煤矿井下人员危险行为检测方法

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作者 张旭辉 余恒翰 +6 位作者 杜昱阳 杨文娟 赵亦辉 万继成 王彦群 赵典 汤杜炜 《工矿自动化》 北大核心 2025年第5期64-71,共8页

井下人员危险行为检测是煤矿安全防控的关键环节。现有目标检测技术用于人员危险行为检测时,受煤矿井下复杂工况、设备遮挡、多目标密集、粉尘干扰等因素影响,存在特征提取不准确等问题,且未明确界定人员危险行为。以YOLOv8−pose模型为... 井下人员危险行为检测是煤矿安全防控的关键环节。现有目标检测技术用于人员危险行为检测时,受煤矿井下复杂工况、设备遮挡、多目标密集、粉尘干扰等因素影响,存在特征提取不准确等问题,且未明确界定人员危险行为。以YOLOv8−pose模型为基准架构,采用DCNv4和PConv模块融合的DCNv4−PConv混合模块代替标准卷积,添加混合局部通道注意力(MLCA)模块,并采用感受野注意力卷积(RFAConv)模块替换检测头,构建了PMR−YOLO模型,用于检测井下监控图像中人体关键点,提升检测精度和运算速度。在此基础上设计了人员行为识别算法,将井下人员行为划分为9种类别,基于YOLOv8−pose模型检测的人体关键点形成人体骨架,判断人员行为类别型。采用DsLMF+数据集进行消融实验、对比实验和人员行为识别实验,结果表明:DCNv4−PConv混合模块、MLCA模块、RFAConv模块的引入有效提高了YOLOv8−pose模型的精确度、召回率和平均精度均值(mAP);PMR−YOLO模型对人体关键点特征提取的精确度、召回率和mAP分别为0.893,0.841,0.852,较YOLOv8−pose模型分别提高了6.9%,14.4%,10.5%;基于PMR−YOLO模型的检测方法可有效识别井下人员9种行为类别,识别准确率均不低于96%。 展开更多

关键词 视频识别 危险行为检测 人员行为识别 YOLOv8−pose模型 人体关键点检测

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煤矿机械用Q690高强钢激光-MAG复合焊可行性分析 被引量：3

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作者 侯军 杨会武 +1 位作者 周显荣 马政雄 《精密成形工程》 2020年第1期117-122,共6页

目的研究激光-MAG复合焊在采煤机Q690高强钢板上的加工工艺,以提高8.8 m高端采煤机电控箱结构焊接接头的加工效率和质量性能。方法对激光-MAG复合焊工艺试验进行试验设计与参数设计,观察接头的显微组织,对接头进行拉伸试验和冲击试验,... 目的研究激光-MAG复合焊在采煤机Q690高强钢板上的加工工艺,以提高8.8 m高端采煤机电控箱结构焊接接头的加工效率和质量性能。方法对激光-MAG复合焊工艺试验进行试验设计与参数设计,观察接头的显微组织,对接头进行拉伸试验和冲击试验,观察断口形貌。结果焊缝区整体组织性能优于母材,保证采煤机电控箱隔爆性能要求,拉伸断口和冲击断口均表现为韧性断口形貌,但是在冲击断口上观察到明显的气孔。焊缝内存在微量气孔,导致焊接接头结合不紧密,拉伸试验出现了脆性断裂。结论避免焊接工艺设计中出现气孔是激光-MAG复合焊焊接接头满足Q690钢在煤矿机械中使用要求的关键技术。 展开更多

关键词 Q690高强钢 激光-MAG复合焊 采煤机电控箱 CO2气保焊

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煤矿掘进机器人虚拟仿真与远程控制系统 被引量：26

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作者 张旭辉 陈利 +3 位作者 马宏伟 毛清华 杜昱阳 赵友军 《工矿自动化》 北大核心 2016年第12期78-83,共6页

针对现有掘进机视频监控和遥测遥控等监控方式存在图像不清晰、无法真实反映掘进机位姿和工况状态等问题,提出了一种煤矿掘进机器人虚拟仿真与远程控制系统,介绍了系统方案设计,对掘进机器人改进设计、虚拟仿真远程监控平台、掘进机器... 针对现有掘进机视频监控和遥测遥控等监控方式存在图像不清晰、无法真实反映掘进机位姿和工况状态等问题,提出了一种煤矿掘进机器人虚拟仿真与远程控制系统,介绍了系统方案设计,对掘进机器人改进设计、虚拟仿真远程监控平台、掘进机器人控制模型等关键技术进行了研究。该系统利用虚拟现实技术有机整合井下操作人员、掘进机器人和井下环境信息,以掘进机器人自动掘进和远程人工干预为目的,实现了掘进过程的运动控制和巷道成型掘进控制功能。实验结果验证了该系统的有效性和良好的控制性能。 展开更多

关键词 煤炭开采 综掘工作面 掘进机器人 自动掘进 巷道自动成型控制 虚拟现实

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煤矿远程智能掘进面临的挑战与研究进展 被引量：66

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作者 张旭辉 杨文娟 +10 位作者 薛旭升 张超 万继成 毛清华 雷孟宇 杜昱阳 马宏伟 赵友军 李晓鹏 胡成军 田胜利 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第1期579-597,共19页

煤矿巷道掘进智能化相关理论与技术研究是当前解决“采掘失衡”难题的基石。远程智能掘进是实现少人甚至无人化掘进作业的根本目标和远景,面临单一掘进装备定位与控制、设备群协同、人-机-环感知与呈现,以及远程智能决策等瓶颈问题。聚... 煤矿巷道掘进智能化相关理论与技术研究是当前解决“采掘失衡”难题的基石。远程智能掘进是实现少人甚至无人化掘进作业的根本目标和远景,面临单一掘进装备定位与控制、设备群协同、人-机-环感知与呈现,以及远程智能决策等瓶颈问题。聚焦巷道近程或地面远程智能掘进场景控制需求,提出了数字孪生驱动掘进装备远程智能控制技术构架,通过构建掘进工作面数字孪生体,将井下人员、设备、环境相关信息呈现到数字空间,虚实融合,共智互驱,达到数字掘进与物理掘进智能协同的目标,破解掘进施工中人-机-环共生安全难题;针对掘-支-运并行作业要求,提出以掘进为智能化核心,自动钻锚和高效转运辅助的远程控制构架,介绍了远程虚拟呈现、精确位姿感知、孪生数据共享、虚实同步驱动、工艺记忆截割、设备群碰撞预警等方面的研究进展,以“DT+VR”远程决策、“视觉+”位姿测量、“人工示教”记忆截割,以及“虚拟设备”碰撞预警等四大核心技术,解决智能决策、精确定位(定向导航和成形质量的基础)、轨迹规划和设备群碰撞预警难题,总结了平面防爆玻璃以及光学球罩折射建模与矫正、振动工况下成像模糊机理、掘进机机身位姿精准测量、定向导航与纠偏、轨迹示教记忆截割,设备群协同与数字孪生驱动等基础理论和技术,以视觉感知的成像折射校正和去模糊入手,系统介绍视觉技术在定位、定向、定形截割方面的进展,并分析了数字孪生驱动技术是实现智能远程掘进工作常态化生产的有效途径。上述核心技术在实验室测试及陕煤小保当、榆林大海则等煤矿井下掘进工作面进行了初步验证,为解决煤矿远程智能掘进提供了新的实现路径。 展开更多

关键词 远程智能掘进 掘进数字孪生 “视觉+”位姿测量 掘进记忆截割 虚拟碰撞

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基于改进麻雀算法的采煤机滚筒自适应调高控制

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作者 薛军 赵勇 杨飞 《工矿自动化》 北大核心 2025年第S1期102-105,共4页

针对采煤机滚筒调高过程响应速度慢、控制精度低,抗干扰能力弱等问题,提出了一种基于改进麻雀算法的采煤机滚筒自适应调高控制方法。首先分析了滚筒调高的工作原理,得到活塞杆伸缩量与滚筒高度位移量的非线性关系,然后引入混沌映射策略... 针对采煤机滚筒调高过程响应速度慢、控制精度低,抗干扰能力弱等问题,提出了一种基于改进麻雀算法的采煤机滚筒自适应调高控制方法。首先分析了滚筒调高的工作原理,得到活塞杆伸缩量与滚筒高度位移量的非线性关系,然后引入混沌映射策略和自适应因子优化麻雀算法,避免其过早陷入局部最优,最后使用改进麻雀算法动态搜索与当前工况匹配的PID参数。仿真结果表明,基于改进麻雀算法的采煤机滚筒自适应调高控制方法相比于传统PID调节方法,超调量、响应时间和调节精度等关键性能指标更优,抗干扰能力更强。 展开更多

关键词 煤炭开采 采煤机滚筒 自适应调高 麻雀算法 混沌映射 PID控制

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基于机器视觉的采煤机煤岩界面识别与自适应截割研究

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作者 何浩 杨飞 赵子飞 《工矿自动化》 北大核心 2025年第S1期98-101,105,共5页

煤岩界面精准识别与采煤机自适应调高控制是综采工作面实现智能化、无人化开采的核心技术瓶颈。针对煤岩界面精确识别问题,提出了一种基于机器视觉与粒子群优化支持向量机(PSO-SVM)的煤岩界面识别方法。该方法通过灰度共生矩阵提取煤层... 煤岩界面精准识别与采煤机自适应调高控制是综采工作面实现智能化、无人化开采的核心技术瓶颈。针对煤岩界面精确识别问题,提出了一种基于机器视觉与粒子群优化支持向量机(PSO-SVM)的煤岩界面识别方法。该方法通过灰度共生矩阵提取煤层与岩层的多尺度纹理特征,结合PSO-SVM分类器实现煤岩界面的精确识别。为实现采煤机截割过程的自适应控制,建立了多目标采煤机综合性能评价模型,使用改进的多目标灰狼优化(MOGWO)算法实现最优运动学参数求解,实现不同煤岩硬度下的采煤机自适应截割。测试结果表明,基于机器视觉与PSO-SVM的煤岩界面识别方法的准确率≥96%,采煤机自适应截割控制方案的截割高度偏差≤0.02 m。 展开更多

关键词 煤岩界面 粒子群优化支持向量机 灰度共生矩阵 自适应截割控制 多目标灰狼优化算法 SVM PSO

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连续采煤机截割部齿轮箱使用寿命预测研究

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作者 高文才 王兆朋 +1 位作者 王鹏 王刚 《工矿自动化》 北大核心 2025年第S1期65-68,共4页

基于经验和统计的连续采煤机截割部齿轮箱使用寿命预测方法往往难以精确捕捉其复杂的寿命退化过程与机理,预测精度和可靠性有限;基于动力学建模的连续采煤机截割部齿轮箱使用寿命预测方法能够反映载荷、振动等因素对齿轮箱寿命的影响规... 基于经验和统计的连续采煤机截割部齿轮箱使用寿命预测方法往往难以精确捕捉其复杂的寿命退化过程与机理,预测精度和可靠性有限;基于动力学建模的连续采煤机截割部齿轮箱使用寿命预测方法能够反映载荷、振动等因素对齿轮箱寿命的影响规律,但侧重理论研究,与复杂工况下工程应用仍有差距。针对上述问题,提出一种基于深度学习的截割部齿轮箱寿命预测方法。结合卷积神经网络(CNN)的局部特征提取能力与长短期记忆网络(LSTM)的时序建模优势,引入注意力机制动态加权关键特征,设计基于多尺度时空注意力网络的齿轮箱寿命预测模型。实验结果表明,所提模型能够有效跟踪齿轮箱的退化过程,较支持向量回归(SVR)、LSTM等预测方法更优。 展开更多

关键词 连续采煤机 截割部齿轮箱 使用寿命预测 卷积神经网络 长短期记忆网络

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采煤机齿轮箱故障诊断方法研究

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作者 刘琛 李浦东 杨雪平 《工矿自动化》 北大核心 2025年第S1期40-43,共4页

采煤机齿轮箱是采煤机的重要组成部分之一,长期在高振动、强冲击的恶劣环境中工作易产生故障。现有的齿轮箱故障诊断方法在高噪声中容易出现准确率下降的问题。基于逐次变分模态分解(SVMD)与自编码器(AE)提出了一种采煤机齿轮箱故障诊... 采煤机齿轮箱是采煤机的重要组成部分之一,长期在高振动、强冲击的恶劣环境中工作易产生故障。现有的齿轮箱故障诊断方法在高噪声中容易出现准确率下降的问题。基于逐次变分模态分解(SVMD)与自编码器(AE)提出了一种采煤机齿轮箱故障诊断方法。该方法利用SVMD提取噪声数据的本征模态函数(IMF),将相关性较大的IMF重组,降低环境噪声的影响;基于AE提出了多编码器的AE模型(MAE),将降噪数据的不同特征进行融合,为齿轮箱故障分类提供融合特征,在降低噪声影响的同时减少输入分类网络的数据量;将特征数据输入SoftMax层进行分类,实现齿轮箱故障诊断。实验结果表明,该方法在-4 dB噪声下的齿轮故障分类准确率达98.75%,较SVMD-FFCNN,EMD-AE,SVMD-FD-AOA-DELM分别提高了0.9%,1.8%,2.6%。 展开更多

关键词 采煤机 齿轮箱故障诊断 逐次变分模态分解 自编码器模型

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基于BP-PID的采煤机自适应调高控制系统研究

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作者 白鑫 杨浩 +1 位作者 张阳辉 王民 《工矿自动化》 北大核心 2025年第S1期106-108,共3页

针对采煤机滚筒调高问题,提出了一种基于BP神经网络优化的PID控制算法。建立了采煤机自适应调高控制系统的液压模型和运动学模型,利用BP神经网络的自学习能力动态调整PID控制器参数,实现滚筒高度的精准自适应控制。实验表明,该算法的控... 针对采煤机滚筒调高问题,提出了一种基于BP神经网络优化的PID控制算法。建立了采煤机自适应调高控制系统的液压模型和运动学模型,利用BP神经网络的自学习能力动态调整PID控制器参数,实现滚筒高度的精准自适应控制。实验表明,该算法的控制超调量、响应时间、稳态误差分别为6%,2.5 s,±3 mm,分别较传统PID控制降低67%,41%,80%,可显著提升复杂工况下的系统鲁棒性。实际应用验证了系统控制精度高、节能效果好,具有工程实用价值。 展开更多

关键词 采煤机滚筒调高 自适应调高控制 BP-PID

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智能采煤机器人关键技术 被引量：10

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作者 马宏伟 赵英杰 +13 位作者 薛旭升 吴海雁 毛清华 杨会武 张旭辉 车万里 曹现刚 赵友军 王川伟 赵亦辉 王鹏 孙思雅 马柯翔 李烺 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期1174-1182,共9页

采煤机是综采工作面的核心装备,研发智能采煤机器人是实现综采工作面智能化的关键。综合分析当前采煤机机器人化研究进程中的传感检测、位姿控制、速度控制、截割轨迹规划与跟踪控制等技术的研究现状,提出研发智能采煤机器人必须破解的... 采煤机是综采工作面的核心装备,研发智能采煤机器人是实现综采工作面智能化的关键。综合分析当前采煤机机器人化研究进程中的传感检测、位姿控制、速度控制、截割轨迹规划与跟踪控制等技术的研究现状,提出研发智能采煤机器人必须破解的“智能感知、位姿控制、速度控制、截割轨迹规划与跟踪控制、位-姿-速协同控制”五大关键技术,并给出解决方案。针对智能感知问题,提出了构建智能感知系统思路,给出了智能采煤机器人智能感知系统的架构,实现对运行状态、位姿、环境等全面感知,为智能采煤机器人安全、可靠运行提供保障;针对位姿控制问题,提出了智能PID位姿控制思路,给出了改进遗传算法的PID位姿控制方法,实现了智能采煤机器人位姿精准控制;针对速度控制问题,提出了融合“力-电”异构数据的截割载荷测量思路,给出了基于神经网络算法的截割载荷测量方法,实现了截割载荷的精准测量;提出牵引与截割速度自适应控制思路,给出了人工智能算法牵引与截割速度决策方法和滑模自抗扰控制的牵引与截割速度控制方法,实现了智能采煤机器人速度精准自适应控制;针对截割轨迹规划与跟踪控制问题,提出了截割轨迹精准规划思路,给出了融合地质数据和历史截割数据的截割轨迹规划模型,实现了截割轨迹的精准规划;提出了截割轨迹精准跟踪控制思路,给出了智能插补算法的截割轨迹跟踪控制方法,实现了智能采煤机器人截割轨迹高精度规划与精准跟踪控制;针对“位-姿-速”协同控制问题,提出了“位-姿-速”协同控制参数智能优化思路,给出了基于多系统互约束的改进粒子群“位-姿-速”协同控制参数优化方法,实现了智能采煤机器人智能高效作业。深入研究五大关键技术破解思路,有利于加快推动研发高性能、高效率、高可靠的智能采煤机器人。 展开更多

关键词 智能采煤机器人 智能感知 速度控制 截割轨迹规划与跟踪控制 协同控制

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基于协议匹配和数据压缩的采煤机数据管理技术研究

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作者 王忠宾 魏东 +3 位作者 司垒 梁超权 谭超 赵亦辉 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期89-102,共14页

采煤机作为综采工作面的关键装备,其智能化水平的提升对提高矿山智能化体系建设具有重要作用。当前,复合传感与精细化监控技术日益成为智能化采煤机研制的主流方向,导致所需监控的数据量明显提升,对采煤机数据管理系统提出了更高的要求... 采煤机作为综采工作面的关键装备,其智能化水平的提升对提高矿山智能化体系建设具有重要作用。当前,复合传感与精细化监控技术日益成为智能化采煤机研制的主流方向,导致所需监控的数据量明显提升,对采煤机数据管理系统提出了更高的要求。采煤机远程监控系统的应用效果受协议适配度与监控数据传输及储存能力影响严重。为了提高采煤机远程管控系统的适配性和数据管理的时效性,降低采煤机远程监控系统开发及部署难度,开展了通讯协议匹配解析和实时数据压缩存储相关研究。首先构建采煤机通讯协议树模型,提出基于子树匹配的采煤机通讯协议相似度计算方法,设计了采煤机通讯协议匹配算法,实现了不同型号采煤机通讯协议点表自适应匹配与解析;其次设计了基于相同状态字的开关传感量压缩算法和基于变长编码的模拟传感量压缩算法,提高了采煤机实时数据的压缩比,降低了数据存储子系统开销;最后,构建了基于协议匹配和数据压缩的采煤机远程监控系统,并进行实验测试。测试结果表明:本次实验中,所提出的基于子树匹配的采煤机通讯协议相似度计算方法与专家参考值一致,协议匹配吻合度可达100%;所提出的面向采煤机的数据压缩算法对开关量和模拟量的压缩率分别达到了99.16%和91.80%。 展开更多

关键词 采煤机实时数据管理 远程监控系统 通讯协议匹配 数据压缩存取

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智能化采煤机总线电磁干扰模型建立及布线工艺优化 被引量：1

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作者 魏东 王忠宾 +4 位作者 赵亦辉 李凤麟 赵友军 司垒 李福涛 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期2905-2923,共19页

智能化采煤机是煤矿综采工作面的关键装备。受智能化采煤机隔爆电控箱内部空间限制,其内部电子电气器件、变频器动力电缆和总线存在混合布线情况,所形成的电磁干扰严重影响了采煤机总线通讯的稳定性和可靠性。随着装机功率持续增加和采... 智能化采煤机是煤矿综采工作面的关键装备。受智能化采煤机隔爆电控箱内部空间限制,其内部电子电气器件、变频器动力电缆和总线存在混合布线情况,所形成的电磁干扰严重影响了采煤机总线通讯的稳定性和可靠性。随着装机功率持续增加和采煤机智能化需求越来越高,智能化采煤机电气及控制系统总线面临的电磁干扰愈发严峻。目前采煤机电控箱内布线工艺主要以经验为主,缺乏针对智能化采煤机电控箱内电磁环境的有效仿真手段和电控箱内线场传输耦合模型的研究,尚不能为智能化采煤机控制系统总线抗干扰能力提升提供技术支撑。因此,如何有效抑制电磁干扰并优化布线工艺,提升总线通信的稳定性,已经成为智能化采煤机亟待解决的重要问题。针对智能化采煤机总线抗干扰技术的需求,建立了智能化采煤机电控箱内动力线缆辐射干扰模型,提出了输出动力线缆电磁辐射快速估计方法,分析了变频器输出动力线缆所产生的电磁辐射受开关频率、输出电压及启动状态的影响;建立了基于双导体传输线的采煤机CAN总线串扰特性分析模型,提出了基于串扰影响因子的采煤机CAN总线串扰估计方法,研究了总线受串扰影响程度与布线距离、线缆类型及距地高度等的关系。基于上述理论分析设计了智能化采煤机电控箱总线抗干扰优化布线工艺,研发了采煤机总线抗干扰测试可视系统。为了验证所提采煤机布线工艺优化方法的可行性,设计并开展了电控箱布线优化前后的总线干扰测试实验,结果表明:优化前后CAN总线数据帧波形的偏差程度分别为0.1493和0.0305,受扰率分别为56.07%和35.33%。 展开更多

关键词 智能化采煤机 总线抗干扰 线缆电磁辐射 总线串扰 布线优化

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TC4表面精整车削三维仿真与验证 被引量：2

13

作者 豆卫涛 史丽晨 +3 位作者 康凯 韩飞燕 卢竹青 王哲 《制造技术与机床》 北大核心 2024年第1期59-66,共8页

为了分析无心车床精整车削钛合金线材过程中切削速度、进给速度、切削深度对切屑形貌、切削力和残余应力的影响,使用仿真模拟软件ABAQUS建立基于无心车床的三维有限元精整车削模型,并且通过试验设计与仿真结果进行对比分析。车削钛合金... 为了分析无心车床精整车削钛合金线材过程中切削速度、进给速度、切削深度对切屑形貌、切削力和残余应力的影响,使用仿真模拟软件ABAQUS建立基于无心车床的三维有限元精整车削模型,并且通过试验设计与仿真结果进行对比分析。车削钛合金的过程中,高转速会形成较短的C形屑,有利于切屑的分离与断裂。由于主轴转速的增加,工件与刀具之间摩擦力降低,切削力随着主轴转速的增加而减小。由于进给速度增加,每转进给量随之增加,工件去除量增加,随着进给速度的增加切削力也随之增加。由于切削深度增加,切削去除量不断增加,因此切削力随切削深度的增大而增大。车削钛合金的过程中需要提高转速来降低切削力,有利于切削过程。同时进给速度较小时,易于生成C形屑,有利于车削过程。 展开更多

关键词 有限元仿真 车削 切削力 切屑形貌 残余应力

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悬臂式掘进机机身及截割头位姿视觉测量系统研究 被引量：53

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作者 杨文娟 张旭辉 +1 位作者 马宏伟 刘志明 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2019年第6期50-57,共8页

针对煤矿井下悬臂式掘进机机身及截割头位姿测量难题,提出一种基于激光束和红外光斑特征的悬臂式掘进机机身及截割头位姿视觉测量系统。在掘进工作面的巷道顶部安装3个激光指向仪,通过固定安装在掘进机机身上的防爆相机对激光束图像进... 针对煤矿井下悬臂式掘进机机身及截割头位姿测量难题,提出一种基于激光束和红外光斑特征的悬臂式掘进机机身及截割头位姿视觉测量系统。在掘进工作面的巷道顶部安装3个激光指向仪,通过固定安装在掘进机机身上的防爆相机对激光束图像进行采集,利用改进的随机Hough变换对激光束进行直线检测,通过建立的基于两点三线的掘进机位姿解算模型得到掘进机机身在巷道坐标下的位姿。同时,通过防爆相机对截割部所安装的红外标靶图像进行采集,利用高斯曲面拟合算法对光斑进行中心定位,通过建立的基于对偶四元数的掘进机截割头位姿解算模型得到截割头在机身坐标系下的位姿,结合得到的机身坐标系与巷道坐标系间的转换关系,得到巷道坐标系下的截割头中心点位姿。最终,在实验室搭建了掘进机机身及截割头位姿视觉测量平台,并在该平台上模拟掘进机的实际工况位姿,结果表明,该方法测得的掘进机截割头中心点在巷道坐标系下的姿态测量误差在0.5°范围以内,位置测量误差在40mm以内,可以满足掘进机机身及截割头位姿自动、准确、实时测量的要求。 展开更多

关键词 悬臂式掘进机 截割头位姿 视觉测量 随机HOUGH变换 高斯曲面拟合

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面向自动化工作面的电牵引采煤机控制系统设计 被引量：50

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作者 张旭辉 姚闯 +1 位作者 刘志明 赵友军 《工矿自动化》 北大核心 2017年第4期1-5,共5页

针对现有采煤机控制系统在数据实时采集处理、远程监控及智能控制算法集成等方面难以满足工作面自动化控制需求的现状,设计了一种面向自动化工作面的电牵引采煤机控制系统。该系统采用双DSP架构,利用DSP强大的数据处理能力和丰富的外设... 针对现有采煤机控制系统在数据实时采集处理、远程监控及智能控制算法集成等方面难以满足工作面自动化控制需求的现状,设计了一种面向自动化工作面的电牵引采煤机控制系统。该系统采用双DSP架构,利用DSP强大的数据处理能力和丰富的外设完成采煤机工况数据的采集解算、与外围设备的实时通信,实现了采煤机自动截割控制、采煤工艺变化及远程监控等功能,为采煤机适应自动化开采提供技术支撑。 展开更多

关键词 煤炭开采 采煤机自动控制 自动截割 采煤工艺组合 远程监控 DSP

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数字孪生驱动的悬臂式掘进机虚拟示教记忆截割方法 被引量：13

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作者 张旭辉 王甜 +11 位作者 张超 万继成 杜昱阳 杨文娟 毛清华 石硕 刘彦徽 余恒翰 王亮 乔杰 田江伟 李晓鹏 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第11期4247-4260,共14页

针对当前掘进设备智能化程度低,掘进过程中超挖、欠挖和异常碰撞等情况难以具体描述,传统自动截割和记忆截割技术难以适应复杂地质条件等问题,提出了一种数字孪生驱动的悬臂式掘进机虚拟示教记忆截割控制方法。通过分析数字孪生技术在... 针对当前掘进设备智能化程度低,掘进过程中超挖、欠挖和异常碰撞等情况难以具体描述,传统自动截割和记忆截割技术难以适应复杂地质条件等问题,提出了一种数字孪生驱动的悬臂式掘进机虚拟示教记忆截割控制方法。通过分析数字孪生技术在当前煤炭智能化开采领域的研究情况,设计了数字孪生驱动的悬臂式掘进机记忆截割控制系统总体方案,对复杂工况下悬臂式掘进机记忆截割关键技术进行研究。首先,充分利用数字孪生和虚拟现实技术的特性,研究复杂工况环境下的虚拟示教策略,基于Unity3D平台建立对应实体等尺寸的工作面及设备虚拟孪生模型、截割部运动学模型和虚拟碰撞检测模型,在虚拟端通过智能交互界面控制虚拟模型运动,结合工人经验设计示教轨迹并优化,使其作为轨迹跟踪的目标期望轨迹,弥补传统井下人工示教由于恶劣工况环境导致的过度依赖工人经验等问题;其次,为提高断面成形质量,研究记忆自动截割阶段示教轨迹跟踪再现控制方法,利用拉格朗日法建立截割部动力学模型,采用迭代学习与滑模控制相结合的方法提高末端执行器对示教轨迹的跟踪控制精度;最后,搭建悬臂式掘进机记忆截割仿真控制平台,通过虚拟空间与物理空间以及各模块之间的实时数据传输与交互,在虚拟空间中完成记忆截割虚拟示教与轨迹跟踪控制过程的三维可视化仿真,进而生成记忆自动截割轨迹跟踪控制指令并发送至悬臂式掘进机物理实体的末端执行器,驱动其按照示教轨迹进行断面成形截割,同时物理传感器采集悬臂式掘进机机身及截割臂位姿数据,反向驱动虚拟模型同步动作,实现对机器人虚拟模型和物理实体的闭环控制。在此基础上对系统的虚实同步性、虚拟样机与物理样机运动一致性和轨迹跟踪再现控制精度进行验证,实验结果表明,系统数据传输延迟较低,能够保证虚实一致性和同步性,且轨迹跟踪控制精度满足实际使用要求,该方法为掘进设备记忆截割与智能化控制提供了新的思路。 展开更多

关键词 数字孪生 悬臂式掘进机 记忆截割 虚拟示教 轨迹跟踪 数据交互

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基于生命周期的采煤机绿色评价方法研究及应用 被引量：8

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作者 张旭辉 郭欢欢 +14 位作者 马宏伟 车万里 潘格格 张超 赵友军 张玉良 毛清华 樊红卫 杜昱阳 薛旭升 王川伟 董明 刘鹏 夏晶 曹现刚 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2021年第6期205-212,共8页

针对采煤机需求量大,在加工制造过程中存在的耗能大和环境污染等问题,提出了一种基于生命周期评价的采煤机生命周期绿色评价方法,结合e Footprint软件分析,对采煤机加工制造过程进行量化评价。首先,以采煤机摇臂传动系统为研究对象,通... 针对采煤机需求量大,在加工制造过程中存在的耗能大和环境污染等问题,提出了一种基于生命周期评价的采煤机生命周期绿色评价方法,结合e Footprint软件分析,对采煤机加工制造过程进行量化评价。首先,以采煤机摇臂传动系统为研究对象,通过采用多目标分析理论对其进行稳健性优化设计分析,确定以质量作为绿色评价的重要影响因素;其次,以"从原材料开采到采煤机出厂"为系统边界,建立采煤机质量信息物料清单表,在e Footprint软件中对采煤机整机进行建模,并按照铸件、锻件、焊接件的分类方式进行清单分析,对采煤机各生产环节的能量消耗和环境影响进行定量分析;最后,以采煤机的摇臂、牵引部以及截割电机3个部分为目标,对比各零部件对不同影响指标的累积贡献。分析结果表明:摇臂过程中能源消耗与全球变暖了潜力的贡献率最大的是摇臂壳体,分别为49.50%和52.91%;牵引部过程中,机壳对能源消耗和全球暖化贡献率最大,分别为64.55%、63.95%;截割电机过程中对能源消耗和全球变暖潜力的贡献率最大的是冲片-硅钢片,分别为58.05%、63.27%。此方法可解决复杂机械产品绿色评价建模的问题,能识别出能源消耗最大的零部件以及对环境影响贡献最大者,可为企业提供绿色改进方向,同时为煤矿机械行业的绿色评价提供一定的借鉴与参考。 展开更多

关键词 采煤机 采掘装备 生命周期评价 多目标分析 环境影响

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电牵引采煤机远程控制系统通信模块设计与实现 被引量：12

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作者 张旭辉 夏宏波 +2 位作者 吴海雁 赵友军 娄伶俐 《工矿自动化》 北大核心 2015年第8期17-21,共5页

通过分析采煤机核心控制器与触摸屏、变频器和远程控制计算机的通信问题,设计了一种基于DSP的电牵引采煤机控制器与外围设备的通信模块,详细介绍了该通信模块硬件和软件设计。测试结果表明,该通信模块性能稳定且实时性好,解决了基于DSP... 通过分析采煤机核心控制器与触摸屏、变频器和远程控制计算机的通信问题,设计了一种基于DSP的电牵引采煤机控制器与外围设备的通信模块,详细介绍了该通信模块硬件和软件设计。测试结果表明,该通信模块性能稳定且实时性好,解决了基于DSP的电牵引采煤机控制器与外围设备通信接口、通信协议不统一的问题。 展开更多

关键词 电牵引采煤机 电控系统 DSP控制器 变频器 远程控制 通信模块

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采掘装备绿色设计与评价技术研究 被引量：3

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作者 张旭辉 潘格格 +6 位作者 张雨萌 樊红卫 毛清华 车万里 薛旭升 王川伟 赵友军 《工矿自动化》 北大核心 2020年第2期23-28,49,共7页

针对采掘装备设计存在过于依靠经验、人工计算偏差大而导致设计质量差、设计周期长等问题,以矿山采掘装备绿色设计为切入点,围绕需求分析、绿色设计、评价三大环节分析了采掘装备绿色设计总体方案,从设计绿色化、制造工艺绿色化、激光... 针对采掘装备设计存在过于依靠经验、人工计算偏差大而导致设计质量差、设计周期长等问题,以矿山采掘装备绿色设计为切入点,围绕需求分析、绿色设计、评价三大环节分析了采掘装备绿色设计总体方案,从设计绿色化、制造工艺绿色化、激光熔覆修复再制造技术、掘进系统智能化及状态监测与故障诊断五方面分析了采掘装备绿色设计关键技术。以采煤机为例,对其进行绿色设计分析,从资源、人机、能源、环境、经济、技术六大属性出发,构建了采煤机绿色设计评价指标体系,建立了采煤机绿色设计信息数据库。在设计阶段考虑采掘装备的绿色性,可提高采掘装备的生产质量,对推进煤炭行业绿色设计资源的共建共享及增强行业绿色化设计的示范作用具有重要意义。 展开更多

关键词 采掘装备 采煤机 绿色设计 绿色评价 全生命周期设计

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全方向振动能量收集系统 被引量：8

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作者 张旭辉 林然 《工矿自动化》 北大核心 2015年第1期84-87,共4页

为解决微电子设备的能源供给问题,设计了一种全方向振动能量收集系统。该系统中的振动能量收集装置将外界任意方向的振动能量转化为电能,并通过基于LTC3588-1和LTC4071的能量收集电路,一方面将振动能量收集装置输出的电能转化为稳定的... 为解决微电子设备的能源供给问题,设计了一种全方向振动能量收集系统。该系统中的振动能量收集装置将外界任意方向的振动能量转化为电能,并通过基于LTC3588-1和LTC4071的能量收集电路,一方面将振动能量收集装置输出的电能转化为稳定的直流电压输出供负载使用,另一方面将剩余的收集能量储存在电池中,当能量不足时通过电池放电给负载供能。仿真结果验证了该系统的有效性和可行性。 展开更多

关键词 全方向振动能量收集 压电效应 LTC3588-1 LTC4071

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