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“人-机-环境”共融的工业数字孪生系统智能优化方法 被引量：6
1
作者 李浩 王昊琪 +11 位作者 李琳利 张玉彦 杨文超 文笑雨 张旭辉 刘根 张幸福 刘俊 崔科飞 陈录城 王朋静 杨新宇 《计算机集成制造系统》 EI CSCD 北大核心 2024年第5期1551-1570,共20页
工业数字孪生系统是智能制造应用实施的重要手段,但现有工业数字孪生系统主要面向机械系统探索研究理论和关键技术,缺乏从“人-机-环境”全局开展系统建模和优化。鉴于此,分析了“人-机-环境”系统建模和智能优化研究进展,总结了“人-机... 工业数字孪生系统是智能制造应用实施的重要手段,但现有工业数字孪生系统主要面向机械系统探索研究理论和关键技术,缺乏从“人-机-环境”全局开展系统建模和优化。鉴于此,分析了“人-机-环境”系统建模和智能优化研究进展,总结了“人-机-环境”共融的工业数字孪生系统基本特征,建立了系统参考架构。然后,提出了“人-机-环境”共融的工业数字孪生系统智能优化方法与关键技术体系,主要包括数据驱动的快速动态建模与仿真方法、基于生成式人工智能(AI)的数字孪生快速建模方法、多模态感知与智能交互方法、虚实同步映射与模型校正方法、基于分布式计算的运行优化控制方法、“人-机-环境”安全监测与态势感知方法和基于AI agent的系统自学习与优化控制方法等。最后,通过典型案例展示了智能优化方法的应用效果。所提出的工业数字孪生系统智能优化方法为实现智能制造过程中的“人-机-环境”共融提供了重要支撑。 展开更多
关键词 “人-机-环境”共融 工业数字孪生系统 智能制造 智能优化 AI agent
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基于跨层注意力特征融合的点云语义分割
2
作者 王俊甫 薛晓杰 +1 位作者 杨艺 王科平 《激光与红外》 北大核心 2025年第5期703-712,共10页
针对现有点云语义分割网络特征利用不充分,编码器和解码器特征语义信息差距过大的问题,提出了基于跨层注意力特征融合的点云语义分割网络。首先,在局部特征编码模块中通过极坐标编码和偏移更新实现对邻域点坐标的重定义,并计算相对语义... 针对现有点云语义分割网络特征利用不充分,编码器和解码器特征语义信息差距过大的问题,提出了基于跨层注意力特征融合的点云语义分割网络。首先,在局部特征编码模块中通过极坐标编码和偏移更新实现对邻域点坐标的重定义,并计算相对语义特征差异以提升邻域特征的丰富度,使网络可以学习到不同形状和尺寸物体的局部细节。然后,提出一种自适应特征聚合模块,加强网络的局部区域特征感知能力,充分利用邻域特征信息。最后,引入了一种跨层注意力特征融合网络,来降低编码层和解码层特征之间的语义差异。在大尺度室内场景点云数据集S3DIS和室外复杂场景点云数据集Semantic 3D上进行实验验证,在S3DIS数据集上Area5区域的平均交并比为65.2%,平均准确率为75.1%,相较于RandLA-Net有着2.8%和3.7%的提升,在Semantic 3D数据集上的平均交并比为76.7%,总体准确率为94.6%,相比于RandLA-Net分别提升了4.9%和0.4%。实验结果证明,该方法在面对复杂场景点云时,能够提取具有辨识度的特征,对场景中的不同类别点云实现准确分割。 展开更多
关键词 三维点云 深度学习 语义分割 特征编码 跨层注意力
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综采工作面自动化生产工艺研究与应用
3
作者 连东辉 袁瑞甫 +3 位作者 崔科飞 马祥 原鹏辉 潘坤 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第S1期412-421,共10页
综采工作面采煤工作的任务是破煤、装煤、运煤、支护顶板、采空区处理这5个工序。智能化综采面需要各个装备在程序的控制下相互配合自动完成5个工序的任务,对于不同条件的工作面需要设计采煤机动作、支架跟机动作的详细流程。根据目前... 综采工作面采煤工作的任务是破煤、装煤、运煤、支护顶板、采空区处理这5个工序。智能化综采面需要各个装备在程序的控制下相互配合自动完成5个工序的任务,对于不同条件的工作面需要设计采煤机动作、支架跟机动作的详细流程。根据目前综采面智能化装备的功能特点,提出了适用于不同煤层条件的4种智能化生产工艺流程。对于近水平且赋存稳定煤层的工作面,设计了14道的采煤机自动化截割工序以及9个步骤的支架自动化跟机作业流程,解决了自动化端头进刀及割三角煤问题,大大提高了生产效率。针对倾斜煤层、大倾角煤层以及特厚急倾斜煤层等复杂条件,分别提出了中部斜切进刀割煤工艺流程、大倾角煤层端部反向进刀单向割煤工艺流程、单摇臂采煤机中部斜切进刀割煤工艺流程。相关工艺在多个矿井现场应用,大大提高了智能化装备的自动化使用率,取得了较好的减人提效效果,对类似条件的智能化综采面生产工艺流程的设计和应用有重要参考价值。 展开更多
关键词 综采工作面 自动化 生产工序 复杂煤层
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基于多编码器与惯导融合的无轨胶轮车定位方法 被引量：2
4
作者 江帆 康静静 +3 位作者 皇行涛 朱真才 周公博 彭玉兴 《煤炭科学技术》 CSCD 北大核心 2024年第S2期284-293,共10页
针对煤矿井下传统无轨胶轮车定位定向技术精度低、可靠性差等问题,提出了一种基于多编码器与惯导融合的无轨胶轮车定位方法。根据多编码器数据特性,建立了无轨胶轮车轮式里程计运动学模型,进而推导了基于多编码器的航位推算算法。针对... 针对煤矿井下传统无轨胶轮车定位定向技术精度低、可靠性差等问题,提出了一种基于多编码器与惯导融合的无轨胶轮车定位方法。根据多编码器数据特性,建立了无轨胶轮车轮式里程计运动学模型,进而推导了基于多编码器的航位推算算法。针对上述航位推算算法单独依赖编码器数据易导致定位发散的问题,将轮式里程计与捷联惯导姿态数据相结合,设计基于多编码器和捷联惯导的航位推算算法,该算法可以有效抑制航位推算误差的快速累积。在此基础上,采用扩展卡尔曼滤波算法对基于轮式里程计运动学模型解算的姿态数据和捷联惯导解算的姿态数据进行融合,通过提高航向精度来提高航位推算的定位精度。基于扩展卡尔曼滤波算法建立了捷联惯导/航位推算组合定位模型,针对建模不准确时扩展卡尔曼滤波存在滤波精度下降甚至发散的问题,提出了一种改进的自适应扩展卡尔曼滤波算法,通过实时估计并调整量测噪声来提高滤波的精度和稳定性。针对无轨胶轮车出现打滑或滑行等异常行驶状况导致的轮式里程计失效问题,建立了一种容错模型,实现了无轨胶轮车打滑或滑行等异常行驶状况的检测与隔离。搭建了移动小车实验系统,并将UWB定位结果作为参考真值,开展了综合跑车实验研究。实验结果表明:所提出的组合定位方法能够满足煤矿井下无轨胶轮车定位需求。 展开更多
关键词 无轨胶轮车 航位推算 捷联惯导系统 组合定位 自适应扩展卡尔曼滤波
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基于多重迁移注意力的增量式图像去雾算法 被引量：1
5
作者 韦金阳 王科平 +1 位作者 杨艺 费树岷 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期969-980,共12页
为提高深度神经网络去雾算法对增补数据集的处理能力,并使网络差异化处理重要程度不同的图像特征以提高网络去雾能力,提出一种基于多重迁移注意力的增量式去雾算法。通过自编码器形式的教师注意力生成网络提取标签和雾霾的多重注意力,... 为提高深度神经网络去雾算法对增补数据集的处理能力,并使网络差异化处理重要程度不同的图像特征以提高网络去雾能力,提出一种基于多重迁移注意力的增量式去雾算法。通过自编码器形式的教师注意力生成网络提取标签和雾霾的多重注意力,作为特征迁移媒介网络的标签约束网络训练,形成与教师注意力尽可能相近的迁移媒介注意力,并将其融入学生去雾网络的特征中,提高学生去雾网络的去雾能力;通过增量式训练方法提高学生去雾网络对增补数据集的处理能力。结果表明:所提算法对ITS、OTS以及真实雾图上皆具有较好的处理能力,在保证去雾图像像素结构完整、颜色不失真的同时具有较好的去雾效果,算法处理后的图像在主观视觉效果和客观评价指标上皆优于对比算法。 展开更多
关键词 深度学习 图像去雾 迁移注意力 增量式训练
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基于深度学习的动态危险区域入侵检测方法 被引量：2
6
作者 朱鹏浩 李军 +3 位作者 张世义 宋贵科 郭龙真 李丹 《中国安全生产科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第7期170-178,共9页
为解决天车吊装动态危险区域难识别、位置信息难确定、车间生产环境复杂导致特殊的相机视角所获取的人员目标特征信息不明显,影响漏检误检和标准目标检测模型部署应用难等问题,提出1种基于深度学习的动态危险区域人员入侵检测方法。该... 为解决天车吊装动态危险区域难识别、位置信息难确定、车间生产环境复杂导致特殊的相机视角所获取的人员目标特征信息不明显,影响漏检误检和标准目标检测模型部署应用难等问题,提出1种基于深度学习的动态危险区域人员入侵检测方法。该方法首先利用双目视觉技术完成重物提升判断及天车吊装动态危险区域检测2项任务,然后利用提出的PDConv轻量化卷积模块和卷积注意力机制模块对YOLOv5基础模型进行改进,并设计开发天车吊装动态危险区域人员入侵检测系统。研究结果表明:利用双目视觉技术可以更精准获取动态危险区域位置信息;改进后的YOLOv5基础模型在保证模型检测精度的同时可降低适当参数量;天车吊装动态危险区域人员入侵检测系统可实现远程管控天车危险区域入侵检测任务,并利用振动报警装置可实时对入侵人员进行提醒管理,该系统在实际测试中的漏检误检率为2%,满足工业生产需求。研究结果可为动态危险区域入侵检测研究提供参考。 展开更多
关键词 YOLOv5模型 动态危险区域 卷积注意力模块 双目视觉
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用于骨架行为识别的时空卷积Transformer网络 被引量：1
7
作者 刘斌斌 赵宏涛 +1 位作者 王田 杨艺 《电子测量技术》 北大核心 2024年第1期169-177,共9页
针对基于图卷积的骨架行为识别方法在建模关节特征时严重依赖手工设计图形拓扑,缺乏建模全局关节间依赖关系的缺点,设计了一种时空卷积Transformer实现对空间和时间关节特征的建模。空间关节特征建模中,提出一种动态分组解耦Transformer... 针对基于图卷积的骨架行为识别方法在建模关节特征时严重依赖手工设计图形拓扑,缺乏建模全局关节间依赖关系的缺点,设计了一种时空卷积Transformer实现对空间和时间关节特征的建模。空间关节特征建模中,提出一种动态分组解耦Transformer,通过将输入骨架序列在通道维度进行分组并为每个组动态生成不同的注意力矩阵,允许建模关节之间的全局空间依赖关系,无需事先知道人体拓扑结构。时间关节特征建模中,通过多尺度时间卷积实现对不同时间尺度行为特征的提取。最后,提出一种时空-通道联合注意力模块,进一步对所提取到的时空特征进行修正。在NTU-RGB+D和NTU-RGB+D 120数据集的跨主体评估标准上达到了92.5%和89.3%的Top1识别准确率,实验结果表明了所提方法的有效性。 展开更多
关键词 行为识别 人体骨架 自注意机制 TRANSFORMER
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基于邻域特征编码优化的液压支架激光点云分割算法
8
作者 王俊甫 薛晓杰 杨艺 《工矿自动化》 CSCD 北大核心 2024年第7期98-106,178,共10页
受井下煤尘和易被遮挡的影响,液压支架激光点云数据容易出现残缺。现有点云分割算法难以获取细粒度的点云特征,无法得到完整的点云结构信息,且易在邻域内引入语义信息不相似的点,导致液压支架激光点云分割精度低。针对上述问题,提出了... 受井下煤尘和易被遮挡的影响,液压支架激光点云数据容易出现残缺。现有点云分割算法难以获取细粒度的点云特征,无法得到完整的点云结构信息,且易在邻域内引入语义信息不相似的点,导致液压支架激光点云分割精度低。针对上述问题,提出了一种基于邻域特征编码优化的液压支架激光点云分割算法。引入了由邻域特征编码模块、邻域特征优化模块和混合池化模块组成的局部邻域特征聚合模块:邻域特征编码模块在传统三维坐标编码的基础上加入极坐标编码和质心偏移来表征局部点云空间结构,提升对残缺点云的特征提取能力;邻域特征优化模块通过特征距离判断并丢弃冗余特征,来优化邻域空间内的特征表达,从而更有效地学习点云局部细粒度特征,增强点云局部上下文信息;混合池化模块结合注意力池化和最大池化,通过聚合邻域内的显著特征和重要特征来获取具有丰富信息的单点特征,减少信息丢失。构建了由2组局部邻域特征聚合模块和残差连接组成的邻域扩张模块,以捕获特征间的长距离依赖关系,扩大单个点的局部感受野,并聚合更多有效特征。实验结果表明,该算法在液压支架激光点云分割数据集上的平均交并比为93.26%,平均准确率为96.42%,可有效区分液压支架不同的几何结构,实现液压支架各部件的准确分割。 展开更多
关键词 液压支架 激光点云 点云分割 邻域特征编码 邻域特征优化
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多排阀口水液压安全阀动态开启与气蚀特性研究
9
作者 陈跃强 吕善超 +1 位作者 李聚领 姬会福 《机床与液压》 北大核心 2024年第20期216-220,共5页
煤矿高压大流量水液压安全阀阀芯采用多排阀口设计,具有体积小、结构紧凑等优点,利用数值模拟方法,在3种不同开启次序下,对4排阀口安全阀的动态响应与气蚀特性进行研究。通过瞬态仿真,分析3种开启次序下阀芯位移和速度变化以及阀腔内气... 煤矿高压大流量水液压安全阀阀芯采用多排阀口设计,具有体积小、结构紧凑等优点,利用数值模拟方法,在3种不同开启次序下,对4排阀口安全阀的动态响应与气蚀特性进行研究。通过瞬态仿真,分析3种开启次序下阀芯位移和速度变化以及阀腔内气蚀分布特性。结果表明:阀芯采用3步和4步次序开启时,首排阀口完全开启用时短,响应速度更快;不同开启次序下,阀腔内气蚀产生位置一致,均发生在阀芯左端入口台阶和各阀口靠近阀芯入口侧位置;在阀腔中心截面,2步次序降气蚀效果最优,4步次之;采用4步次序能够有效降低各排阀口内壁面的气蚀强度。阀芯的4排阀口单排依次开启方案,有利于安全阀面在高压时快速响应,并能降低阀口壁面气蚀伤害。 展开更多
关键词 水液压 气蚀 安全阀 动态开启
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