煤矿掘进多行为协同控制智能决策模型 被引量：4

1

作者 王宏伟 郄晨飞 +2 位作者 付翔 李进 王浩然 《工矿自动化》 CSCD 北大核心 2023年第6期120-127,共8页

智能决策支持的掘进多行为协同控制是煤矿掘进工作面智能化的核心之一,掘进多行为协同控制的最优时序规划是智能决策的关键。针对煤矿掘进多行为控制模式单一、固化、协同作业能力差等问题,设计了一种煤矿掘进多行为协同控制智能决策模... 智能决策支持的掘进多行为协同控制是煤矿掘进工作面智能化的核心之一,掘进多行为协同控制的最优时序规划是智能决策的关键。针对煤矿掘进多行为控制模式单一、固化、协同作业能力差等问题,设计了一种煤矿掘进多行为协同控制智能决策模型,实现了掘进多行为在最优时序下的协同作业。首先,提出了掘进多行为协同控制智能决策方法,确定了掘进多行为可行时序规划集和多目标最优时序规划策略;其次,根据掘进现场的规定和工艺要求,确定了掘进动作事件集,通过对事件集中两两动作事件之间时间关系的分析,求出掘进多行为时间关系约束矩阵;然后,根据时间点关系约束矩阵转换方法,将掘进多行为时间关系约束矩阵转换为时间点关系约束矩阵,再求出掘进多行为可行时序规划集;最后,定义不同掘进目标下的求解函数,求得不同掘进目标的最优时序。实验结果表明,在不同掘进目标下,按照模型决策出的掘进动作最优时序规划结果,掘进机器人可无干涉协同作业,且掘进作业1个工作循环的执行时间与决策模型计算的时间基本一致。 展开更多

关键词 掘进工作面 协同作业 多行为协同控制 智能决策 最优时序规划 掘进动作事件集

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煤矿智能连续掘进关键技术研究与应用

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作者 高登彦 任文清 《陕西煤炭》 2025年第4期125-130,138,共7页

煤炭开采面临着诸多挑战,包括煤矿采掘失衡、掘进技术水平低、工作面安全问题等。为了解决这些问题,智能化掘进技术的发展变得至关重要。聚焦智能连续掘进区域感知、区域规划和区域诊断等关键要点,整合“人、机、环、管”等因素,提出了... 煤炭开采面临着诸多挑战,包括煤矿采掘失衡、掘进技术水平低、工作面安全问题等。为了解决这些问题,智能化掘进技术的发展变得至关重要。聚焦智能连续掘进区域感知、区域规划和区域诊断等关键要点,整合“人、机、环、管”等因素,提出了一种智能连续掘进的综合设计方案。该方案具备全面感知、实时互联、协同控制、多维数据融合、大数据分析与智能决策等特点,有效提高了掘进工作面的感知能力、透明度和效率。同时,对智能化掘进设备的控制单元、数据传输单元、执行单元、检测单元、采集处理单元和远程操作单元进行了详细研究,开发了连续掘进断面自动成形控制系统,形成了记忆截割、定位截割和自主截割等3种掘进模式。现场工程应用表明,自动割煤煤机单刀进尺动作误差可控制在20~30 mm,自动化扫帮工艺凹凸误差在5 cm左右,确保了巷道成型质量。但自动化模式生产时,移机用时约10~15 min,是自驾移机用时的2倍左右。 展开更多

关键词 掘进智能化 全面感知 协同控制 智能决策 记忆截割 定位截割 自主截割

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基于机器学习的敞开式TBM掘进参数预测模型研究

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作者 张立龙 《河南科技》 2025年第4期55-62,共8页

【目的】为促进TBM智能、安全、高效施工,依托新疆某输水工程,现场采集TBM掘进参数与岩石参数,基于TBM稳定段的工作参数建立岩-机互馈模型。【方法】首先,确定岩体参数为岩石抗压强度、围岩等级,TBM参数为贯入度、推力、刀盘转矩、刀盘... 【目的】为促进TBM智能、安全、高效施工,依托新疆某输水工程,现场采集TBM掘进参数与岩石参数,基于TBM稳定段的工作参数建立岩-机互馈模型。【方法】首先,确定岩体参数为岩石抗压强度、围岩等级,TBM参数为贯入度、推力、刀盘转矩、刀盘转速;其次,取每个掘进循环的稳定段的TBM工作参数的均值作为该循环TBM的参数值,进行模型训练集与验证集的划分;最后,分别通过最小二乘法、支持向量机法、单层神经网络法、双层神经网络法、随机森林法等5种方法建立岩-机互馈模型,并对各模型的预测结果进行对比分析。【结果】结果表明,采用双层神经网络建立映射关系模型的预测效果最好,可将贯入度、推力、刀盘转速、刀盘扭矩的预测偏差分别控制在0.2 mm/r、1500kN、0.5 r/min、9 kN·m以内。【结论】该方法可以提高TBM掘进效率,促进TBM设备智能化,为TBM安全高效施工提供保障。 展开更多

关键词 TBM 掘进参数 神经网络 智能控制 岩机-互馈

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TBM掘进参数智能控制系统的研究与应用 被引量：28

4

作者 张娜 李建斌 +2 位作者 荆留杰 李鹏宇 徐受天 《隧道建设（中英文）》 北大核心 2018年第10期1734-1740,共7页

目前TBM智能化作业水平较低,无法实现岩体信息实时感知以及掘进参数的智能决策,影响TBM掘进效率,卡机、涌水突泥等安全事故也时有发生。为解决上述问题,研发一套TBM掘进参数智能控制系统,通过分析岩体状态参数与TBM掘进参数的相关关系,... 目前TBM智能化作业水平较低,无法实现岩体信息实时感知以及掘进参数的智能决策,影响TBM掘进效率,卡机、涌水突泥等安全事故也时有发生。为解决上述问题,研发一套TBM掘进参数智能控制系统,通过分析岩体状态参数与TBM掘进参数的相关关系,采用数据挖掘的方法建立岩机信息感知互馈模型;在此基础上构建智能决策控制体系,实现掘进参数的预测以及掘进状态评价;通过手动或自动控制模式对TBM掘进参数进行优化调整,使TBM保持安全高效的掘进状态。该系统软件在引松供水工程TBM施工中应用效果良好,对提高TBM掘进效率和保障施工安全具有重大意义,可为TBM隧道的科学化、智能化施工提供指导。 展开更多

关键词 TBM 掘进参数 数据挖掘 智能控制 岩机互馈

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数字孪生驱动的掘进机器人决策控制系统研究 被引量：25

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作者 张旭辉 吕欣媛 +2 位作者 王甜 黄本鑫 郑西利 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2022年第7期36-49,共14页

针对掘进设备远程控制中存在的设备决策能力低,掘进效率不高,安全隐患大等问题,提出了一种数字孪生驱动的掘进机器人决策控制方法。通过分析对比当前数字孪生技术在煤矿领域的研究情况,设计了数字孪生驱动的掘进机器人决策控制系统体系... 针对掘进设备远程控制中存在的设备决策能力低,掘进效率不高,安全隐患大等问题,提出了一种数字孪生驱动的掘进机器人决策控制方法。通过分析对比当前数字孪生技术在煤矿领域的研究情况,设计了数字孪生驱动的掘进机器人决策控制系统体系框架,包含物理空间、虚拟空间、孪生数据、规划层、控制层、执行层6个模块,以实现虚拟样机自主规划决策,远程控制物理样机同步运动的目的。首先,结合虚拟现实技术研究了非结构化环境下的局部避障策略,建立掘进机器人运动控制模型与传感观测模型,利用激光雷达将巷道中的障碍物在虚拟环境中进行重建,采用Ray-Col方法进行机器人与障碍物之间的碰撞检测,为机器人的路径规划决策奠定基础;其次,结合深度强化学习技术研究了基于虚拟智能体的全局路径规划方法,提出了基于改进PPO算法的Muti-PPO算法,通过奖惩机制建立掘进机器人虚拟智能体,并在Unity3D平台中进行训练,训练结果表明Muti-PPO算法相比于PPO算法、SAC算法,平均奖励值分别提升了13.82%与11.31%;标准差分别下降了17.85%与16.81%;最高奖励值分别提升0.14%与0.43%,其性能在3种算法中达到最优;最后,搭建决策控制平台,将虚拟空间中产生的决策指令发送至物理样机的末端执行器,通过物理样机传感器数据驱动虚拟样机同步变化。根据系统的规划决策、双向映射与远程控制功能,设计路径规划试验与虚实同动试验对其进行验证。路径规划试验结果表明,在3种不同复杂程度的工况下,虚拟智能体路径规划结果与目标点的误差在1.2 cm以内,且能够将控制信息传输至物理空间中,远程控制机器人运动;虚实同动试验结果表明,在掘进机器人运行过程中,虚拟样机与物理样机保持同步运动,两者在巷道中的位姿均保持一致。该方法实现了“数据驱动、双向映射、碰撞检测、自主决策、人机协作”的无人化决策控制新模式,为掘进设备的智能化提供了新的思路。 展开更多

关键词 数字孪生 掘进设备 决策控制 虚拟智能体 人机交互

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悬臂式掘进机切割臂控制技术研究及应用 被引量：1

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作者 詹天宇 《能源与节能》 2024年第6期202-204,共3页

为实现悬臂式掘进机的自主截割和智能控制,以新景公司佛洼3220辅助进风巷为工程背景,提出了1种掘进机切割臂多参数控制方法,可以解决掘进机在切削过程中面临的智能化程度低、切削效率低的问题。该方法利用多参数智能改变摆动速度,为实... 为实现悬臂式掘进机的自主截割和智能控制,以新景公司佛洼3220辅助进风巷为工程背景,提出了1种掘进机切割臂多参数控制方法,可以解决掘进机在切削过程中面临的智能化程度低、切削效率低的问题。该方法利用多参数智能改变摆动速度,为实现掘进机智能化、无人化切割提供了理论和实践依据。 展开更多

关键词 悬臂式掘进机 智能控制 参数控制

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智能决策系统在棉花膜下滴灌中的应用 被引量：4

7

作者 李春燕 马申洁 邢彦伟 《中国棉花》 北大核心 2006年第6期37-37,共1页

关键词 智能决策系统 棉花膜下滴灌 应用 控制灌溉 投入使用 新疆兵团 技术参数 灌水时间 棉花产量 灌水量

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盾构机掘进过程中的决策支持系统 被引量：15

8

作者 李守巨 曹丽娟 《信息技术》 2011年第10期39-42,46,共5页

盾构机掘进过程中的多系统协调控制,对于有效地控制盾构机隧道施工引起的地表变形、保证盾构安全施工和降低隧道掘进能源消耗都是极其重要的。提出了基于现场观测数据的盾构机掘进决策支持系统模型。根据盾构机掘进过程中观测的刀盘贯... 盾构机掘进过程中的多系统协调控制,对于有效地控制盾构机隧道施工引起的地表变形、保证盾构安全施工和降低隧道掘进能源消耗都是极其重要的。提出了基于现场观测数据的盾构机掘进决策支持系统模型。根据盾构机掘进过程中观测的刀盘贯入度、刀盘转速、刀盘扭矩、盾构机推力和推进速度等观测数据,在地层模糊聚类分析的基础上,实现随机分布、复杂性地层特征在线辨识。以盾构机掘进参数现场观测数据为基础,利用神经网络具有的非线性映射能力、自组织和自适应能力,实现土仓压力模型的自适应建模,解决非线性、时变性、随机性和时滞性的土仓压力分布模型建模与预测控制问题。通过实时调节和控制不同位置推进油缸的推力,减少由于复杂地层的不均匀性所带来的盾构机姿态的偏差,提高隧道的成型精度。针对不同的地层,优化确定与其相适应的盾构机掘进参数,降低掘进能耗与刀具磨损,提高盾构机控制系统的顺应性。 展开更多

关键词 决策支持系统 多系统协调控制 地层特征在线辨识 掘进参数优化

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基于智能决策的公乌素煤业公司智能通风系统研究 被引量：1

9

作者 杨波 梁强强 《能源科技》 2023年第3期54-58,共5页

针对公乌素煤业公司通风系统智能化建设不足等问题,根据通风参数感知、通风辅助决策、风量调配控制的自动化和智能化需求,对现有的通风系统进行更换升级,开发了集通风网络在线监测、故障智能诊断、通风设施设备远程控制为一体的智能通... 针对公乌素煤业公司通风系统智能化建设不足等问题,根据通风参数感知、通风辅助决策、风量调配控制的自动化和智能化需求,对现有的通风系统进行更换升级,开发了集通风网络在线监测、故障智能诊断、通风设施设备远程控制为一体的智能通风管控系统,为实现公乌素煤业公司高效智能通风奠定了基础。 展开更多

关键词 智能通风 通风参数感知 通风辅助决策 风量调配控制

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TBM在煤矿巷道掘进中的技术应用和研究进展 被引量：33

10

作者 刘泉声 黄兴 +2 位作者 潘玉丛 刘滨 邓鹏海 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2023年第1期242-259,共18页

TBM工法经济技术优势显著,正成为煤矿巷道快速掘进的一种新方法。但由于煤矿特殊的施工环境和复杂地质条件,TBM在煤矿巷道掘进中面临以下技术挑战:(1)煤矿特殊施工环境下TBM装备和矿井系统适应性设计难;(2)煤系软硬复合地层破岩机理不清... TBM工法经济技术优势显著,正成为煤矿巷道快速掘进的一种新方法。但由于煤矿特殊的施工环境和复杂地质条件,TBM在煤矿巷道掘进中面临以下技术挑战:(1)煤矿特殊施工环境下TBM装备和矿井系统适应性设计难;(2)煤系软硬复合地层破岩机理不清,高效破岩控制难度大;(3)软弱地层挤压变形卡机灾害风险大,灾害预测和安全控制难度大;(4)掘进空间狭小和粉尘水雾干扰严重,TBM掘进过程监测难度大,难以进行掘进参数决策控制和灾害预警。对此,针对TBM装备适应性设计技术,深部复合地层TBM高效破岩理论,挤压变形卡机灾害预测控制方法,掘进过程智能化决策控制技术等开展了系统研究,在TBM安全高效掘进技术方面取得了以下研究进展:(1)论述了针对煤矿特殊施工环境的TBM装备和施工工艺适应性设计技术;(2)开展了TBM滚刀贯入和线性切割试验,揭示了复合地层地应力水平、岩石强度及岩性变化、掘进控制模式、滚刀安装半径等对TBM破岩效率和破岩模式的影响机理,提出了深部复合地层TBM掘进性能评价预测方法和岩体可掘性评价方法;(3)揭示了深部煤系软弱地层TBM掘进挤压大变形卡机灾害孕育发生机理,发展了挤压变形卡机灾害孕育演化及控制过程模拟预测的FDEM(有限元-离散元耦合)方法,提出了挤压变形卡机监测预警方法,形成了TBM掘进挤压大变形卡机“大变径扩挖、掘进参数优化和分步联合支护”综合防控技术体系;(4)提出了TBM掘进过程岩-机作用信息(刀盘刀具-掘进工作面作用、围岩-护盾作用信息)实时感知技术,初步提出了TBM掘进参数自适应智能决策方法。上述研究进展将推动TBM在煤矿巷道建设中的应用和安全高效掘进技术进步。 展开更多

关键词 TBM 煤矿巷道 适应性设计 高效破岩 挤压变形卡机灾害 分步联合控制 掘进参数智能决策与控制

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盾构掘进系统的数字孪生构架体系研究 被引量：4

11

作者 吴贤国 刘俊 +2 位作者 陈虹宇 徐文 刘茜 《土木建筑工程信息技术》 2023年第4期105-110,共6页

盾构机掘进状态的准确预测和参数控制是盾构掘进系统管控的重点,针对这个问题,建立与掘进系统一致且同步的虚拟模型是解决问题的关键。为了实现对盾构掘进系统的智能管控,本文将能够实现虚实交互、适用于设备智能化的数字孪生技术引入... 盾构机掘进状态的准确预测和参数控制是盾构掘进系统管控的重点,针对这个问题,建立与掘进系统一致且同步的虚拟模型是解决问题的关键。为了实现对盾构掘进系统的智能管控,本文将能够实现虚实交互、适用于设备智能化的数字孪生技术引入盾构掘进系统中,依据掘进系统的相关需求,构建盾构掘进系统的数字孪生框架,通过虚拟模型和物理实体的实时映射实现信息交互,并依托于掘进系统服务应用层,设计了掘进载荷超前预测系统和盾构施工参数控制决策系统,为盾构掘进系统提供智能决策,实现盾构隧道掘进施工的智能管控。 展开更多

关键词 盾构机 数字孪生 智能管控 掘进载荷预测 施工参数控制

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