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工矿自动化

工矿自动化

2024年06期

本刊1978年创刊，公开发行。现为中国科技论文统计源刊，全国中文核心期刊，中国煤炭学会煤矿自动化专业委员会会刊。是集中报道我国煤矿及工矿企业通信、生产过程自动化、安全监测监控、计算机应用等国内外新技术、新成果、新工艺、新动向的专业性技术期刊。

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科研成果 | 无线电波发射功率防爆要求与检测方法

科研成果 | 无线电波发射功率防爆要求与检测方法

摘要：现行国家标准GB/T 3836.1—2021《爆炸性环境第1 部分：设备通用要求》和国际标准IEC 60079-0：2017《Explosive atmospheres-Part 0：Equipment-General requirements》规定无线电发射器的阈功率为无线电发射器的有效输出功率与天线增益的乘积。在无线电波防爆安全发射功率阈值一定的条件下，天线增益越大，无线电发射器的有
“煤矿灾害智能感知新技术与实践”专题 | 基于多源信息融合的矿山边坡滑坡灾害研究现状与展望

“煤矿灾害智能感知新技术与实践”专题 | 基于多源信息融合的矿山边坡滑坡灾害研究现状与展望

摘要：为克服单一信息源无法精确表征矿山滑坡灾害演化特征的问题，基于多源信息融合技术，从矿山边坡多源信息获取、矿山边坡多源信息融合、矿山边坡位移预测及滑坡风险评价3 个方面概述了矿山边坡滑坡灾害研究进展。总结了典型的“天”“空”“地”边坡监测手段及“天−空−地”一体化协同监测方法；梳理了包含数据级、特征级和决策级融合的边坡多源信息融合流程；整理了位移与应力、位移与水文气象及其他不同类型的监测数据融合
“煤矿灾害智能感知新技术与实践”专题 | 沿空留巷采空区自动化密闭系统

“煤矿灾害智能感知新技术与实践”专题 | 沿空留巷采空区自动化密闭系统

摘要：现有的沿空留巷采空区密闭方法大多集中于构筑密闭墙及封堵墙体裂隙，施工周期较长且反复进行，消耗大量人力成本，自动化程度低，易发生二次破坏。针对上述问题，设计了一种沿空留巷采空区自动化密闭系统。该系统以柔性密闭气囊为载体，将未充气的气囊置于采空区密闭墙和单体液压支柱之间，对气囊充气使其与沿空留巷顶底板及采空区密闭墙外侧贴合接触；智能感知矿压显现导致的巷道围岩变形，气囊随时变化形状柔性应对，即当气
“煤矿灾害智能感知新技术与实践”专题 | 基于数字孪生和深度强化学习的矿井超前液压支架自适应抗冲支护方法

“煤矿灾害智能感知新技术与实践”专题 | 基于数字孪生和深度强化学习的矿井超前液压支架自适应抗冲支护方法

摘要：受深部开采冲击地压等地质灾害扰动的影响，存在矿井超前支护系统自感知能力差、智能抗冲自适应能力弱、缺乏决策控制能力等问题。针对上述问题，提出了一种基于数字孪生和深度强化学习的矿井超前液压支架自适应抗冲支护方法。通过多源传感器感知巷道环境和超前液压支架支护状态，在虚拟世界中创建物理实体的数字孪生模型，其中物理模型精确展现超前液压支架的结构特征和细节，控制模型实现超前液压支架的自适应控制，机理模型
“煤矿灾害智能感知新技术与实践”专题 | 基于LSTM−Informer 模型的液压支架压力时空多步长预测

“煤矿灾害智能感知新技术与实践”专题 | 基于LSTM−Informer 模型的液压支架压力时空多步长预测

摘要：目前多步液压支架压力预测大多为单步液压支架压力的累计预测，单步累计次数越多，累计误差就越大，影响预测精度。针对该问题，提出了一种基于长短时记忆（LSTM）−Informer 模型的液压支架压力时空多步长预测方法。采用卡尔曼滤波消除液压支架压力数据中的振动噪声后，在工作面端部和中部各选取相邻的5 台液压支架压力数据建立2 个时空数据集（数据集1 和数据集2），并对时空数据进行标准化预处理。将时
“煤矿灾害智能感知新技术与实践”专题 | 全光纤微震监测技术在底板突水监测中的应用研究

“煤矿灾害智能感知新技术与实践”专题 | 全光纤微震监测技术在底板突水监测中的应用研究

摘要：目前国内的光纤微震监测系统多是基于光学光栅传感技术，而光纤光栅波长解调限制了系统检测频率与灵敏度，且长时间、连续不间断的微震监测成功案例较少。针对上述问题，提出了一种新型全光纤微震监测系统。以潘二煤矿11023 工作面回采过程中底板突水监测为工程背景，使用全光纤微震监测系统与ESG 微震监测系统进行对比，得出全光纤微震监测系统具有以下优势：记录的波形频谱特征更清晰，表现出高信噪比优势；对扰动
“煤矿灾害智能感知新技术与实践”专题 | 煤矿岩巷TBM 掘进随掘地震信号特征及其应用

“煤矿灾害智能感知新技术与实践”专题 | 煤矿岩巷TBM 掘进随掘地震信号特征及其应用

摘要：随掘地震超前探测技术可实现探掘平行，为巷道快速智能掘进场景下实时、精准地质保障提供了可能。随掘震源产生的是复杂、变频、连续信号，信号特征认知直接影响数据处理与成像精度，而目前针对岩巷全断面掘进机（TBM）随掘地震信号特征的认知仍不清晰，且暂时还没有针对性开展过信号处理与成像研究工作。针对上述问题，以谢桥煤矿瓦斯治理巷TBM 随掘地震超前探测试验为例，分析了刀盘先导信号与岩壁接收信号的时间域、
“煤矿灾害智能感知新技术与实践”专题 | 一种煤矿顶板灾害防治知识图谱构建方法

“煤矿灾害智能感知新技术与实践”专题 | 一种煤矿顶板灾害防治知识图谱构建方法

摘要：目前煤矿顶板灾害防治措施决策及事故原因分析等过程主要依赖人工经验，智能化水平较低。顶板灾害防治知识图谱可整合顶板灾害防治知识和经验，辅助顶板灾害事故原因分析和顶板灾害防治措施决策。提出了一种煤矿顶板灾害防治知识图谱构建方法。采用本体方法完成煤矿顶板灾害防治知识建模，将顶板灾害防治领域的概念分为矿井地质类、开采技术类、防治措施类和事故表征类，将概念之间的关系定义为使用、引发、易发、治理、预防和
分析与研究 | 基于改进YOLOv8 的煤矿输送带异物检测

分析与研究 | 基于改进YOLOv8 的煤矿输送带异物检测

摘要：现有基于深度学习的输送带异物检测模型较大，难以在边缘设备部署，且对不同尺寸异物和小目标异物存在错检、漏检情况。针对上述问题，提出一种基于改进YOLOv8 的煤矿输送带异物检测方法。采用深度可分离卷积、压缩和激励（SE）网络将YOLOv8 主干网络中C2f 模块的Bottleneck 重新构建为DSBlock，在保持模型轻量化的同时提升检测性能；为增强对不同尺寸目标物体信息的获取能力，引入高
分析与研究 | 煤矿运输系统多元异常图像检测研究

分析与研究 | 煤矿运输系统多元异常图像检测研究

摘要：煤矿运输系统的异常险情种类繁多、场景多样，煤矿现场异常事故的发生具有偶然性，异常样本的获取其数量远小于正常样本，造成正负样本不平衡。针对上述问题，提出一种基于超球重构数据描述（HRDD）的煤矿运输系统多元异常图像检测方法。在全卷积数据描述（FCDD）基础上引入图像重构辅助任务，选用均方差损失函数作为图像重构辅助任务的目标函数，将异常图像检测和定位量化为一个不等式约束优化问题。采用无缝融合技术
分析与研究 | 基于多尺度梯度域引导滤波的煤矿井下图像增强方法

分析与研究 | 基于多尺度梯度域引导滤波的煤矿井下图像增强方法

摘要：煤矿井下图像存在较严重的光照不均匀和噪声干扰，现有基于Retinex 的方法直接应用于煤矿井下图像增强易出现光晕伪影、边缘模糊、过增强和噪声放大等问题。针对上述问题，提出了一种基于多尺度梯度域引导滤波的煤矿井下图像增强方法。首先，将多尺度思想引入梯度域引导滤波中，实现对非均匀光照的准确估计，有效解决了增强图像时光晕伪影及边缘模糊的问题。然后，利用Retinex 模型分离出光照分量和反射分量：
分析与研究 | 基于暗通道引导滤波和光照校正的煤矿井下图像去雾算法

分析与研究 | 基于暗通道引导滤波和光照校正的煤矿井下图像去雾算法

摘要：现有煤矿井下图像去雾方法在处理煤矿井下图像时未能在提取图像深层次特征信息的同时进行光照校正，处理后的图像存在细节信息丢失或图像偏暗的问题。提出一种基于暗通道引导滤波和光照校正的煤矿井下图像去雾算法。首先，井下原始图像通过图像分化模块（IDM）进行双边滤波、光照估计和暗原色处理后得到光照图、暗原色图和光照反射图。然后，对暗原色图进行预处理，作为权重引导参数对光照反射图进行引导滤波，以恢复图像细
分析与研究 | 基于UWB 与PDR 的井下人员融合定位方法

分析与研究 | 基于UWB 与PDR 的井下人员融合定位方法

摘要：现有超宽带（UWB）与行人航位推算（PDR）融合定位方法大多忽略了非视距（NLOS）环境下的定位误差校正，以简单的阈值划分作为NLOS 环境判断依据，而阈值划分在很大程度上与定位场景及场地大小相关。针对上述问题，提出一种考虑NLOS 环境的基于UWB 与PDR 的井下人员融合定位方法。首先，利用UWB 技术进行井下人员位置解算，通过三边定位算法得到人员初步位置后，使用最小二乘法对位置进行优化
分析与研究 | 基于生成对抗网络的井下人员步长估计方法

分析与研究 | 基于生成对抗网络的井下人员步长估计方法

摘要：针对基于行人航位推算（PDR）的煤矿井下人员定位系统中步长估计存在累计误差及传统深度学习方法所需数据集样本过大的问题，提出了一种基于生成对抗网络（GAN）的井下人员步长估计方法。GAN 模型主要包括生成模型和判别模型2 个部分，均采用深度神经网络（DNNs）实现。生成模型根据输入数据生成连续的结果分布（即标签），其输出层使用线性激活函数，以保留网络的线性特性，允许模型预测任何人员在行走过程中
分析与研究 | 融合改进A*算法与动态窗口法的煤矿足式机器人路径规划

分析与研究 | 融合改进A*算法与动态窗口法的煤矿足式机器人路径规划

摘要：为提高煤矿足式机器人路径规划算法的运行效率、搜索精度及避障灵活性，提出了一种融合改进A*算法与动态窗口法（DWA）的煤矿足式机器人路径规划方法。首先对A*算法进行改进，通过去冗余节点策略减短规划路径的长度，通过改进邻域搜索方式和代价函数提高路径规划速度，采用分段二阶贝塞尔曲线进行路径平滑。将改进A*算法规划出的路径节点依次作为局部路径规划DWA 的局部目标点进行算法融合，筛选邻近的障碍物节点
分析与研究 | 基于残差优化的综采工作面煤壁点云补全方法

分析与研究 | 基于残差优化的综采工作面煤壁点云补全方法

摘要：煤矿综采工作面巷道的数字化三维重建过程中需要完整且密集的煤壁点云数据。受遮挡、视角限制等因素影响，采集的综采工作面煤壁点云数据往往不完整且稀疏，影响下游任务，需进行煤壁点云修复和补全。目前缺少针对井下点云补全任务的数据集和网络模型，现有模型用于煤壁点云补全时存在点云密度分布不均匀、点云特征信息丢失等情况。针对上述问题，设计了一种基于残差优化的煤壁点云补全网络模型，采用监督学习方式学习点云特征
分析与研究 | 综采工作面液压支架测高传感器设计

分析与研究 | 综采工作面液压支架测高传感器设计

摘要：针对综采工作面液压支架高度测量困难和可靠性、稳定性差等问题，设计了一种基于帕斯卡定律的液压支架测高传感器。该测高传感器内置一根细长液管，液管中充满甲基硅油，测高传感器两端安装压力传感器，通过测量密闭液管的两端压力，得到测高传感器两端位置的高度差。甲基硅油在环境温度变化时具有明显的热胀冷缩特性，会引起密闭空间内的压力急剧变化，影响测量精度，提出了一种补偿方法：采用波纹管存储一部分甲基硅油，利用
分析与研究 | 液压支架姿态数字孪生精准快速映射方法

分析与研究 | 液压支架姿态数字孪生精准快速映射方法

摘要：针对应用数字孪生实现综采工作面液压支架姿态映射存在精度低、时延大及精度与时延难以平衡等问题，提出了一种液压支架姿态数字孪生精准快速映射方法。设计了包括物理感知层、数据层、业务逻辑层和表现层的液压支架姿态数字孪生系统架构；在业务逻辑层，通过保留液压支架高精度模型外部形状并将关键部位合并成轻量化结构件，建立了液压支架姿态数字孪生模型，减少了渲染时延，并通过建立倾角传感器测量角度与数字孪生模型转动
分析与研究 | 强噪声干扰下采煤机行星齿轮故障诊断方法

分析与研究 | 强噪声干扰下采煤机行星齿轮故障诊断方法

摘要：采煤机摇臂截割部行星齿轮的健康状态直接影响截割效率。针对采煤机截割煤岩过程中受多重冲击引起的强噪声干扰、齿轮结构复杂且传递路径多变导致故障特征难以提取等特点，提出了一种基于频谱平均降噪和相关谱的采煤机行星齿轮故障诊断方法。根据信号频谱分布特征及噪声随机特性，采用频谱平均降噪方法抑制噪声对信号频谱的干扰，获得信号降噪频谱。构建相关谱以建立少样本降噪频谱和多样本降噪频谱的内在联系，减少频谱平均降
分析与研究 | 本安型电磁阀动静态特性分析及影响参数优化研究

分析与研究 | 本安型电磁阀动静态特性分析及影响参数优化研究

摘要：针对在驱动功率和电磁阀体积约束下存在的电磁铁驱动力不足、电磁阀响应速度慢的问题，分析了电磁阀的动静态特性，通过仿真分析和样机试验验证了提高本安型电磁铁电磁力可明显改善电磁阀的响应特性，确定了通过优化电磁力改善电磁阀响应特性的方案。提出了本安型电磁铁特性评价指标：有效行程指标、平均电磁力指标和静态综合性能指标，解决了因电磁铁行程不同而造成的电磁铁性能评价困难的问题。利用Maxwell 电磁仿真

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