极薄煤层破碎顶板条件下液压支架带压移架残余支撑力决策方法

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作者 张传伟 张刚强 +4 位作者 路正雄 李林岳 何正伟 龚凌霄 黄骏峰 《工矿自动化》 北大核心 2025年第3期22-31,38,共11页

在破碎顶板条件下,液压支架带压移架过程中残余支撑力的精准决策对于提高极薄煤层智能化开采效率和保障作业安全至关重要。为实现极薄煤层破碎顶板条件下液压支架带压移架残余支撑力的准确决策,提出了一种基于改进蜣螂算法(IDBO)优化深... 在破碎顶板条件下,液压支架带压移架过程中残余支撑力的精准决策对于提高极薄煤层智能化开采效率和保障作业安全至关重要。为实现极薄煤层破碎顶板条件下液压支架带压移架残余支撑力的准确决策,提出了一种基于改进蜣螂算法(IDBO)优化深度混合核极限学习机(DHKELM)的液压支架带压移架残余支撑力决策方法。在混合核极限学习机(HKELM)基础上引入极限学习机自动编码器(ELM-AE)结构来构建DHKELM模型,以增强对复杂输入的特征提取和非线性映射能力;引入ICMIC混沌映射、Lévy飞行和贪婪策略对蜣螂算法(DBO)进行改进,形成具备更高寻优精度和更快收敛速度的IDBO算法;利用IDBO算法优化DHKELM模型的超参数,建立IDBO-DHKELM模型。结合极薄煤层综采工作面液压支架带压移架实测数据,通过可视化和相关性分析,确定支架号、带压移架前支架支撑力、推移油缸进液压力和推移油缸行程变化速度作为影响残余支撑力的关键特征,并构建残余支撑力决策样本数据集,最终完成IDBO-DHKELM模型的训练与评估。实验结果表明:基于IDBO-DHKELM模型的液压支架带压移架残余支撑力决策结果的均方根误差(RMSE)、平均绝对误差(MAE)及决定系数(R2)分别为0.143,0.119,0.971,具有较高的决策精确度。 展开更多

关键词 极薄煤层 液压支架 带压移架 残余支撑力 改进蜣螂算法 深度混合核极限学习机

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基于MRU-Net++的极薄煤层综采面煤岩界面图像识别 被引量：1

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作者 张传伟 何正伟 +4 位作者 路正雄 李林岳 龚凌霄 张刚强 潘巧娜 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期103-116,共14页

煤岩识别是极薄煤层综采工作面实现智能化开采的核心技术之一。针对极薄煤层开采时煤岩分界线自然裸露在外的特殊情况,提出了一种基于MRU-Net++网络的极薄煤层煤岩图像识别方法。该网络以U-Net++为基础,通过“剪枝”技术对U-Net++结构... 煤岩识别是极薄煤层综采工作面实现智能化开采的核心技术之一。针对极薄煤层开采时煤岩分界线自然裸露在外的特殊情况,提出了一种基于MRU-Net++网络的极薄煤层煤岩图像识别方法。该网络以U-Net++为基础,通过“剪枝”技术对U-Net++结构进行优化,在U-Net++网络性能损失最小的同时减少其复杂度,以提高运算速度;采用MobileNetV2轻量化网络,构建一个基于MobileNetV2的核心骨干网络,替代U-Net++原有的网络架构,显著降低了模型的参数数量,提高了模型分割效率;同时引入含有通道注意力机制的ResNeSt模块来增强对煤岩图像边缘细节特征的提取能力,提高分割精度。利用液压支架上的防爆摄像仪采集极薄煤层综采工作面煤岩图像,获取具有煤岩分布信息的高清煤岩图像并对图像进行预处理,创建含有2 536个样本的极薄煤层综采面煤岩图像数据集。设置消融试验,验证改进部分对网络性能的影响,并将该模型与经典FCN、U-Net、U-Net++网络模型进行对比,利用自适应学习算法训练各网络模型,选择像素准确度(Pixel Accuracy, P_(A))、交并比(Intersection over Union, IOU)及测试时间等关键指标评估模型分割效果。结果显示,MRU-Net++网络模型的平均像素准确度P_(AM)和交并比I_(OUM)分别为97.15%和94.16%,模型占用内存25.71 M,每张图像的平均测试时间28.61 ms,充分证明了该方法在极薄煤层特殊环境下进行煤岩识别任务的可行性与有效性。 展开更多

关键词 极薄煤层 煤岩识别 语义分割 U-Net++网络模型 深度学习

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基于残差优化的综采工作面煤壁点云补全方法

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作者 汪卫兵 侯学谦 +3 位作者 赵栓峰 贺海涛 邢志中 路正雄 《工矿自动化》 CSCD 北大核心 2024年第6期120-128,共9页

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... 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信息,通过最小化密度采样和残差网络迭代优化输出完整点云。采集煤矿井下真实综采工作面煤壁点云数据,预处理后筛选可用数据,通过模拟随机空洞制作煤壁点云缺失数据集,并用缺失数据集训练基于残差优化的煤壁点云补全网络模型。实验结果表明:与经典的FoldingNet,TopNet,AtlasNet,PCN,3D-Capsule点云补全网络模型相比,基于残差优化的煤壁点云补全网络模型针对构造的缺失煤壁点云和稀疏煤壁点云补全的倒角距离、地移距离及F1分数均能达到最优水平,整体补全效果最佳;针对实际缺失的煤壁点云,该模型能够实现有效补全。 展开更多

关键词 煤矿综采工作面 数字化煤层 巷道三维重建 点云修复 点云补全 残差优化

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基于数据驱动的综采装备协同控制系统架构及关键技术 被引量：24

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作者 路正雄 郭卫 +4 位作者 张帆 张传伟 赵栓峰 杨满芝 王渊 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2020年第7期195-205,共11页

为解决智能化综采工作面关键技术难题之一的开采设备协同控制问题,提出了基于数据驱动的综采装备仿人智能协同控制模型,重点研究了大数据背景下智能综采装备的协同控制知识自学习、开采行为自决策、分布协同自运行等关键技术理论与方法... 为解决智能化综采工作面关键技术难题之一的开采设备协同控制问题,提出了基于数据驱动的综采装备仿人智能协同控制模型,重点研究了大数据背景下智能综采装备的协同控制知识自学习、开采行为自决策、分布协同自运行等关键技术理论与方法。具体包括:从数据应用的角度分析了智能综采系统的数据特点,阐明了智能综采的3大数据化特征:泛在感知(数据获取)、信息融合(数据挖掘)、智能控制(数据决策);构建了面向经验操作员决策过程表征的综采装备协同控制框架;提出了基于扩展有限状态机的综采装备运行状态演化方法和基于多标记决策信息系统的综采装备运动行为模式学习方法,来实现数据驱动下智能综采装备行为决策知识的获取;提出了面向经典采煤工艺过程的综采装备行为模态类的决策知识划分方法和基于CBR与RBR融合的决策行为混合推理方法,来实现智能综采装备动作行为的自主决策;探讨了人工控制模式下综采装备驾驶员控制策略的表征方法,发展了具有自学习、自决策、工况自适应的综采"三机"仿人智能协同控制方法;给出了基于平行系统理论的平行综采技术逻辑,为综采装备协同控制的研究提供方法。所提综采装备协同控制系统为大数据背景下的综采生产系统的协同控制提供了解决方案。 展开更多

关键词 数据驱动 智能综采工作面 协同控制 仿人智能控制 平行综采

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融合注意力机制和先验知识的刮板输送机异常煤块检测 被引量：9

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作者 王渊 郭卫 +3 位作者 张传伟 贺海涛 赵栓峰 路正雄 《西安科技大学学报》 CAS 北大核心 2023年第1期192-200,共9页

刮板输送机作为综采工作面的主要运输设备,运行状态直接影响生产效率。在其工作过程中,由于采煤过程产生的较大煤块,易造成板刮输送机运输过程的拥堵。然而,煤矿工作环境的恶劣、煤的颜色属性等造成大块煤的检测异常困难,为此本文提出... 刮板输送机作为综采工作面的主要运输设备,运行状态直接影响生产效率。在其工作过程中,由于采煤过程产生的较大煤块,易造成板刮输送机运输过程的拥堵。然而,煤矿工作环境的恶劣、煤的颜色属性等造成大块煤的检测异常困难,为此本文提出一种融合注意力机制和先验知识的煤矿刮板输送机异常煤块检测模型。为兼顾异常煤检测的准确性与实时性,采用YOLO v4端到端检测模型同时检测出异常煤块的类别信息;考虑到刮板输送机中包含与异常煤块无关的信息,以神经科学和空间抑制思想为基础,构建一种以能量函数为载体的注意力机制检测刮板输送机中不同区域异常煤块,提高异常煤块的检测精度;针对基于深度神经网络的异常煤块检测过多依赖数据且泛化能力较低,受人们经验学习影响的问题,提出具备特征提取的先验知识来降低模型对数据的依赖和提高模型的检测效率;构建了煤矿实际生产场景中异常煤块检测数据集。结果表明:与其他模型相比,所提出模型在测试集上的检测精度可达90.28%,相比YOLO v3和YOLO v4分别提高了5.82%和5.17%,明显优于其他模型;检测速度每秒可达28帧,满足实时检测的需求,同时验证了本文所提出注意力机制和先验知识模型的有效性。 展开更多

关键词 刮板输送机 煤块检测 目标检测 SimAM注意力机制 YOLO 先验知识

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平行磁化NdFeB钢丝绳无损检测仪开发 被引量：6

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作者 路正雄 郭卫 +2 位作者 张传伟 赵栓峰 王渊 《西安科技大学学报》 CAS 北大核心 2021年第1期139-144,共6页

针对径向磁化半环磁铁钢丝绳无损检测仪,难以实现理想的径向磁化进而导致的钢丝绳缺陷检测灵敏度低等问题,采用漏磁原理开发了一种基于平行磁化NdFeB磁体段的新型钢丝绳无损检测仪,并对其检测效果进行评价实验分析。首先,利用自制夹具... 针对径向磁化半环磁铁钢丝绳无损检测仪,难以实现理想的径向磁化进而导致的钢丝绳缺陷检测灵敏度低等问题,采用漏磁原理开发了一种基于平行磁化NdFeB磁体段的新型钢丝绳无损检测仪,并对其检测效果进行评价实验分析。首先,利用自制夹具对32段等弧形NdFeB永磁铁进行组装,并完成无损检测仪结构的设计与装配;然后,基于新型钢丝绳无损检测装置设计了传统的钢丝绳漏磁信号检测系统;最后,运用BP神经网络进一步提升传统系统对钢丝绳损伤的检测效果。结果表明:新型无损检测仪在钢丝绳受损处能检测到强烈的漏磁信号,此外运用BP神经网络后断丝数量和位置检测精度分别提升了31.5%和22.4%,该检测仪器的有效性和灵敏性。 展开更多

关键词 钢丝绳 NdFeB磁铁 漏磁原理 无损检测 BP神经网络

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采煤机湿式多片盘式制动器温度分布研究 被引量：17

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作者 马胜利 王晔 +1 位作者 张立平 路正雄 《煤炭技术》 CAS 北大核心 2016年第7期229-231,共3页

应用ABAQUS软件对采煤机湿式多片盘式制动器进行有限元分析。通过对采煤机紧急制动过程进行仿真分析,得出制动盘盘面温度沿半径先增大后减小,油槽和冷却油的存在使摩擦副的温度场呈非对称分布。最后拟合出了以活塞端面为基准,沿中心轴... 应用ABAQUS软件对采煤机湿式多片盘式制动器进行有限元分析。通过对采煤机紧急制动过程进行仿真分析,得出制动盘盘面温度沿半径先增大后减小,油槽和冷却油的存在使摩擦副的温度场呈非对称分布。最后拟合出了以活塞端面为基准,沿中心轴线方向的制动器内部温度分布曲线,并给出经验公式。 展开更多

关键词 湿式多片盘式制动器 有限元方法 温度经验公式

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坑道钻机机架结构设计与分析 被引量：4

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作者 张武 郭卫 路正雄 《煤矿机械》 2015年第7期205-207,共3页

针对矿用坑道钻机机架的结构形式及应用特点,设计了一种结构简单、刚性强、承载能力大的坑道钻机机架,对矩形机架前端、中部、尾端按部分进行了受力分析,运用ABAQUS软件对机架结构进行了应力及变形有限元仿真分析。研究结果为后续的结... 针对矿用坑道钻机机架的结构形式及应用特点,设计了一种结构简单、刚性强、承载能力大的坑道钻机机架,对矩形机架前端、中部、尾端按部分进行了受力分析,运用ABAQUS软件对机架结构进行了应力及变形有限元仿真分析。研究结果为后续的结构优化设计,焊接制造工艺的制定提供了参考。 展开更多

关键词 煤矿坑道钻机 机架 静力分析 有限元仿真

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基于钢珠离合器的刮板输送机软启动特性分析 被引量：2

9

作者 郭卫 呼延辉 +1 位作者 路正雄 王晔 《煤炭技术》 CAS 北大核心 2016年第2期242-244,共3页

为了研究钢珠离合器在刮板输送机软启动过程中的技术原理和特点,对比分析了启动瞬间,传动系统之间刚性连接与柔性连接的差异;研究了不同钢珠质量下,刮板输送机电动机输出扭矩的变化;推导了钢珠离合器扭矩传递公式。

关键词 刮板输送机 钢珠离合器 软启动

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大采高液压支架带压移架性能研究 被引量：2

10

作者 张武 贾艳平 +1 位作者 路正雄 邢志中 《煤矿机械》 北大核心 2020年第7期53-55,共3页

根据液压支架带压移架机理及其液压系统的工作原理,建立了支架带压移架残余支撑力数学模型和带压移架液压系统的AMESim仿真模型;分析了支架带压移架供液过程中,泵站供液流量和主进、回液管径分别对支架移架速度的影响,结果表明:不同的... 根据液压支架带压移架机理及其液压系统的工作原理,建立了支架带压移架残余支撑力数学模型和带压移架液压系统的AMESim仿真模型;分析了支架带压移架供液过程中,泵站供液流量和主进、回液管径分别对支架移架速度的影响,结果表明:不同的泵站供液流量和主进、回液管径会对带压移架性能产生影响,合理选择参数可提高液压支架带压移架速度、缩短带压移架时间,为带压移架的高效工作提供了依据。 展开更多

关键词 液压支架 带压移架 残余支撑力 AMESIM

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液压支架模糊自适应流量匹配策略设计研究 被引量：3

11

作者 张武 贾艳平 +4 位作者 路正雄 孙士山 吴景亮 刘怡杉 杨璐铭 《煤矿机械》 2021年第5期20-23,共4页

针对目前液压支架跟机运行过程中流量匹配不合理导致的跟机执行速度低和系统压力波动等问题,提出基于模糊控制的液压支架自适应流量匹配策略。利用AMESim软件建立简化的支架液压系统仿真模型,采用MATLAB模糊控制工具箱设计支架流量匹配... 针对目前液压支架跟机运行过程中流量匹配不合理导致的跟机执行速度低和系统压力波动等问题,提出基于模糊控制的液压支架自适应流量匹配策略。利用AMESim软件建立简化的支架液压系统仿真模型,采用MATLAB模糊控制工具箱设计支架流量匹配模糊控制器,实现泵站供液流量的精准控制,为液压支架跟机运行不同动作提供合适的供液流量。结果表明,匹配供液与额定供液相比能提高液压支架跟机速度、减少系统压力波动。 展开更多

关键词 液压支架 流量匹配 模糊控制 AMESIM

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基于离散元法的粉碎机冲击力测试 被引量：3

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作者 邢志中 郭卫 +3 位作者 张武刚 王渊 路正雄 李实军 《西安科技大学学报》 CAS 北大核心 2019年第6期1041-1048,共8页

为分析前后立式粉碎机粉碎内腔所受冲击力的情况及其影响因素,对改进前后立式粉碎机、中黄39大豆进行实体测量,测定其物理特性与力学特性,建立其EDEM模型并进行模拟仿真,得知:改进前后粉碎机粉碎下盖内腔所受冲击力均大于各自上盖内腔,... 为分析前后立式粉碎机粉碎内腔所受冲击力的情况及其影响因素,对改进前后立式粉碎机、中黄39大豆进行实体测量,测定其物理特性与力学特性,建立其EDEM模型并进行模拟仿真,得知:改进前后粉碎机粉碎下盖内腔所受冲击力均大于各自上盖内腔,改进后粉碎机下盖内腔所受冲击力大于改进前,改进前后粉碎机上盖内腔所受冲击力大小无明显区别。以1.01~1.20 s改进前后粉碎机粉碎下盖内腔所受冲击力为评价指标,研究不同大豆数目以及不同粉碎刀具的转速对下盖内腔所受冲击力的影响。结果表明:随着大豆颗粒从100粒增至800粒,改进前后粉碎机下盖内腔所受冲击力增大值出现在大豆数目为600左右。随着粉碎刀具转速从6200增至7000 rpm改进前后粉碎机下盖内腔所受冲击力逐渐增大。且在相同转速以及相同大豆颗数的情况下,改进后粉碎机下盖内腔所受冲击力均大于改进前。改进前后粉碎机下盖内腔所受冲击力最大值出现大豆数目为600,刀具转速为7000 rpm,其值分别为64.97与69.56 N,改进前后粉碎机下盖内腔所受冲击力最小值出现大豆数目为400,刀具转速为6200 rpm,其值分别为39.35与41.27 N.试验与软件仿真结果所得结论一致,该结果为研究立式粉碎机的粉碎内腔冲击力提供理论参考与依据。 展开更多

关键词 离散元 中黄39大豆 立式粉碎机 冲击力 粉碎内腔

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基于时频图像和DCNN的刮板输送机齿轮故障诊断 被引量：3

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作者 王鹏飞 任凯 +1 位作者 赵炬 路正雄 《煤矿机械》 2023年第7期154-156,共3页

刮板输送机减速箱齿轮在重载工况以及长时间运行下容易发生断齿故障。刮板输送机电流信号中存在着大量齿轮故障信息。首先对电流数据进行采集并且通过幅值解调的方法消除电流中的工频干扰分量,其次将处理后的电流信号转变为二维时频图像... 刮板输送机减速箱齿轮在重载工况以及长时间运行下容易发生断齿故障。刮板输送机电流信号中存在着大量齿轮故障信息。首先对电流数据进行采集并且通过幅值解调的方法消除电流中的工频干扰分量,其次将处理后的电流信号转变为二维时频图像,最后搭建诊断网络模型完成对齿轮故障的识别。结果表明,该方法对刮板输送机断齿故障的诊断准确率为99.15%。 展开更多

关键词 刮板输送机 齿轮故障诊断 时频特征 DCNN

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综采“三机”生产工艺Petri网建模与验证

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作者 郭博洋 郭卫 +1 位作者 路正雄 胡磊 《煤》 2020年第6期21-23,32,共4页

针对煤矿井下综采“三机”协同工作过程中工艺的并行发生和联动复杂的问题,利用Petri网建模方法对井下综采自动化“三机”协同生产工艺进行分析,对中部跟机和机头机尾跟机自动化阶段进行Petri网建模和结合,组成了整个综采自动化“三机... 针对煤矿井下综采“三机”协同工作过程中工艺的并行发生和联动复杂的问题,利用Petri网建模方法对井下综采自动化“三机”协同生产工艺进行分析,对中部跟机和机头机尾跟机自动化阶段进行Petri网建模和结合,组成了整个综采自动化“三机”协同工作的Petri网模型,并利用可达树分析验证了建模方法的可行性和Petri网模型的可用性,为综采自动化“三机”协同生产运行评价提供了理论基础,为煤矿井下智能化决策提供了模型依据。 展开更多

关键词 生产工艺 “三机”协同 PETRI网建模

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