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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

韩刚高级工程师:基于图像识别技术的冲击地压危险区域智能化评价方法

2024-01-21


研究背景

       在智能化背景下,借助大数据、云计算、图像识别等技术,实现冲击地压危险区域智能化评价,对于提高煤矿智能化水平、为防冲工作减负具有较大的现实意义。相比冲击地压危险区域的动态识别和监测预警技术,现有的冲击地压危险性评价方法存在手动计算量大、危险区域划分精度低、智能化水平不高等问题。为适应冲击地压防治智能化、可视化的发展需求,提出了一种基于图像识别技术的冲击地压危险区域智能化评价方法。



冲击地压危险性评价的理论基础


1、冲击地压危险主控因素及影响范围

       冲击地压危险主控因素及影响范围如下图所示。11项冲击地压危险主控因素中,煤层埋深、矿震动载为全局影响因素,其余均为局部影响因素。


2、主控因素的量化表征与图像识别

       冲击地压危险的局部影响因素中,断层、褶曲、采空区、区段煤柱、开切眼外错、终采线外错、巷道交叉7项影响因素具有明确的识别主体,利用OpenCV机器视觉库,通过对识别主体进行深度学习训练,即可准确提取识别主体;初次来压、“见方”破断2项影响因素则需要在识别开切眼位置的基础上,通过输入来压步距、工作面长度等关键参数进行信息识别。


3、灰阶映射模型构建与危险区域划分

       基于图像识别量化表征得到的单一因素影响图层以灰度图的形式存储在计算机内,为实现各项冲击地压危险影响因素叠加计算,需要进一步构建图像灰阶与应力集中系数的映射模型。

       采用min−max标准化法,参照行业内冲击地压危险区域的划分方式,对应力集中系数进行标准化,得到“无、弱、中等、强”4种冲击地压危险等级下应力集中系数与灰阶的取值。

       为实现冲击地压危险区域叠加结果的可视化,通过Python语言编程定义色相,将“无、弱、中等、强”冲击地压危险区域分别用从冷到暖的渐变色表示,并通过3条危险等级划分线进行色彩区分。



软件开发与应用实例


1、软件开发

       冲击地压危险智能化评价软件采用生命周期的软件开发方法,以及自顶向下、逐步求精的设计方法,软件组成如下图所示。


2、应用实例

       冲击地压危险智能化评价软件通过流程化设计实现冲击地压危险性的智能自动评价。软件共设计文件上传、图层选择、叠加因素选择、图片编辑及导出4个界面,如下图所示。


作者简介


韩刚(1987—),男,陕西咸阳人,高级工程师,博士,主要从事矿山压力、冲击矿压防治等方面的研究工作,E-mai:hangang0910@126.com。通信作者:解嘉豪(1994—),男,山西沁县人,博士,主要从事矿山压力、冲击地压与采矿地球物理等方面的研究工作,E-mai:xiejiahaocumt@ 163.com。

引用格式

韩刚,解嘉豪,秦喜文,等.基于图像识别技术的冲击地压危险区域智能化评价方法[J].工矿自动化,2023,49(12):77-86,93.

HAN Gang,XIE Jiahao,QIN Xiwen,et al. Intelligent assessment method for rockburst hazard areas based on image recognition technology[J]. Journal of Mine Automation,2023,49(12):77-86,93.

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  责任编辑:宫在芹
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