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基于多感融合的散装物料输送系统巡检机器人 被引量:1
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作者 陈乐 李敬兆 +3 位作者 石晴 刘继超 宋世现 任成成 《现代矿业》 CAS 2022年第12期1-4,13,共5页
在煤矿生产领域中,带式输送机是一种常用的运输设备,其安全性和稳定性直接影响着煤矿生产效率。针对带式输送机在输送过程中易发生故障的问题,提出了一种基于沙丘猫群算法(SCSO)优化改进模糊细胞神经网络(IFCNN)的散装物料输送系统巡检... 在煤矿生产领域中,带式输送机是一种常用的运输设备,其安全性和稳定性直接影响着煤矿生产效率。针对带式输送机在输送过程中易发生故障的问题,提出了一种基于沙丘猫群算法(SCSO)优化改进模糊细胞神经网络(IFCNN)的散装物料输送系统巡检机器人。该巡检机器人搭载多种传感器,采集带式输送机运行时的图像、温度、速度、声音等信息,将各个传感器采集到的信号转换成频域、时频域信息,用IFCNN对频域、时频域信息分别进行特征提取与融合,结合注意力机制选择重要特征进行故障诊断,从而实现散装物料输送系统的智能巡检。实际应用表明,经SCSO优化后的IFCNN可有效提取带式输送机的故障特征,提高故障检测的准确性,从而提高煤矿运输作业的安全性。 展开更多
关键词 多传感器融合 IFCNN 故障检测 SCSO
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基于数字孪生的清扫装置智能运维系统设计 被引量:2
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作者 李敬兆 张佳文 +2 位作者 石晴 刘继超 刘阳 《兰州工业学院学报》 2024年第1期12-16,共5页
为解决带式输送机清扫装置智能运维准确率低、可视化不足等问题,设计了一种基于数字孪生的清扫装置智能运维系统。结合实际工况,建立了基于数字孪生的智能运维系统框架,并构建融合物理模型、逻辑模式、功能模型的孪生模型,提出一种融合D... 为解决带式输送机清扫装置智能运维准确率低、可视化不足等问题,设计了一种基于数字孪生的清扫装置智能运维系统。结合实际工况,建立了基于数字孪生的智能运维系统框架,并构建融合物理模型、逻辑模式、功能模型的孪生模型,提出一种融合Dropout的LSTM-ELM轴承故障诊断模型,进一步结合WebGL等技术进行可视化展示。结果表明:该系统平均诊断精度达95.34%,可视化展示充分,达到实际运维需求。可为推动数字孪生技术落地提供参考。 展开更多
关键词 数字孪生 故障诊断 智能运维 LSTM-ELM
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多目标优化的智能带式输送系统数字孪生模型构建及其应用
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作者 陈伟 李敬兆 +2 位作者 石晴 刘继超 李化顺 《煤炭科学技术》 CSCD 北大核心 2024年第12期287-299,共13页
由于卸料后带面清扫效果不稳定,矿用带式输送机在长期运行过程中,常面临带面物料粘结、扬尘和撒料等问题,直接影响了运输安全性能及能量高效利用。针对这一问题,提出了一种基于数字孪生技术(DT)的高效、环保的智能带式输送系统。在虚拟... 由于卸料后带面清扫效果不稳定,矿用带式输送机在长期运行过程中,常面临带面物料粘结、扬尘和撒料等问题,直接影响了运输安全性能及能量高效利用。针对这一问题,提出了一种基于数字孪生技术(DT)的高效、环保的智能带式输送系统。在虚拟实体中,应用在线极限学习机(OS-ELM)构建清扫力实时预测模型,以物理反馈数据作为该模型的输入参数;在物理实体中,结合力学模型、工程领域的知识与经验和运行数据计算出实际清扫力。并基于当前时刻清扫力预测值制定下一时刻清扫执行机构的调度方案,实现对物理实体的精准控制。为保证调度过程实时性,该方案中的参数优化采用改进鲸鱼优化算法(IWOA),以较高收敛速率获取全局最优解。研究以撒料量、关键部件磨损情况、清扫机构总功率和清扫力预测准确率作为DT系统性能的评价指标,在多工况下与多组主流优化算法对比验证该系统性能,并通过Sobol和Fast两种敏感性分析方法验证预测模型输入参数合理性。实验结果表明,基于DT的智能输送系统中煤炭撒料量低于100 g/min,刀片磨损率下降了8.99%,实际功率降低了8.61%,清扫力预测的平均绝对百分比误差(MAPE)和均方根误差(RMSE)分别为3.2748%和0.017。该DT系统建立了虚拟与现实之间动态信息交互映射,实现了带式输送系统清扫力的实时精准获取并合理调度多级清扫执行机构,有效减少了设备维护工人的工作量和环境污染问题的发生,显著提升了输送设备的安全性和稳定性。 展开更多
关键词 数字孪生 输送系统 多目标优化 IWOA 清扫力
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基于改进PSO算法的煤矿输送带喷雾除尘系统研究
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作者 李敬兆 戴梦飞 +2 位作者 石晴 刘继超 胡迪 《重庆科技大学学报(自然科学版)》 2024年第6期52-58,共7页
煤料输送过程中面临产生大量粉尘的环保安全问题,喷雾除尘是粉尘治理的首选方法之一。为此,设计了一种基于改进PSO算法的煤矿输送带喷雾除尘系统。变量喷雾除尘系统能够实时精准地控制喷雾流量,从而在满足环保要求和煤炭低含水率的基础... 煤料输送过程中面临产生大量粉尘的环保安全问题,喷雾除尘是粉尘治理的首选方法之一。为此,设计了一种基于改进PSO算法的煤矿输送带喷雾除尘系统。变量喷雾除尘系统能够实时精准地控制喷雾流量,从而在满足环保要求和煤炭低含水率的基础上,有效地提高煤矿输送带转载点和运输过程中全尘和呼尘的去除效率。仿真实验结果表明,相较于经典PSO算法,改进PSO算法更高效、更稳定。 展开更多
关键词 喷雾除尘 双雾滴 改进PSO算法 除尘效率
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带式输送机数字孪生建模及能耗优化方法
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作者 杨敏 李敬兆 +2 位作者 石晴 刘继超 刘阳 《兰州工业学院学报》 2024年第5期15-20,共6页
针对带式输送机运行过程中的能耗优化问题,基于数字孪生建立了带式输送机智能带速优化模型。首先建立了基于数字孪生的带式输送机仿真模型和数据模型,分为3个阶段分别从几何、物理、行为的角度建立了高保真带式输送机仿真模型,并结合输... 针对带式输送机运行过程中的能耗优化问题,基于数字孪生建立了带式输送机智能带速优化模型。首先建立了基于数字孪生的带式输送机仿真模型和数据模型,分为3个阶段分别从几何、物理、行为的角度建立了高保真带式输送机仿真模型,并结合输送机实际运行情况建立了数据模型,实现了带式输送机运行过程的实时映射;其次通过分析带式输送机运行能耗的影响因素,建立了带式输送机能耗计算模型,并基于能耗计算模型采用PSO-RBF建立了带式输送机能耗预测模型,实现了带式输送机能耗的准确预测;最后分为3个阶段建立了带式输送机带速控制模型,实现基于数字孪生的带式输送机的能耗优化。 展开更多
关键词 数字孪生 带式输送机 能耗预测 带速控制
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自然语言形式的协议内容生成及解析方法研究 被引量:1
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作者 李敬兆 倪旺旺 石晴 《佳木斯大学学报(自然科学版)》 CAS 2023年第1期6-10,15,共6页
针对工业物联网设备间因协议内容异构存在通信壁垒的问题,提出了一种自然语言形式的协议内容生成及解析方法。生成方法通过分析传感设备信息的基本结构,利用语言模板将设备信息生成自然语言形式的文本;解析方法对自然语言形式的文本进... 针对工业物联网设备间因协议内容异构存在通信壁垒的问题,提出了一种自然语言形式的协议内容生成及解析方法。生成方法通过分析传感设备信息的基本结构,利用语言模板将设备信息生成自然语言形式的文本;解析方法对自然语言形式的文本进行文本预处理、关系识别和命名实体识别操作,生成结构化的设备信息。测试结果表明,基于自然语言的协议内容生成及解析方法可在设备间传输多种传感器信息,验证以自然语言形式传输协议内容的可行性。 展开更多
关键词 自然语言 设备协议 协议生成 协议解析 物联网 命名实体识别
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基于Faster-YOLOv7的带式输送机异物实时检测 被引量:8
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作者 唐俊 李敬兆 +2 位作者 石晴 杨萍 王瑞 《工矿自动化》 CSCD 北大核心 2023年第11期46-52,66,共8页
基于深度学习的目标检测算法在异物检测中具有较好的识别效果,但模型内存需求大,检测速度慢;轻量化深度学习网络能够大幅减少模型内存需求,提升检测速度,但在井下弱光环境中检测精度低。针对上述问题,提出了一种基于Faster-YOLOv7的带... 基于深度学习的目标检测算法在异物检测中具有较好的识别效果,但模型内存需求大,检测速度慢;轻量化深度学习网络能够大幅减少模型内存需求,提升检测速度,但在井下弱光环境中检测精度低。针对上述问题,提出了一种基于Faster-YOLOv7的带式输送机异物实时检测算法。通过限制对比度自适应直方图均衡化算法(CLAHE)进行图像增强,提高弱光环境中异物对比度;基于Mobilenetv3对YOLOv7主干网络进行轻量化设计,减少YOLOv7模型的计算量、参数量;添加有效通道注意力机制,缓解因特征通道数减少而导致的高层特征信息丢失问题;采用Alpha-IoU作为损失函数提高异物检测精度。实验结果表明:(1)Faster-YOLOv7的初始损失为0.143,最终稳定在0.039左右。(2)Faster-YOLOv7的检测速度可达42帧/s,较YOLOv5、YOLOv7分别提升了17,20帧/s;Faster-YOLOv7内存为14 MiB,较YOLOv5、YOLOv7分别降低了29,57 MiB;检测准确率达91.3%,较YOLOv5提升了8.8%。(3)将SSD、YOLOv5、轻量化YOLOv7、Faster-YOLOv7目标检测算法应用到煤矿井下带式输送机运煤图像及视频中,发现SSD在视频检测时发生了漏检现象,YOLO系列模型均有效地识别出待测异物,且Faster-YOLOv7识别结果的置信度更高。 展开更多
关键词 带式输送机 异物检测 图像增强 Faster-YOLOv7 注意力机制 Alpha-IoU损失函数 限制对比度自适应直方图均衡化算法
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带式输送机上散状物料堆积视频实时检测 被引量:7
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作者 唐俊 李敬兆 +3 位作者 石晴 刘阳 宋世现 任成成 《工矿自动化》 北大核心 2022年第10期62-68,75,共8页
针对非接触式散状物料堆积检测方法存在检测速度慢、在图像模糊场景下检测精度低、深度学习模型内存需求大等问题,提出了一种基于轻量化Mask-RCNN(掩码-区域卷积神经网络)的带式输送机上散状物料堆积视频实时检测方法。首先,通过暗通道... 针对非接触式散状物料堆积检测方法存在检测速度慢、在图像模糊场景下检测精度低、深度学习模型内存需求大等问题,提出了一种基于轻量化Mask-RCNN(掩码-区域卷积神经网络)的带式输送机上散状物料堆积视频实时检测方法。首先,通过暗通道先验算法对采集的图像进行预处理,以减少运输装载过程中粉尘造成的图像雾化现象,提高图像边缘特征。针对传统的Mask-RCNN的主干网络ResNet无法满足在嵌入式平台上对散状物料堆积进行实时检测的需求问题,将去雾预处理后的图像输入到基于MobileNetV2+特征金字塔网络(FPN)的主干网络中进行特征提取,生成特征图,并对主干网络进行轻量化设计,以部署在嵌入式平台上,对实时采集图像数据进行实例分割。为更精确地找到分割物体的边缘,提出了在传统Mask-RCNN的掩码分支中添加边缘损失的方法,利用全卷积网络层生成掩码,结合Scharr算子构造边缘损失函数,融合目标分类、边界框回归、语义信息得到实例分割图像。最后,通过判断散状物料堆积掩码内的像素值是否超过预设阈值实现散状物料堆积检测。实验结果表明:所提方法的模型内存需求降低到以ResNet101为主干网络的模型的1/5,经图像去雾预处理后的平均精度均值提高了8%,单张图像平均检测时间为0.56 s,检测精度可达91.8%。 展开更多
关键词 矿用带式输送机 散状物料运输 物料堆积 视频实时检测 图像处理 暗通道先验算法 掩码-区域卷积神经网络 轻量化主干网络
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基于参数优化VMD和1D-CNN的滚动轴承故障诊断 被引量:2
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作者 李子国 石晴 +2 位作者 刘继超 冯思强 李敬兆 《现代信息科技》 2022年第16期66-70,共5页
针对在强噪声干扰下滚动轴承故障诊断准确率较低这一问题,提出一种基于参数优化变分模态分解(VMD)和一维卷积神经网络(1D-CNN)的滚动轴承故障诊断方法。首先,使用哈里斯鹰算法对VMD算法中的相关参数进行优化,并根据所得的最佳参数对原... 针对在强噪声干扰下滚动轴承故障诊断准确率较低这一问题,提出一种基于参数优化变分模态分解(VMD)和一维卷积神经网络(1D-CNN)的滚动轴承故障诊断方法。首先,使用哈里斯鹰算法对VMD算法中的相关参数进行优化,并根据所得的最佳参数对原始轴承振动信号进行VMD分解;其次,依据加权稀疏峭度最大原则优选模态分量,并将最佳分量输入到改进的1D-CNN模型进行故障诊断。实验结果表明,该方法具有较强的抗噪性能,在0 dB的信噪比情况下仍能保持94.83%的故障诊断准确率。 展开更多
关键词 滚动轴承 故障诊断 变分模态分解 参数优化 一维卷积神经网络 注意力机制
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