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题名基于暗通道先验的矿井粉尘质量浓度智能检测技术
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作者
王伟峰
李高爽
齐景峰
商小鹏
李煜
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机构
西安科技大学安全科学与工程学院
西安科技大学电气与控制工程学院
陕西陕煤榆北煤业有限公司榆林信息化运维分公司
西安科技大学通信与信息工程学院
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出处
《煤炭科学技术》
北大核心
2025年第10期187-200,共14页
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基金
陕西省重点研发计划资助项目(2021SF-472,2022QCY-LL-70)
陕西省秦创原“科学家+工程师”队伍建设资助项目(2023KXJ-052)。
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文摘
矿井粉尘是危害矿井人员和设备的重要原因之一,矿井粉尘质量浓度检测是煤炭安全管理的重要工作内容。由于煤矿井下环境较为复杂,传统矿用粉尘质量浓度传感器检测范围小、误报率高。现有视频粉尘质量浓度检测算法无法消除光度对粉尘质量浓度检测的影响且无法定位检测分布不均的粉尘质量浓度,导致检测精度低、检测范围有限。针对以上问题,提出一种基于暗通道先验的矿井粉尘质量浓度智能检测技术。搭建粉尘质量浓度智能检测试验平台,采集不同光度下的粉尘图像,采用暗通道先验算法提取粉尘图像暗通道图,并计算图像透射率;采用皮尔逊相关系数法,计算不同光度下图像透射率与粉尘质量浓度的相关性;设计一种环境光检测算法,检测环境光度,建立不同光度下粉尘质量浓度与图像透射率的数学模型,计算粉尘质量浓度;围绕环境中粉尘质量浓度分布不均的问题,提出粉尘区域定位算法,区分处理不同区域的粉尘质量浓度。为验证本文算法的实用性和准确率,使用该算法检测采集到的不同光度下不同粉尘质量浓度的图像,并与粉尘质量浓度传感器和图像相关特征模型算法、图像透光率算法、YOLO系列算法等现有视频检测算法进行对比。结果表明,提出的粉尘质量浓度智能检测算法可有效降低环境光度对粉尘质量浓度检测的影响,可有效定位和计算分布不均的粉尘质量浓度。环境光检测算法,可在不同粉尘质量浓度下由低到高检测光度,准确度达92.4%。粉尘质量浓度检测准确度达93.36%,平均误差率为6.64%。粉尘质量浓度定位区域与实际粉尘区域交并比(IoU)大于0.5的占比为66.7%。选用金鸡滩煤矿现场粉尘图像验证本文算法的可行性,其有效改善了粉尘区域定位和浓度检测问题,研究结果为矿井粉尘质量浓度图像智能检测提供了技术支撑,对矿井粉尘质量浓度精准检测预警具有重要的现实意义。
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关键词
暗通道先验
皮尔逊相关系数
粉尘区域定位
环境光度检测
拟合模型
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Keywords
dark channel prior
Pearson correlation coefficient
dust area location
Ambient light intensity detection
fitting model
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分类号
TD714
[矿业工程—矿井通风与安全]
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题名充填体破坏特征的聚类分析及数值模拟
被引量：2
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作者
陈兵
刘忠平
高亮
张哲鹏
翟迪
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机构
陕西陕煤榆北煤业有限公司榆林信息化运维分公司
陕西开拓新矿业工程有限公司
西安绿色矿业研究院有限公司
陕煤集团神木柠条塔矿业有限公司
西安科技大学能源学院
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出处
《矿业安全与环保》
CAS
北大核心
2024年第4期117-126,共10页
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基金
国家自然科学基金项目(52074208,51874230)。
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文摘
充填体破坏是影响矿山安全稳定的重要因素之一。为研究充填体的破坏特征,采用室内实验、机器学习层次聚类分析及数值模拟等方法,对矸石胶结充填体(GCPB)裂纹演化的全状态进行了研究。结果表明:当GCPB试样PC-5、PC-10、PC-15、PC-20的特征键平均键长能量分别大于35、50、60、150 ms·mV时,出现宏观主裂纹面,且主裂纹破坏面随水泥掺量的增加由张拉破坏面向剪切破坏面转变;破坏过程中特征键子集尺度Ω与损伤变量D之间呈负线性相关关系,Ω可表征充填体损伤演化程度;在应力达到峰值应力和破坏后残余强度前键长值特征空间相关长度ξ表现为明显增长,为充填体宏观损伤的开始及第1次破坏结束的前兆特征;通过颗粒流程序(PFC)数值模拟,可以有效观测到裂纹的类型和变化规律,数值模拟结果与聚类分析结果一致。
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关键词
矸石胶结充填体
破坏特征
聚类分析
声发射
单键群方法
损伤变量
空间相关长度
数值反分析
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Keywords
gangue cemented paste backfill
damage characteristic
cluster analysis
acoustic emission
single-linkage cluster method
damage variable
spatial correlation length
numerical inverse analysis
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分类号
TD823
[矿业工程—煤矿开采]
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题名基于引导滤波的多尺度自适应矿井低质图像增强方法
被引量：9
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作者
王媛彬
李媛媛
齐景锋
吴华英
段誉
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机构
西安科技大学电气与控制工程学院
陕西陕煤榆北煤业有限公司榆林信息化运维分公司
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出处
《西安科技大学学报》
CAS
北大核心
2022年第6期1214-1223,共10页
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基金
国家自然科学基金项目(52174198)
陕西省科技厅项目(2019JQ-892)。
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文摘
由于矿井中复杂的环境和光照条件,采集到的图像往往模糊不清,信息量不足。针对矿井低质图像中存在的问题,提出一种基于引导滤波的多尺度自适应图像增强方法。首先,利用具有良好保边特性的引导滤波将原始图像分解;根据对比度受限的自适应直方图均衡化来调整基础层的对比度,然后结合梯度域内改进的直方图均衡化和多尺度的细节增强调整细节层,减弱背景干扰;最后,鉴于图像线性重构时人工设置融合参数,处理效率低下且增强质量较差的问题,通过灰狼寻优算法进行自适应的参数选择,并引入加权思想,构造一种基于信息熵和峰值信噪比的适应度函数作为最终图像增强效果的评价指标。与经典的图像增强方法结果相比较,该方法将信息熵、峰值信噪比和结构相似度分别提高5.10%,5.43%和12.51%,在提高图像整体的对比度和清晰度的同时丰富细节信息,有效改善图像质量。
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关键词
引导滤波
多尺度
自适应
反锐化掩模
灰狼优化
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Keywords
guided filtering
multi-scale
adaptive
unsharp masking
gray wolf optimization
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分类号
TP391
[自动化与计算机技术—计算机应用技术]
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题名综放工作面区段煤柱宽高比效应及尺寸优化研究
被引量：10
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作者
陈兵
高亮
杜正虎
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机构
陕西陕煤榆北煤业有限公司信息化运维分公司
陕煤集团神木柠条塔矿业有限公司
子长县中达焦家沟煤业有限公司
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出处
《煤炭工程》
北大核心
2022年第10期8-12,共5页
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基金
陕西省自然科学基础研究计划资助项目(2022JM-300)。
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文摘
针对综放开采区段煤柱尺寸留设不合理造成的资源损失严重和巷道维护困难等问题,以东川煤矿综放工作面地质条件和开采参数为对象,采用物理模拟、FLAC数值计算和理论分析相结合的方法,研究了综放工作面矿压显现规律、不同宽度区段煤柱稳定性及动态应力分布形态,掌握了不同宽高比的区段煤柱变形破坏特征、煤柱极限强度及失稳概率。研究表明:煤柱承受的最大应力和塑性区宽度与区段煤柱宽高比成负相关关系,煤柱弹性核区率与宽高比成正相关关系;当区段煤柱宽度大于18m时,核区率大于65%,煤柱安全系数大于1.1,失稳的概率小于45%,煤柱较稳定;当煤柱宽度小于18m时,核区率小于65%,煤柱安全系数小于1.0,失稳的概率大于60%,煤柱容易失稳。在该矿406工作面进行了实践验证,煤柱帮和开采帮仅有局部片帮现象,巷道变形量较小,保证了现场安全开采。研究结论可为类似开采条件的区段煤柱尺寸设计提供借鉴。
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关键词
综放工作面
煤柱宽度
宽高比效应
极限强度
安全系数
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Keywords
fully-mechanized caving mining face
coal pillar width
effect of width to height ratio
ultimate strength
safety factor
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分类号
TD325
[矿业工程—矿井建设]
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