地下金属矿开采装备短间隔智能调度体系研究 被引量：3

1

作者 侯杰 王浩 +4 位作者 陈连韫 李国清 郭广军 于倩倩 童川 《金属矿山》 CAS 北大核心 2024年第1期64-71,共8页

作为矿山生产管理的重要内容,生产调度优化与管控可以充分利用产能、降低开采成本,因此成为现代矿山降本增效的有效手段。通过精细化调度管理和智能决策方法,实现复杂条件下的开采装备高效协同作业,充分提高调度管控效率和矿山生产能力... 作为矿山生产管理的重要内容,生产调度优化与管控可以充分利用产能、降低开采成本,因此成为现代矿山降本增效的有效手段。通过精细化调度管理和智能决策方法,实现复杂条件下的开采装备高效协同作业,充分提高调度管控效率和矿山生产能力,是现阶段矿山开采装备智能调度需要解决的关键问题。以地下金属矿山开采装备调度过程为研究对象,以提高开采装备的作业效率和生产能力为目的,研究了开采装备智能调度管控模式、决策支持算法和集成化应用。针对现代地下金属矿生产实时化、精准化与智能化管控的新需求,提出了开采装备短间隔智能调度新模式,形成了以“任务分解—任务配置—运输配置—作业指令—响应修正—分析反馈”为特征的短间隔闭环调度方案。设计了包括开采装备任务配置与调度优化算法、面向多级动态配矿的矿石流优化算法、无轨装备集群调度控制优化算法的智能化决策支持算法库,实现由人工经验到智能决策的转变。将开采装备短间隔智能调度体系进行综合示范应用,满足了现代矿山精细化管控和智能化决策需求。研究成果对于地下矿山开采装备作业过程的精细化管控与开采效率提升具有指导意义,同时也为现代地下金属矿山的生产调度管理提供了理论和方法支撑。 展开更多

关键词 地下金属矿山 智能调度 短间隔控制(SIC) 开采装备 智能矿山

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大采高综采工作面切顶留巷矸石帮变形控制技术研究 被引量：2

2

作者 孙闯 刘义鹏 《煤炭工程》 北大核心 2024年第8期78-85,共8页

为解决厚煤层大采高综采工作面切顶留巷矸石帮围岩控制难题,首先利用理论分析建立了不同挡矸支护条件下矸石帮位移变化的力学公式,以此为基础提出矸石帮变形控制双策略,减弱矸石帮变形压力和增强矸石帮的抗变形能力;其次利用现场实验设... 为解决厚煤层大采高综采工作面切顶留巷矸石帮围岩控制难题,首先利用理论分析建立了不同挡矸支护条件下矸石帮位移变化的力学公式,以此为基础提出矸石帮变形控制双策略,减弱矸石帮变形压力和增强矸石帮的抗变形能力;其次利用现场实验设计两种类别共4组挡矸支护方案,探讨不同支护方案的矸石帮控制效果,验证理论研究成果。结果表明:①增强矸石帮侧顶板支护强度,能减弱矸石帮变形压力;②增架卡兰个数、增加卡兰预紧力、增加卡兰个数、增强U型钢之间的摩擦力等能增加U型钢滑移初始滑移应力,增强矸石帮的抗变形能力;③挡矸支护控制效果为:2副卡兰+单体支柱<2副卡兰+单元支架<2副卡兰+单元支架+呛柱<3副卡兰+单元支架。该研究可为同类条件下切顶留巷矸石帮变形控制提供参考。 展开更多

关键词 厚煤层 切顶留巷 矸石帮 挡矸支护

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智能化煤矿大数据治理关键技术研究、实践与应用 被引量：15

3

作者 方乾 张晓霞 +2 位作者 王霖 石磊 王雅琨 《工矿自动化》 CSCD 北大核心 2023年第5期37-45,73,共10页

针对智能化煤矿建设过程中存在的“数据孤岛”现象严重、数据质量低、数据治理体系缺乏、数据赋能不够充分等问题,分析了智能化煤矿大数据治理的基本需求,研究了智能化煤矿的数据采集和存储、数据清洗与标准化处理、数据资产规划、数据... 针对智能化煤矿建设过程中存在的“数据孤岛”现象严重、数据质量低、数据治理体系缺乏、数据赋能不够充分等问题,分析了智能化煤矿大数据治理的基本需求,研究了智能化煤矿的数据采集和存储、数据清洗与标准化处理、数据资产规划、数据共享交换等关键技术。结合小保当煤矿数据治理现场实践情况,提出了基于工业互联网体系的智能化煤矿大数据治理总体技术架构,该架构功能与智能化煤矿大数据治理的基本需求相对应,向下实现多源异构感知数据的接入、集成和融合,向上为各种煤矿智能化应用开发提供数据服务,中间沉淀煤矿各类业务指标、模型算法,形成煤矿重要的数据资产。基于不同的数据接入协议,通过数据接入存储服务统一接入煤矿各系统的数据;通过数据清洗与标准化服务实现数据加工,提升数据质量;采用分层治理架构将数据转换为体系化的分层数据资产;通过数据共享服务将数据资产以标准接口的方式提供给其他系统使用,实现数据价值落地。从煤矿单系统应用、矿井级应用和公司级系统应用全方面展示智能化煤矿数据治理成果在不同业务场景下的实践应用情况,智能化煤矿大数据经过统一的数据治理之后,能够实现数据的融合应用,打破数据孤岛,提升数据质量,形成煤矿独有的数据资产,为煤矿生产运营提供重要价值。 展开更多

关键词 智能化煤矿 煤矿大数据 数据治理 数据清洗与标准化 数据资产规划 数据共享服务

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基于微服务架构的煤炭工业互联网平台研究与设计 被引量：4

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作者 弯茂全 李昊 《中国煤炭》 2023年第7期109-115,共7页

针对现有煤炭工业互联网在设计与应用中面临的技术体系模糊、数据集成共享困难以及开发速度慢等问题,结合煤炭行业的相关特点,基于微服务架构可独立部署、高灵活性和易于管理等特点,以数据为关键点,利用容器化、虚拟化等技术,提出了基... 针对现有煤炭工业互联网在设计与应用中面临的技术体系模糊、数据集成共享困难以及开发速度慢等问题,结合煤炭行业的相关特点,基于微服务架构可独立部署、高灵活性和易于管理等特点,以数据为关键点,利用容器化、虚拟化等技术,提出了基于微服务架构的煤炭工业互联网平台,介绍了工业互联网及其平台特点,详细阐述了基于微服务架构的煤炭工业互联网平台架构设计和关键技术设计。通过在山西天地王坡煤业有限公司实际部署应用表明,该平台解决了传统的数据闭塞、信息孤岛等问题,满足了煤矿工业互联网的基本要求,在数据存储、系统应用、平台后期维护等方面具有良好的应用成效。 展开更多

关键词 工业互联网 煤矿智能化 微服务架构 数据采集

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基于HDF5的煤矿地质三维层叠网格模型分布式存储研究 被引量：2

5

作者 郭军 《工矿自动化》 CSCD 北大核心 2023年第1期153-161,共9页

利用真三维网格化地质模型实现煤矿地质环境的多分辨率表达和多参数的融合是煤矿地学大数据研究的重点内容之一,其核心问题是三维地质模型数据组织、存储和管理等。针对煤矿三维地质网格模型的数据规模、分布式存储和查询性能等问题,提... 利用真三维网格化地质模型实现煤矿地质环境的多分辨率表达和多参数的融合是煤矿地学大数据研究的重点内容之一,其核心问题是三维地质模型数据组织、存储和管理等。针对煤矿三维地质网格模型的数据规模、分布式存储和查询性能等问题,提出了一种基于HDF5的煤矿地质三维层叠网格模型分布式存储方案。在网格数据组织方面,采用层叠网格模型对三维地质模型数据进行压缩和分块组织,通过数据分块解决大规模地质网格模型数据的组织问题,数据分块同时将空间相近的数据集中在相邻的硬盘扇区或存储设备中,有利于提高数据调度效率。在数据存储方面,HDF5作为存储的持久化层,用来存储所有的原始数据,采用内存数据库Redis存储热点数据、HDF5元数据等相关信息。在Web服务方面,使用H5Serv发送和接收HDF5数据。在HDF5实现分布式方面,利用网络文件系统(NFS)实现HDF5数据在不同节点服务器之间的共享;利用Rsync和Inotify实现HDF5数据在不同节点服务器的数据实时同步;通过Nginx实现访问时反向代理和数据服务节点的负载均衡。使用Docker容器技术将数据节点服务和Nginx服务进行统一部署,通过JupyterLab交互式分析平台实现实时数据资源的调度和管理。实验结果表明:基于层叠网格的地质模型数据组织和基于HDF5的分布式存储可实现煤矿三维地质网格模型的有效存储管理和空间查询;相对于体素模型和八叉树模型,层叠网格模型数据量小,便于实现地质界面的空间快速查询,空间查询性能优于关系型数据库MySQL和非关系型数据库MongoDB,更适合煤系沉积地层结构的网格化表达和数据组织;基于HDF5的文件存储明显比MySQL和MongoDB数据库存储更加节省空间,主要原因在于HDF5的DataSet可直接存储数据块,不需要额外存储信息。基于层叠网格模型和HDF5的数据组织和存储方案可为煤矿三维地质网格模型的有效存储管理提供借鉴。 展开更多

关键词 煤矿地质模型 三维层叠网格 分布式存储 网格数据组织 空间查询 HDF5

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区域安全评估模型在煤矿安全管理中的应用研究 被引量：11

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作者 杨征 杨小勇 +5 位作者 王宇 龚韩君 祝捷 侯刚 杨斐文 方乾 《工矿自动化》 CSCD 北大核心 2023年第12期94-101,129,共9页

当前煤矿安全监测和管理系统的安全评价粒度基本都是矿井级或子系统级,无法针对矿井的不同区域进行精细化管理。针对该问题,基于矿井各区域作业场景特点,面向安全风险评价提出了一种统一的区域划分方法,将风险、隐患、灾害与区域工况、... 当前煤矿安全监测和管理系统的安全评价粒度基本都是矿井级或子系统级,无法针对矿井的不同区域进行精细化管理。针对该问题,基于矿井各区域作业场景特点,面向安全风险评价提出了一种统一的区域划分方法,将风险、隐患、灾害与区域工况、设备维护管理及人员定位等信息结合,对各安全系统数据进行统一区域划分和整理;从人、机、环、管4个维度对安全指标体系开展综合评价,通过主观赋权和客观赋权相结合的方法计算区域安全评估中的各指标权重,主观赋权通过层次分析法实现,客观赋权法采用熵权法实现;构建区域安全评估模型,对煤矿当前安全情况进行定量化评估和等级划分,采用归一化融合权重计算基础安全评分,并考虑高风险组合、历史趋势变化及区域间耦合影响对评分进行修正,得到矿井各级区域的综合安全评分。该模型已成功应用于陕西小保当矿业有限公司的智能化综合管控平台,为准确评估煤矿井下安全风险、提高煤矿安全管理水平提供了有效参考。 展开更多

关键词 煤矿安全管理 区域安全评估 统一区域划分 层次分析法 熵权法 多源数据融合

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基于对象模型的煤矿数据采集融合共享系统 被引量：5

7

作者 尚伟栋 王海力 +2 位作者 张晓霞 王浩 徐华龙 《工矿自动化》 CSCD 北大核心 2024年第1期17-24,34,共9页

针对目前煤矿数据采集、融合与共享存在的设备属性缺乏标准化且语义不统一、数据采集规约无法跨操作系统、数据访问实时性差、数据共享效率低等问题,设计了一种基于对象模型的煤矿数据采集融合共享系统。在基于位号的煤矿数据编码标准... 针对目前煤矿数据采集、融合与共享存在的设备属性缺乏标准化且语义不统一、数据采集规约无法跨操作系统、数据访问实时性差、数据共享效率低等问题,设计了一种基于对象模型的煤矿数据采集融合共享系统。在基于位号的煤矿数据编码标准的基础上设计设备对象模型,克服了设备属性缺少标准化和设备属性语义不统一的问题;采用工业规约采集、Restful API问答式采集和文件数据采集等数据接入方式,可支持国产化操作系统,提供了方便的报文监视工具,能够准确判断通信异常原因;通过设备对象模型映射实现数据融合,引入数据治理机制确保数据的准确性和一致性,以对象模型的形式存储数据来节省存储空间、提高存储效率;将所有设备对象数据存储到一张表中,对象化的数据共享接口可简化成实时数据共享接口和历史数据共享接口,减少了冗余接口,从而降低了数据访问次数。应用结果表明,该系统在对设备数据标准化后降低了数据使用过程中语义解析的难度,同时提高了数据的计算、存储和访问性能,为大数据分析提供了保障。 展开更多

关键词 数据采集 数据融合 数据共享 对象模型 数据编码 数据治理 数据存储

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智慧矿山工业互联网技术架构探讨 被引量：31

8

作者 张建中 郭军 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2022年第5期238-246,共9页

针对智慧矿山建设过程中存在的信息孤岛、数据质量和网络信息安全等问题,分析了智慧矿山建设技术架构现状,对比了智慧矿山建设与煤炭工业互联网关系,采用以ISO/IEC/IEEE42010系统与软件工程标准为主要方法论,提出了智慧矿山工业互联网... 针对智慧矿山建设过程中存在的信息孤岛、数据质量和网络信息安全等问题,分析了智慧矿山建设技术架构现状,对比了智慧矿山建设与煤炭工业互联网关系,采用以ISO/IEC/IEEE42010系统与软件工程标准为主要方法论,提出了智慧矿山工业互联网架构体系,包括设备层、边缘层、企业层和产业层的“网络、标识、平台、安全”四大系统建设,提出了智慧矿山工业互联网平台技术5层架构,分析了各层构建的主要内容和相互关系,包括:①现场层,提供工业设备与业务管理数据来源与流程优化场景;②边缘层,构建基于OPC UA与TSN融合的边缘云计算架构,实现感知、互联与计算的边缘侧应用闭环;③IaaS层,构建基于边云协同的存储与计算架构,实现网络、存储、CPU等资源虚拟化与池化;④工业PaaS平台层,包括通用资源部署与管理、矿山大数据引擎、矿山机理与大数据建模分析、矿山数字孪生信息模型建模引擎和基于微服务框架及组件开发环境;⑤工业SaaS应用层,调用和封装工业PaaS平台上的开发工具、矿山机理模型、数据驱动模型等服务开发智慧矿山业务运行与矿山智能化应用APP。并探讨了基于智慧矿山工业互联网操作系统PaaS平台构建“智慧矿山大脑”赋能智慧矿山建设,主要有矿山资源勘察、数字化协同设计、矿井施工管理、综合自动化集成、智能开采、快速掘进、地测管理、故障诊断、智能物流、智能通风、精准感知、重大危险源辨识与控制等赋能应用场景,最后进行了总结和展望。 展开更多

关键词 智慧矿山 工业互联网 技术架构 工业PaaS平台 云边协同

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基于工业互联网体系架构的矿井大数据平台设计与实现 被引量：9

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作者 张晓霞 李首滨 +1 位作者 苏上海 李昊 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2022年第6期277-285,共9页

工业互联网是工业系统与新一代信息通信系统深度融合的新型应用模式,是新基建的重要组成部分和促进两化融合的抓手。为推进煤矿智能化改造和升级,探索通过煤炭工业互联网平台的建设,充分利用物联网、大数据、人工智能等先进技术手段,对... 工业互联网是工业系统与新一代信息通信系统深度融合的新型应用模式,是新基建的重要组成部分和促进两化融合的抓手。为推进煤矿智能化改造和升级,探索通过煤炭工业互联网平台的建设,充分利用物联网、大数据、人工智能等先进技术手段,对煤矿企业生产各环节产生的数据进行采集、存储、加工处理和分析利用,打通信息和系统孤岛,实现数据融合和共享,为安全高效生产提供分析和决策支持。首先基于工业互联网产业联盟发布的工业互联网平台整体框架,结合业界应用实践,围绕煤炭行业特殊应用场景,研究适合于矿井的工业互联网平台解决方案。同时通过分析研究煤炭行业业务数据特征,根据不同层级工业互联网平台的定位,尝试给出了工业互联网平台在煤炭行业落地部署时矿井级、集团级、行业级等不同层次工业互联网平台的功能和协同关系。然后进一步深入设计了一种适用于矿井的云边端一体工业互联网平台技术方案,满足矿井智能化生产过程管控需求,并重点对工业互联网平台的核心支撑大数据平台技术体系进行研究,以数据为导向,设计了大数据平台整体功能架构和技术架构。针对大数据平台的核心技术组件选型,搭建试验环境,利用在某矿井综采工作面实际采集的数据进行试验验证,证明整体架构和技术路线可行,大数据平台的数据存储、访问、计算等关键性能指标符合预期。 展开更多

关键词 工业互联网 矿井大数据平台 智慧矿山 边缘计算

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煤矿井下图像的双分支耦合Transformer网络增强方法 被引量：1

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作者 程健 宋泽龙 +3 位作者 李昊 马永壮 李和平 孙大智 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期4027-4037,共11页

受煤矿井下光源少、光照不均匀等因素影响,井下采集到的图像存在照度低、呈现大量暗区、细节信息模糊或缺失、过暗产生噪声等问题。现有图像增强方法在进行低照度图像增强时容易出现色彩失真、细节信息丢失等缺点,另外深度学习低照度图... 受煤矿井下光源少、光照不均匀等因素影响,井下采集到的图像存在照度低、呈现大量暗区、细节信息模糊或缺失、过暗产生噪声等问题。现有图像增强方法在进行低照度图像增强时容易出现色彩失真、细节信息丢失等缺点,另外深度学习低照度图像增强方法在一定程度上解决了低照度图像亮度增强的问题,但其模型泛化能力较差,在实际煤矿井下场景应用效果不佳。针对上述问题,利用Transformer本身泛化能力强的优势,提出一种基于Transformer模型的低照度图像增强算法。融合Swin v2模块与卷积模块,构建煤矿井下低照度图像的乘法图和加法图,并与原图像进行叠加拟合,以解决细节信息模糊或缺失、过暗产生噪声的问题。同时采用多尺度模块的注意力机制对叠加拟合后的图像进行色彩处理,以解决图像亮度提升有限、存在大量暗区以及色彩失真的问题。经实验表明,相较于LIME、Zero-DCE、RetiNexNet、MBLLEN、KIND算法,本文算法在客观质量指标峰值信噪比(PSNR)和结构相似性(SSIM)上的表现,分别提高了34.76%、55.73%,47.32%、52.76%,22.52%、25.7%,19.615%、12.285%,5.81%、2.625%。同时定性分析结果表明该方法能够对煤矿井下低照度图像进行显著增强,图像亮度达到可视范围,相比其他方法,色彩更加真实,图像细节信息更为清晰。说明本文提出的算法在图像噪声程度、色彩失真程度、对比度、结构相似度以及亮度等方面均具有良好的性能,整体相对较优。 展开更多

关键词 低照度图像 图像增强 Transformer模型 煤矿井下

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基于岭回归改进规范变量分析的微震事件实时判识

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作者 程健 石林松 +2 位作者 骆意 周天白 杨凌凯 《工矿自动化》 CSCD 北大核心 2024年第3期92-98,共7页

微震事件判识是煤矿微震监测的基础。现有的微震监测技术大多基于单物理量变化规律而开发,在处理含有大量噪声和干扰信号的煤矿微震数据时易产生误判情况。针对该问题,基于岭回归算法改进规范变量分析(CVA)的损失函数,实现稀疏化建模,... 微震事件判识是煤矿微震监测的基础。现有的微震监测技术大多基于单物理量变化规律而开发,在处理含有大量噪声和干扰信号的煤矿微震数据时易产生误判情况。针对该问题,基于岭回归算法改进规范变量分析(CVA)的损失函数,实现稀疏化建模,以提升模型泛化能力。采用岭回归改进CVA对多通道煤矿微震监测数据进行融合分析,进而实时判识复杂微震监测数据状态。采用模拟数据和实际煤矿微震监测数据对岭回归改进CVA进行实验验证。在基于模拟数据的实验中,随着噪声方差由5×10^(−6)增大至5×10^(−2),岭回归改进CVA的判识准确率较CVA提升了0.6%~5.4%,误报率和漏报率之和较CVA下降4.8%~17.3%。在基于实际微震监测数据的实验中,岭回归改进CVA对20个通道的微震监测数据融合分析结果能够反映出微震信号处于波动状态,验证了该方法具备微震事件实时判识能力,平均判识准确率为97.14%,较CVA高2.39%,误报率与漏报率之和为31.06%,较CVA降低0.07%,错误率为2.86%,较CVA降低2.4%。 展开更多

关键词 微震监测 微震事件判识 多通道融合分析 规范变量分析 稀疏化建模

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矿井视觉计算体系架构与关键技术 被引量：14

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作者 程健 李昊 +6 位作者 马昆 刘斌 孙大智 马永壮 殷罡 王广福 李和平 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第9期202-218,共17页

煤矿井下特别是采掘工作面空间狭窄、装备众多、工艺条件及环境复杂、隐蔽致灾隐患多,因此实现智能化无人操作一直是煤炭行业内的普遍需求。建立有效的面向煤矿井下应用的视觉计算理论是实现煤矿智能化无人开采的重要一环。矿井视觉计... 煤矿井下特别是采掘工作面空间狭窄、装备众多、工艺条件及环境复杂、隐蔽致灾隐患多,因此实现智能化无人操作一直是煤炭行业内的普遍需求。建立有效的面向煤矿井下应用的视觉计算理论是实现煤矿智能化无人开采的重要一环。矿井视觉计算的主要任务是针对矿井这一特定应用领域,研究煤矿井下环境的感知、描述、识别和理解模型与框架,以使智能装备具有通过图像或视频感知煤矿井下三维环境信息,增强煤矿井下环境感知能力。为了有效推进该理论与实践的结合发展,使其更好地服务于煤矿智能化建设,首先围绕煤矿井下视觉计算的基本概念,分析计算机视觉与矿井视觉计算的异同,总结提出煤矿井下视觉计算的组成架构体系。然后,详细介绍煤矿井下视觉计算所涉及的视觉感知与增强、特征提取与特征描述、语义学习与视觉理解、三维视觉与空间重建、感算一体与边缘智能等关键技术,并从矿井视频智能识别、预警与机器人定位、导航等方面简要介绍视觉计算在煤矿井下的典型应用案例。最后给出煤矿井下视觉计算的发展趋势和展望,重点总结分析了目前矿井视觉计算在煤矿井下应用中存在的关键技术难题和矿井增强现实/混合现实、平行智能采矿2种重要的发展方向。随着煤矿井下视觉计算理论的不断突破和完善,矿井视觉计算在煤矿智能化发展中必将发挥越来越重要的作用。 展开更多

关键词 视觉计算 视觉感知 空间重建 煤矿智能化 平行智能采矿

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