我国有色金属矿山智能化发展现状及思考 被引量：10

1

作者 韩志磊 张元生 《中国矿业》 北大核心 2020年第S02期126-129,共4页

有色金属工业是制造业的基础产业之一,是实现制造强国的重要支撑。矿山开采是有色金属工业的上游传统产业,其发展质量直接影响行业发展。随着我国传统产业优化升级加速和新一代信息技术的飞速发展,有色金属矿山智能化发展成为必然趋势... 有色金属工业是制造业的基础产业之一,是实现制造强国的重要支撑。矿山开采是有色金属工业的上游传统产业,其发展质量直接影响行业发展。随着我国传统产业优化升级加速和新一代信息技术的飞速发展,有色金属矿山智能化发展成为必然趋势。为了解有色金属矿山智能化发展现状,本文结合书面及现场调研,分析了我国有色金属矿山面临问题、智能化发展现状及示范建设情况。通过分析发现,我国有色金属矿山智能化发展取得一定进展,但发展水平参差不齐,有待进一步提升。结合相关分析,从完善规范标准体系、做好顶层设计、建立试点示范等方面思考有色金属矿山智能化下一步发展。 展开更多

关键词 有色金属矿山 智能化 发展现状 试点示范

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矿山三维巷道参数化建模方法研究与应用 被引量：4

2

作者 赵琳 张元生 刘冠洲 《金属矿山》 CAS 北大核心 2024年第10期188-195,共8页

矿山巷道三维可视化作为数字矿山的一个重要组成部分,是开展相关应用研究的基础。针对当前巷道三维建模人工干预高、过度依赖建模软件等问题,提出了矿山三维巷道参数化建模方法。对于部分巷道转折处、分叉口处缺少导线点的情况,通过巷... 矿山巷道三维可视化作为数字矿山的一个重要组成部分,是开展相关应用研究的基础。针对当前巷道三维建模人工干预高、过度依赖建模软件等问题,提出了矿山三维巷道参数化建模方法。对于部分巷道转折处、分叉口处缺少导线点的情况,通过巷道数据处理,基于搜索算法进行虚拟导线点的补充插值,构建了巷道空间拓扑网络模型。针对巷道空间拓扑网络模型,根据任意2条相交巷道沿角平分线对称的特点,采用基于角平分线对称的建模法,解决了巷道相交处、分叉口处的连通性问题和平滑拼接问题;通过集成方法实现了不同形态断面巷道的集成建模,从而实现了矿山三维巷道网络模型的自动化构建。以典型矿井的实测数据为例开展了应用研究,结果表明:巷道空间拓扑网络模型各个导线点处拓扑连接关系正确,矿山三维巷道模型在巷道相交处、分叉口处连通性和平滑拼接良好,该模型能够直观地展示巷道真实形态和巷道之间的空间关系,为矿山管理者和生产者提供重要的数据信息,方便进行辅助决策,对于矿山安全生产及智慧化管理具有较好的参考意义。 展开更多

关键词 数字矿山 三维可视化 拓扑网络模型 参数化建模 三维巷道模型

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基于人脸特征的疲劳检测在矿山远程驾驶中的应用 被引量：4

3

作者 刘旭 战凯 +1 位作者 于骞翔 张元生 《有色金属工程》 CAS 北大核心 2022年第4期124-130,共7页

针对智能矿山井下运输设备远程操作过程中驾驶员疲劳作业的安全隐患问题,设计了一种驾驶员人脸特征的疲劳检测系统。首先规定不同行为的疲劳驾驶等级,其次对相机采集到的视频信息进行预处理,采集不同角度下驾驶员面部图像样本,采用ASM... 针对智能矿山井下运输设备远程操作过程中驾驶员疲劳作业的安全隐患问题,设计了一种驾驶员人脸特征的疲劳检测系统。首先规定不同行为的疲劳驾驶等级,其次对相机采集到的视频信息进行预处理,采集不同角度下驾驶员面部图像样本,采用ASM算法对人脸建模,计算驾驶员的面部特征点定位、眼睛闭合频率、打哈欠频率等面部信息,并依靠深度学习神经网络的自适应特征提取进行数据分析,判断驾驶员疲劳程度。自建人脸数据库和安徽某矿山现场测试表明,该系统能够对驾驶人员在高作业强度、多设备协同下产生的违规操作起到预警和防止的作用。 展开更多

关键词 人脸特征 深度学习 疲劳驾驶

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井下电机车轨道障碍物图像处理方法的智能识别技术 被引量：11

4

作者 于骞翔 张元生 《金属矿山》 CAS 北大核心 2021年第8期150-157,共8页

"绿色、安全、和谐、智能、高效"成为矿业可持续发展的时代要求,智能矿山的建设有助于提高产业的自动化和智能化水平。井下电机车无人驾驶是井下运输智能化无人技术应用的重要一环,轨道障碍物检测作为无人驾驶的关键技术,能... "绿色、安全、和谐、智能、高效"成为矿业可持续发展的时代要求,智能矿山的建设有助于提高产业的自动化和智能化水平。井下电机车无人驾驶是井下运输智能化无人技术应用的重要一环,轨道障碍物检测作为无人驾驶的关键技术,能够保障井下有轨运输的效率和安全。为了达到不同距离、不同位置轨道中间和两侧的人、设备、碎石的识别和预警的目的,分析电机车的运行条件,梳理轨道障碍物的类型,根据运输环境和计算机视觉技术,对电机车在井下运输过程中影响运行的轨道障碍物进行智能识别。结合传统图像处理方法的轨道定位技术,描述电机车轨道区域划分的方法。采用最新的深度学习目标检测算法YOLOv5,对影响电机车运行的诸多因素分析和判断,是图像处理在矿山智能化的创新应用。 展开更多

关键词 井下有轨电机车 无人驾驶 计算机视觉 图像处理 YOLOv5算法

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基于传输层参数的矿山Mesh网络接入点选择算法研究 被引量：3

5

作者 吕潇 张元生 +2 位作者 于骞翔 赵大壮 李若熙 《金属矿山》 CAS 北大核心 2023年第3期199-205,共7页

针对矿山开采过程网络受损等意外情况发生时的通信网络拥塞,导致视频、语音、指令等信息传输链路容易中断的问题,提出了一种用于矿山应急通信的的无线Mesh网络,从传输层研究网络的接入节点(Access Point,AP)选择算法。首先,以无线Mesh... 针对矿山开采过程网络受损等意外情况发生时的通信网络拥塞,导致视频、语音、指令等信息传输链路容易中断的问题,提出了一种用于矿山应急通信的的无线Mesh网络,从传输层研究网络的接入节点(Access Point,AP)选择算法。首先,以无线Mesh网络的端对端整体回传延时作为优化目标,通过传输层延时情况判断当前的传输链路是否中断或带宽严重下降的紧急情况。其次,引入临近AP广播选择机制(Broadcast Selection Mechanism of Adjacent AP,BSM-AP),使设备通信终端不需要预先关联AP即可计算不同AP的回传信息延时,降低系统测量与算法选择的开销。最后,使用模糊逻辑方法选择接入一个综合性能最优的AP迅速重传信息。通过高通样机平台上植入算法测试井下通信信息的传输成功率,试验结果表明:所提算法可以大幅降低关键救援信息的网络时延,并保证传输的可靠性。 展开更多

关键词 智能矿山 矿山通信 MESH 网络 传输层状态 AP

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基于差分进化算法的矿震震源谱参数反演

6

作者 张晓朴 张丹 +2 位作者 况丹阳 刘博 张元生 《有色金属工程》 CAS 北大核心 2020年第10期105-111,119,共8页

针对地震震源谱的零频极限及拐角频率参数反演计算,提出采用差分进化算法,并选取四种不同差分进化策略,利用矿山地震监测系统记录的采矿诱发矿震的地震波资料及Brune位错模型,对零频极限及拐角频率进行反演。经过差分进化算法反演,并与... 针对地震震源谱的零频极限及拐角频率参数反演计算,提出采用差分进化算法,并选取四种不同差分进化策略,利用矿山地震监测系统记录的采矿诱发矿震的地震波资料及Brune位错模型,对零频极限及拐角频率进行反演。经过差分进化算法反演,并与遗传算法反演结果对比,确定差分进化算法能够实现零频极限及拐角频率的精确计算。同时,研究发现针对多元非线性Brune位错模型进行差分进化反演,其变异策略中的rand相比best,更能够实现全局寻优能力,避免陷入搜索停止,出现早熟现象。再根据反演的零频极限和拐角频率,进而计算地震矩、震源半径及视应力等震源参数,从而为研究采矿区域应力分布、集中及释放规律、判别开采作业区域安全提供了很好的途径。 展开更多

关键词 差分进化 策略 零频极限 拐角频率 震源参数

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微震监测在高寒高海拔金属矿山的应用与实践 被引量：1

7

作者 袁本胜 赵海洋 +2 位作者 王平 张晓朴 蔡永顺 《中国矿业》 北大核心 2020年第S01期196-200,共5页

甲玛铜多金属矿海拔4000~5407 m,该矿存在着大量采空区,为防止井下采掘活动出现冒顶、片帮及矿柱破裂等动力灾害,有必要对其进行地压监测。而在对这种高寒高海拔金属矿山进行地压监测的研究非常罕见。本文应用微震监测技术对该矿进行地... 甲玛铜多金属矿海拔4000~5407 m,该矿存在着大量采空区,为防止井下采掘活动出现冒顶、片帮及矿柱破裂等动力灾害,有必要对其进行地压监测。而在对这种高寒高海拔金属矿山进行地压监测的研究非常罕见。本文应用微震监测技术对该矿进行地压监测,首先介绍了甲玛矿地质条件和围岩情况,接着描述了甲玛矿微震监测系统的结构与监测点位置,然后对监测数据进行微震数据分析和应力分布情况分析,掌握高寒高海拔金属矿山地压活动时空演化规律。 展开更多

关键词 微震监测 高海拔 金属矿山 地压监测

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基于深度强化学习的混合动力铲运机能量管理策略研究 被引量：1

8

作者 张元清 张元生 +5 位作者 吕潇 朱铭 刘鹏 孙昊 李若熙 陈章铭 《金属矿山》 CAS 北大核心 2024年第10期152-159,共8页

混合动力技术作为节能减排的手段之一,广泛应用于汽车及工程机械领域。随着技术的发展,将超级电容应用于混合动力车辆与发动机匹配协调工作,对车辆峰值功率输出匹配以及燃油经济性的提高具有很强的适用性。通过对混合动力系统能量管理... 混合动力技术作为节能减排的手段之一,广泛应用于汽车及工程机械领域。随着技术的发展,将超级电容应用于混合动力车辆与发动机匹配协调工作,对车辆峰值功率输出匹配以及燃油经济性的提高具有很强的适用性。通过对混合动力系统能量管理策略的研究,根据车辆状态及预期控制目标,针对铲运机的能量管理运用深度学习强化算法,主要以三要素(状态空间、动作空间、奖励函数)结合车辆本体进行能量流分析及建模;构建深度确定性梯度算法的Actor-Critic神经网络,设计能量管理策略训练的详细计算流程。在铲运机实车上搭建控制系统平台,在铲装、运输、卸载全流程作业工况下进行试验。结果表明:基于深度强化学习算法的能量管理策略能高效利用发动机高负荷释放超级电容存储的能量来分担能量消耗端的功率需求,使得发动机长时间稳定工作在更高效的功率区间,大大提高了燃油经济性;同时也充分地发挥了超级电容的能量缓冲与匹配协调作用。 展开更多

关键词 混合动力 超级电容 深度强化学习 能量管理 铲运机

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基于动态事件触发机制的电弧炉弧流参数建模及控制 被引量：3

9

作者 于骞翔 张元生 《中国有色冶金》 CAS 北大核心 2023年第6期86-95,共10页

国内冶金工业交流电弧炉弧流参数控制存在很大局限性,大多依据经验设定电抗器、变压器和弧流参数等工作点,缺乏全流程弧流参数智能化控制。为解决铍铜合金冶炼全流程弧流参数控制问题,本文从能量角度建立电弧炉冶炼过程多目标优化模型,... 国内冶金工业交流电弧炉弧流参数控制存在很大局限性,大多依据经验设定电抗器、变压器和弧流参数等工作点,缺乏全流程弧流参数智能化控制。为解决铍铜合金冶炼全流程弧流参数控制问题,本文从能量角度建立电弧炉冶炼过程多目标优化模型,并在弧流控制全流程引入动态事件触发机制(Dynamic Event-triggered Mechanism,DETMs)对模型进行优化,在电气特性和工艺指标的约束下,制订具有弧流、弧压和电抗协同作用的冶炼控制策略。研究结果表明:①从能量传导角度搭建多目标优化模型符合铍铜合金冶炼过程特点,温度约束条件较为容易观测,在一定程度上反映电弧电阻的动态变化;②引入DETMs解决了模型多个局部弧流变化阶段间的衔接问题,改善了目标值变化滞后导致冶炼时间延长问题;③FCPs触发弧流目标值的效果优于人工\时序触发机制,组成了具有较强的跟踪能力和鲁棒性能的弧流控制系统,实现了弧流目标值超前变化、局部稳态阶段耗时缩短。 展开更多

关键词 电弧炉冶炼 弧流特性模型 动态事件触发机制 过程参数控制 目标检测

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冶炼电弧炉腔内三相交流电弧热导过程研究 被引量：2

10

作者 刘鹏 于骞翔 +1 位作者 张弛 张元生 《有色金属工程》 CAS 北大核心 2022年第9期59-64,共6页

针对超高温电弧炉腔内温度场分布及热量传导规律难以准确表征的问题,借助傅立叶热传导定律和牛顿冷却定律,结合COMSOL仿真试验,对冶炼炉腔内电弧各部分热量的产生过程、热量分布、热量传导及流动规律进行深入分析。以铍铜合金冶炼过程为... 针对超高温电弧炉腔内温度场分布及热量传导规律难以准确表征的问题,借助傅立叶热传导定律和牛顿冷却定律,结合COMSOL仿真试验,对冶炼炉腔内电弧各部分热量的产生过程、热量分布、热量传导及流动规律进行深入分析。以铍铜合金冶炼过程为例,计算了沿石墨电极轴向热传导量和沿横向热传导量。结果表明:电弧炉口火焰温度可反映炉腔内电弧近极段温度,通过炉口火焰参数检测可计算得到炉腔内近极段温度;冶炼炉腔内热量的流动方式服从轴向热导和横向热导两个关键过程,通过降低轴向热导的热量耗散和提高横向热量占比,能够提高电弧炉能源有效利用率。 展开更多

关键词 电弧炉 电弧热效应 热导过程

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基于微服务架构的生产管控平台研究 被引量：16

11

作者 李月晴 范纯超 张元生 《金属矿山》 CAS 北大核心 2021年第2期173-178,共6页

立足于矿山企业综合生产管控实际需求,为实现矿山生产中对业务数据的分析与监控、对设备和人员的智能化管控与决策以及对现场作业高精度预警,基于微服务架构定制开发了矿山生产管控平台。此平台旨在推动面向采矿、选矿领域的应用服务能... 立足于矿山企业综合生产管控实际需求,为实现矿山生产中对业务数据的分析与监控、对设备和人员的智能化管控与决策以及对现场作业高精度预警,基于微服务架构定制开发了矿山生产管控平台。此平台旨在推动面向采矿、选矿领域的应用服务能力建设。平台搭建基于SpringCloud微服务框架,涵盖用户管理、资源管理、系统管理、权限管理和流程管理等基础功能模块,抽象矿山数据采集及展示需求,创建了工业数据集成展示管理模块,并根据矿山企业数据管理需求,设计了业务数据综合查询管理等模块,同时利用HTML和Vue技术搭建了Web前端,实现用户交互界面。通过搭建生产管控平台环境及开发业务功能模块,可以协助矿山企业全面掌控生产作业情况对进一步强化矿山作业基础能力、提高综合数据集成水平和信息化建设提供了有力的基础支撑。 展开更多

关键词 生产管控平台 SpringCloud 微服务架构 工业数据集成

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