶技术的兴起，使得矿区道路行车障碍物检测变得至关重要，基于深度学习的目标检测模型应用于矿区道路障碍检测取得了显著的效果，为矿用卡车自动驾驶技术的完善提供了可能。为解决现有模型应用于矿区障碍物检测，往往存在算法庞大与部署成本较高的问题，提出一种面向边缘计算平台的改进YOLOv8矿区道路障碍检测模型，该模型针对资源有限的边缘计算设备进行优化部署，以实现对障碍物的快速、精准检测。该模型在特征提取阶段，引入深度可分离卷积和通道注意力机制，提高模型对障碍物整体特征提取能力，从而提升对不同尺寸障碍物的检测精度；特征融合阶段采用BiFPN网络结构，轻量化颈部网络并自适应地调整融合权重，减少冗余信息，提高特征的表达能力；使用局部卷积PConv对检测头进行重新设计，减少网络参数量以提高检测效率；最后，通过引入Inner-CIoU函数对边界框损失进行优化，加快模型收敛速度并提升边界框定位效果。实验结果显示，该网络在所使用的矿区障碍物数据集上，mAP@0.5仅下降0.05的前提下，模型参数减少了44%，推理时间缩短了34%。相比其他轻量型检测网络，该模型在实验硬件设备上的检测速度更快，且在精度和轻量化之间实现了更好的平衡，为障碍物检测模型的实际部署提供了可行方案。
    免费下载
    煤炭科学技术
    2024年第11期
    13
    1
  • 超大采高工作面乳化液泵关键技术研究及工程应用

    作者(Author)： 李然, 叶健, 卢海承, 赖岳华, 刘昊, 陈荣明, 于天亮, 康岩, 王初亮, 王大龙

    摘要：随着煤矿智能无人化开采技术的不断发展和进步，越来越多的大采高、超大采高智能无人化综采工作面陆续建成并投入生产，大采高综采高效智能化综采技术及装备又一次实现飞跃发展，这也对煤矿智能供液系统的供液能力提出了新的挑战和要求。为了满足超大采高智能无人化综采工作面供液需求，分析总结了乳化液泵在超大流量复杂工况下存在的问题，研究了提升超大流量乳化液泵站可靠性的关键技术。创新设计了一种基于人字齿轮副输入轴–曲轴轴系，解决了兆瓦级泵站系统齿轮副传动系统稳定性低的问题；进行了往复十字头–缸套摩擦副和兆瓦级传动系统关键轴承可靠性分析，提升了传动副的可靠性；通过配流阀动态特性分析、可视化技术研究与高可靠性密封技术研究，提升了超大流量高效气蚀配流性能；研究了一种基于永磁式本安型电磁铁及基于气穴卷吸的空化抑制方法及结构，提高了先导级的响应特性和卸载阀卸荷阀口抗气蚀特性，进而提升了高压大流量卸载阀的可靠性；通过创新研制云边端协同的泵站智能预警诊断系统，提升了高压大流量泵站的安全性和可用性。最后研发设计了高功重比1 250 L/min、40 MPa五柱塞乳化液泵，并在陕煤集团曹家滩煤矿122104综采工作面即世界首套10 m超大采高智能综采工作面进行了成套示范应用。超大流量智能乳化液泵站的成功研制为超大采高智能化综采工作面集成供液系统泵站配置提供了新思路。
    免费下载
    煤炭科学技术
    2024年第11期
    4
    0
  • 视频AI算法分析的煤矿固体智能充填开采方法

    作者(Author)： 张强, 杨康, 曹津铭, 白雨, 邓攀博, 杨子

    摘要：固体充填开采方法在处理煤基固废和控制地表沉降方面具有较大优势，但其充填效率低、接续时间长、劳动强度大等问题制约着绿色充填开采的发展。针对固体充填技术升级的内生动力、行业发展的迫切需求以及矿山智能化建设的必然趋势，提出视频AI算法分析的固体智能充填方法。本文首先通过分析该固体智能充填方法的内涵及难点，构建出视频AI算法分析的固体智能充填开采方法系统构架，阐述视频AI算法的工作原理与实现流程，并给出视频AI算法可以实现的功能。根据不同地质条件分析了关键充填装备在不同工序下的影响因素，通过Creo进行液压支架骨架建模，实现液压支架在不同工况下机构的运动，给出对应的调控判据及路径，并设计关键充填装备在不同工序下的控制算法流程。根据视频算法特征及算法优缺点初步选择了图像识别算法，将构建好的目标数据集经过算法模型的训练及调参最终确定了最佳算法及对应的参数。通过某矿充填面应用效果分析，SVM各评价指标均优于其他算法，表明SVM模型在工况判别时表现出色，具有高度的准确性及可靠性。本研究可实现关键充填装备机构非正常工况的识别及调控、提高充填效率、机构位姿参数识别、充填空间夯实效果展示，可为视频AI算法分析的固体智能充填开采技术研发与应用提供理论指导。
    免费下载
    煤炭科学技术
    2024年第11期
    12
    0
  • 基于神经网络补偿的液压支架群推移系统直线度控制方法

    作者(Author)： 王云飞, 赵继云, 张鹤, 王浩, 张阳

    摘要：煤矿综采工作面的直线度控制是实现智能化开采的关键技术之一，液压支架推移油缸的位置控制性能直接影响着工作面直线度水平，但推移油缸电液系统的参数不确定性、建模误差和未知外部干扰等因素增加了液压支架推移系统的位置控制难度。针对此问题，首先，建立了液压支架推移油缸电液系统的数学模型，考虑到推移油缸仅有位置信息可测的实际工况，将其转化成Brunovsky标准型的形式。其次，设计了高阶滑模状态观测器利用可测的位置信息估计系统其他难以直接测量状态信息，同时，以系统状态信息为学习数据，设计了一种基于径向基神经网络的扰动观测器实时估计和补偿系统的未知扰动力。再次，结合反步设计原理，针对液压支架推移油缸拉架过程提出了一种鲁棒输出反馈控制器，并利用Lyapunov理论对整个闭环控制系统进行了稳定性验证。然后，基于ZY3200/08/18D液压支架推移油缸的实际物理参数建立了仿真模型，通过仿真测试发现所设计的鲁棒输出控制器的最终位置精度较传统比例积分控制器提高了77.19%，神经网络补偿器针对不同油缸载荷的估计精度分别为64.41%和75.38%。最后，为了进一步验证新型控制器的有效性，搭建了一个液压支架群多缸控制系统试验台，并开展了推移油缸拉架过程的模拟实验，实验结果表明：鲁棒输出反馈控制器较比例积分控制器的平均跟踪精度提高了47.23%，最终位置精度提高了75.00%，相邻推移油缸的平均同步误差提高了47.08%。研究结果为液压支架推移系统的动力学分析和直线度控制提供了一种思路。
    免费下载
    煤炭科学技术
    2024年第11期
    6
    0
  • 智能炮孔检测与路径规划系统设计与应用

    作者(Author)： 金庆雨, 岳中文, 任猛, 薛克军, 潘杉

    摘要：钻爆法巷道掘进的装药作业是巷道掘进的一个重要工序环节，传统的装药过程机械化程度较低，依赖人工操作，导致耗时费力且安全性较差。为了解决巷道掘进过程中钻爆法装药存在的问题，基于深度学习与智能算法技术，创新性地提出了智能化改进方案——智能炮孔检测与路径规划系统。该系统可以提高装药精度和施工效率，为钻爆法的智能化装药提供技术支持。系统架构为数据访问层、业务逻辑层和表示层，包括图像采集、数据处理、炮孔检测、路径规划和可视化界面等模块。首先，通过高精度图像传感器获取掘进工作面上的炮孔图像数据；其次，采用基于深度学习的炮孔智能检测模型进行数据处理和分析，实现对炮孔数据的准确检测和识别；最后，将改进贪心算法与2−opt局部搜索算法相结合，设计装药路径规划算法，实现了对装药顺序的高效规划和优化。系统集成了可视化功能，提供了直观的炮孔数据管理、智能炮孔识别、炮孔数据存档和装药路径规划等操作，方便施工人员进行实时监控和动态调整。研究结果表明，该系统在炮孔检测方面的准确率可达96.24%，路径规划算法的平均计算耗时为100 ms左右，该系统可提高钻爆法施工过程中装药的效率、安全性和智能化水平，服务于钻爆法巷道掘进智能化装药过程中的炮孔检测与路径规划。
    免费下载
    煤炭科学技术
    2024年第11期
    12
    0
  • 基于改进A*与DWA算法的井下搬运机器人自主行走路径规划

    作者(Author)： 张可琨, 鲍久圣, 艾俊伟, 袁晓明, 阴妍, 王茂森, 葛世荣

    摘要：针对井下搬运过程用工多且效率低等问题以及转运环节多、转运操作难、人工转运慢等困境，以搬运机器人为研究对象，通过仿真与试验进行井下巷道路径规划方法研究。首先，对井下转运工况进行特定的需求分析，确定井下“多转运点巷道”与“最后1 km直达运输”等典型搬运场景，并分别建立自主行走策略，提升井下搬运机器人自主行走路径规划的适用性与合理性；其次，设计路径规划系统方案，对比分析常规路径规划算法的性能，分别选取A*算法与DWA算法作为井下搬运机器人的全局路径规划与局部路径规划的基本算法；然后，针对常规A*算法搜索效率低与规划路径平滑性不足的问题，依次使用指数优化法与二次B样条曲线法进行改进，同时对比分析改进A*算法的性能，仿真结果发现：改进A*算法在“最后1 km直达运输”与“多转运点自主行走”等典型井下搬运场景的路径规划时间分别缩短了24.62%与22.02%，路径规划效率获得了提升，且生成路径的平滑性较好；接着，针对传统DWA算法存在运行时间与路径长度欠优的问题，统筹井下巷道速度限制、移动底盘驱动电机限制与搬运机器人制动距离限制等约束性要素构建预测路径评价函数，并衡量安全性与高效性引入障碍物评价子函数改进DWA算法，仿真结果发现：基于改进DWA算法的规划路径长度与自主行走时间分别缩短了31.27%与42.33%，有效提升了搬运机器人动态避障能力及路径规划性能；最后，搭建试验巷道场景与搬运机器人模型开展井下搬运机器人路径规划试验，试验结果表明：改进A*-DWA融合算法在多转运点巷道自主行走A→B、A→C以及最后1 km直达运输等试验场景的路径规划效率分别提升了21.90%、18.57%、14.67%，行驶过程实现实时有效动态避障，规划路径安全高效且具有平滑性，能够符合井下“减人、提效、增安”的目标导向以及满足搬运机器人自主行走路径规划需求。
    免费下载
    煤炭科学技术
    2024年第11期
    9
    0
首页上一页 1 2 3下一页尾页
推荐专家
2
推荐专题
10
亮点论文
10
推荐企业
1

  • 华洋通信

主办单位：煤炭科学研究总院有限公司 中国煤炭学会学术期刊工作委员会

©版权所有2015 煤炭科学研究总院有限公司 地址：北京市朝阳区和平里青年沟东路煤炭大厦 邮编：100013
京ICP备05086979号-16  技术支持：云智互联