煤矿用5G通信系统标准研究制定 被引量：10

1

作者 孙继平 《工矿自动化》 CSCD 北大核心 2023年第8期1-8,共8页

为满足煤矿远程监控、视频监视、数据采集、语音通信等需求,煤矿用5G通信系统应具有下列功能:(1)远程控制、监控、定位、监视和语音等不同业务承载功能。(2)采煤机、掘进机、电铲、挖掘机、无轨胶轮车及电机车等远程控制功能。(3)矿用... 为满足煤矿远程监控、视频监视、数据采集、语音通信等需求,煤矿用5G通信系统应具有下列功能:(1)远程控制、监控、定位、监视和语音等不同业务承载功能。(2)采煤机、掘进机、电铲、挖掘机、无轨胶轮车及电机车等远程控制功能。(3)矿用运输车辆应急远程接管功能。(4)摄像机音视频的远程实时传输功能。(5)监控设备、传感器、车辆辅助驾驶等数据采集功能。(6)语音通话功能,支持矿用融合调度系统。(7)端到端切片功能,满足远程控制、监控、视频和语音等差异化的业务性能要求,提供对应的端到端切片资源。(8)支持SA组网方式,支持5G NR的通信制式。(9)支持5G LAN以太网通信。(10)应急惯性运行功能,当矿区专网与通信运营商公用网络失联时,本地业务可持续在线作业。(11)设备级冗余保护功能,当单个物理端口故障时,数据业务不中断。(12)核心网双设备冗余保护功能,当主设备故障时,切换备用设备继续提供服务。(13)核心网控制面传输机密性和完整性保护功能,保证核心网控制面的安全。(14)终端认证、检查和限制接入系统非授权终端的功能,支持煤矿企业安全服务器对终端的认证。(15)防止终端攻击系统和合法终端功能。(16)核心网、传输设备、基站控制器、基站和终端集成一体化管理的功能。(17)网络性能和业务服务性能集中监控功能。(18)异常可视告警与故障定位功能。(19)矿用5G网络资源评估功能,当煤矿增加新业务或更多终端接入5G网络时,应能评估5G网络资源利用率,并给出是否可上新业务的报告。(20)备用电源。煤矿用5G通信系统的主要技术指标应满足下列要求:(1)上行速率为20 Mbit/s,无线工作频段为700~900 MHz时,井工煤矿的基站无线覆盖半径(无遮挡)≥500 m;无线工作频段为其他工作频段时,井工煤矿的基站无线覆盖半径(无遮挡)≥150 m。当上行速率� 展开更多

关键词 5G 无线通信 矿井通信 标准 远程监控

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矿井人员位置监测技术 被引量：10

2

作者 孙继平 《工矿自动化》 CSCD 北大核心 2023年第6期41-47,共7页

分析了超声波、激光、视频、惯导、计步器、无线电等矿井测距和定位技术,其中,无线电测距和定位具有定位距离远、定位误差较小、不受光照影响、受粉尘影响小、便于身份识别、系统成本较低等优点,宜用于矿井人员定位和矿井人员精确定位... 分析了超声波、激光、视频、惯导、计步器、无线电等矿井测距和定位技术,其中,无线电测距和定位具有定位距离远、定位误差较小、不受光照影响、受粉尘影响小、便于身份识别、系统成本较低等优点,宜用于矿井人员定位和矿井人员精确定位。分析了UWB,ZigBee,RFID,5G,WiFi6等无线电测距和定位技术:矿用UWB具有定位距离较远、定位误差最小、成本较低等优点,宜用于矿井人员精确定位系统;矿用ZigBee具有定位距离远、定位误差较小、成本较低等优点,宜用于矿井人员定位系统等;矿用RFID具有系统成本最低等优点,宜用于煤矿井下作业人员管理系统等;矿井5G和WiFi6定位精度低于UWB,系统成本高于ZigBee,不宜用于矿井人员定位和矿井人员精确定位系统。分析了接收的信号强度指示(RSSI)、到达时间(TOA)、到达时间差(TDOA)、双程测距(TWR)、对称双边双程测距(SDS-TWR)、到达角度(AOA)等矿井人员定位算法:RSSI定位法定位误差大,难以满足矿井人员定位和矿井人员精确定位的需求;TOA定位法要求定位卡和分站时钟计时精确并同步,定位卡和定位分站成本高,不宜用于矿井人员定位和矿井人员精确定位;TDOA定位法不要求定位卡与定位分站时钟同步,对定位卡时钟精度要求低,定位卡成本低,但要求定位分站时钟计时精确,定位分站之间时钟同步,定位分站成本高,可用于矿井人员定位和矿井人员精确定位;TWR定位法和SDS-TWR定位法既不需要定位分站与定位卡时钟同步,也不需要定位分站之间时钟同步,更不需要定位卡之间时钟同步,降低了定位卡和定位分站复杂度和成本,宜用于矿井人员定位和矿井人员精确定位;AOA定位法系统复杂、成本高,远距离定位误差大,有定位死角,只能用于直线无障碍定位,定位天线和定位精度受机械振动等影响大,不宜独立用于矿井人员定位和矿井人员精确定� 展开更多

关键词 矿井人员定位 UWB ZIGBEE TDOA TWR AOA

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矿井无线电波防爆安全发射功率研究 被引量：4

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作者 孙继平 彭铭 《工矿自动化》 CSCD 北大核心 2024年第3期1-5,共5页

5G,5.5G,WiFi6,WiFi7,UWB,ZigBee等矿井移动通信系统及人员和车辆定位系统等发射的大功率无线电波有点燃瓦斯和煤尘的风险。因此,需要合理设置防爆无线电设备发射的无线电波防爆安全功率阈值,限制防爆无线电设备发射的无线电波功率。欧... 5G,5.5G,WiFi6,WiFi7,UWB,ZigBee等矿井移动通信系统及人员和车辆定位系统等发射的大功率无线电波有点燃瓦斯和煤尘的风险。因此,需要合理设置防爆无线电设备发射的无线电波防爆安全功率阈值,限制防爆无线电设备发射的无线电波功率。欧洲标准CLC/TR 50427:2004《Assessment of inadvertent ignition of flammable atmospheres by radio-frequency radiation-Guide》规定了爆炸性气体环境中无线电波防爆安全接收点火功率阈值,但缺少无线电波防爆安全发射功率阈值的内容。国家标准GB/T 3836.1—2021《爆炸性环境第1部分:设备通用要求》和国际标准IEC 60079-0:2017《Explosive atmospheres-Part 0:Equipment-General requirements》虽然有无线电波防爆安全发射功率阈值的相关规定,但错误地将欧洲标准CLC/TR 50427:2004中的无线电波防爆安全接收点火功率阈值修改为无线电波防爆安全发射功率阈值,大大降低了爆炸性环境中无线电设备所能允许的最大发射功率。由于煤矿井下没有能作为接收天线的起重机这类细长结构物体,且现有矿井无线通信及定位系统工作频率均远大于30 MHz,所以,无线电波防爆安全接收点火功率阈值应为8 W,而不是国家标准GB/T 3836.1—2021和国际标准IEC 60079-0:2017规定的无线电波防爆安全发射功率阈值6 W。在发射天线发射的无线电波能量全部被等效天线吸收的最不利于无线电防爆的传输和耦合情况下,无线电设备工作频率为等效天线谐振频率时,接收点火功率达到最大,为等效天线接收的总功率的一半,即发射功率的一半。在实际工程中,无线传输效率和耦合效率均不会为1,因此,无线电波防爆安全发射功率阈值应是无线电波防爆安全接收点火功率阈值2倍以上。煤矿井下无线电波防爆安全接收点火功率阈值为8 W,因此,煤矿井下无线电波防爆安全发射功率阈值应大于16 W。 展开更多

关键词 矿井无线电波 防爆安全 接收点火功率 发射功率

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煤中异物识别的深度学习模型轻量化策略 被引量：5

4

作者 李江涛 张康辉 沙特 《煤炭工程》 北大核心 2023年第S01期220-224,共5页

针对使用深度卷积神经网络识别煤中异物的推理速度受其高计算成本的阻碍的问题,提出了一种基于深度学习的煤中异物识别模型轻量化策略,减小了模型大小和运行时的占用内存,并能在不影响准确性的情况下降低计算操作数量。该方法将L1正则... 针对使用深度卷积神经网络识别煤中异物的推理速度受其高计算成本的阻碍的问题,提出了一种基于深度学习的煤中异物识别模型轻量化策略,减小了模型大小和运行时的占用内存,并能在不影响准确性的情况下降低计算操作数量。该方法将L1正则化强加给批量归一化(BN)层中的比例因子,使得能够自动识别不重要的通道或神经元。不重要的通道会被自动识别并在之后进行修剪,从而产生具有相当精度的精简模型。该轻量化策略可提高煤矿工业生产效率和安全性,并为其他领域的深度学习模型提供参考。 展开更多

关键词 异物检测 机器视觉 深度学习 模型轻量化

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无人智能集群系统决策与控制研究进展 被引量：1

5

作者 潘振华 夏元清 +2 位作者 鲍泓 王睿哲 于婷婷 《中国图象图形学报》 CSCD 北大核心 2024年第11期3195-3215,共21页

无人集群系统是当前人工智能和机器人领域备受关注的研究热点,已在多个领域展现出广阔的应用前景。对无人集群系统进行了深入综述和分析,着重探讨了协同决策和博弈控制两个关键方面,旨在通过智能体之间的信息共享和协作,提高系统效率,... 无人集群系统是当前人工智能和机器人领域备受关注的研究热点,已在多个领域展现出广阔的应用前景。对无人集群系统进行了深入综述和分析,着重探讨了协同决策和博弈控制两个关键方面,旨在通过智能体之间的信息共享和协作,提高系统效率,解决在智能体之间可能出现的利益冲突和决策问题。首先,对一些基本概念进行了明确阐述,包括智能体、集群智能和无人集群系统,有助于读者建立对这一领域的基本理解。随后,介绍了协同与博弈控制数学模型、集群协同与博弈决策、集群协同控制方法、集群博弈控制方法等算法,着重强调了协同决策和博弈控制的理论基础,以及它们如何应用于无人集群系统中,从而提高系统的整体性能。接下来,列举了集群协同与博弈在多个领域的一些典型应用案例,包括智能交通、无人机编队、物流配送和军事领域。这些实际案例展示了该技术的广泛应用领域,以及它对提高效率和解决复杂问题的潜力。最后,讨论了未来研究方向和挑战,包括对新技术和方法的需求,以应对不断发展的需求和问题,以及如何进一步推动无人集群系统的发展。本文为无人集群系统的进一步发展提供指导和参考,以推动该领域的发展和创新,为未来的科学和技术进步做出了一定贡献。 展开更多

关键词 无人集群系统(USS) 智能决策 博弈控制 协同控制 强化学习(RL)

原文传递

基于深度特征的煤矿冲击地压和煤与瓦斯突出图像感知报警方法 被引量：3

6

作者 程继杰 刘毅 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期245-257,共13页

冲击地压和煤与瓦斯突出容易造成煤矿重特大事故。针对目前煤矿冲击地压和煤与瓦斯突出事故发生主要靠人工发现,结合灾害造成不同于正常工况下采掘工作面和巷道空间的颜色和深度特征,提出了一种基于深度特征的煤矿冲击地压和煤与瓦斯突... 冲击地压和煤与瓦斯突出容易造成煤矿重特大事故。针对目前煤矿冲击地压和煤与瓦斯突出事故发生主要靠人工发现,结合灾害造成不同于正常工况下采掘工作面和巷道空间的颜色和深度特征,提出了一种基于深度特征的煤矿冲击地压和煤与瓦斯突出图像感知报警方法:在煤矿井下巷道顶板、巷帮靠近顶板以及采掘工作面液压支架顶部或靠近顶部等位置多点布置带有补光灯的彩色双目摄像机,实时采集采掘工作面和巷道空间彩色图像和深度图像;以煤矿井下与灾害抛出煤岩有着鲜明颜色差别的生产设备作为背景,监测识别是否出现彩色图像颜色发生较大变化;如果掘进巷道端头、巷道中间、巷道入口,或回采工作面,或进风巷道入口、巷道中间,或回风巷道入口、巷道中间,或主运输、辅助运输大巷等位置彩色双目摄像机监测到图像颜色发生较大变化,则监测彩色图像平均亮度是否小于设定的亮度阈值;如果平均亮度小于设定的亮度阈值,则以与灾害抛出煤岩有鲜明颜色差别的生产设备为背景,监测深度图像是否发生较大变化;如果深度图像发生较大变化,那么监测导致深度图像发生较大变化物体的移动速度是否大于设定的速度阈值(v>13 m/s);当移动速度大于设定速度阈值时,利用多点布置的甲烷传感器监测监视区域内甲烷浓度,当采煤工作面、掘进工作面、进风巷道、回风巷道、总回风巷道等多个不同地点均监测到甲烷浓度大幅升高或达到报警值,那么进行煤与瓦斯突出报警,反之,则进行冲击地压报警。提出了彩色双目摄像机感知灾害最佳倾角的确定方法,以及导致深度图像发生较大变化物体移动速度的确定方法。在确保安全性的前提下,简化了灾害模拟试验,设计了一套煤矿冲击地压和煤与瓦斯突出颜色和深度特征模拟试验装置:采用与煤岩颜色和比重相近� 展开更多

关键词 冲击地压 煤与瓦斯突出 颜色特征 深度特征 速度特征 图像识别

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基于语言大模型的智能英语口语学习APP调研与设计研究

7

作者 刘乐彤 潘悦晨 +2 位作者 郭子浩 李子晴 季东霖 《软件工程与应用》 2024年第2期262-280,共19页

本研究的核心目标是探索和设计一款基于语言大模型的英语口语学习应用程序,旨在解决英语口语应用缺乏针对性陪练的问题。本研究利用了KANO模型作为对目标用户进行使用意向调研,对目前市场上发展较成熟的英语学习产品进行定性和定量分析... 本研究的核心目标是探索和设计一款基于语言大模型的英语口语学习应用程序,旨在解决英语口语应用缺乏针对性陪练的问题。本研究利用了KANO模型作为对目标用户进行使用意向调研,对目前市场上发展较成熟的英语学习产品进行定性和定量分析,基于调研结果,确定APP设计方向重点;同时,研究还涉及了APP的交互外观设计,探讨了结合用户体验的设计原则和方法,以创造出直观、易用且吸引人的用户界面;本研究还介绍了支撑自身应用成型的核心技术——语音转文字技术、大模型对话系统和文字转语音技术等方面。本研究为开发一个创新的、满足用户需求并具有市场竞争力的英语口语学习应用提供了理论依据和实践指南,挖掘了英语口语教育的潜在可能性。 展开更多

关键词 语言大模型 人工智能 APP设计 英语口语学习 用户和竞品调研

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基于C-Vine Copula函数的台风灾害链“风-雨-潮”联合概率分布研究

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作者 周子滢 杨赛霓 +2 位作者 刘晓燕 唐继婷 石永国 《热带地理》 CSCD 北大核心 2024年第6期1036-1046,共11页

现有台风灾害链研究大多采用高维对称Copula模型建立多个致灾因子的联合分布,对致灾因子之间非线性、非对称的复杂关联结构探究不足。文章以浙江岛屿城市舟山为例,通过C-VineCopula函数刻画当地台风灾害链“风-雨-潮”之间的复杂依赖关... 现有台风灾害链研究大多采用高维对称Copula模型建立多个致灾因子的联合分布,对致灾因子之间非线性、非对称的复杂关联结构探究不足。文章以浙江岛屿城市舟山为例,通过C-VineCopula函数刻画当地台风灾害链“风-雨-潮”之间的复杂依赖关系,利用1979—2018年逐日的最大持续风速、累积降雨量以及最大风暴增水数据估算三者的联合概率分布以及重现期。研究表明:1)风速与降雨量在常规数值区间(非极端情况)具有较强的相关性,最佳联合分布为Frank Copula;风速与风暴增水具有上尾依赖的特征,最佳联合分布为Gumbel Copula;2)降雨量分布在风速条件下显示2处峰值,风暴增水分布在风速条件下近似于均匀,两者之间的最佳联合分布为Gumbel Copula;3)以单变量100 a重现期为例,风速-降雨量与风速-风暴增水组合事件的二维联合重现期分别缩短至29和30 a,而风速-降雨量-风暴增水组合事件的三维联合重现期缩短至17 a。综上,C-VineCopula函数能准确有效地刻画台风灾害链“风-雨-潮”之间的复杂依赖关系,深化对于台风灾害链内在作用机制的理解,为台风灾害风险管理和工程设计提供科学支持。 展开更多

关键词 台风 灾害链 联合概率分布 COPULA函数 C-Vine 舟山市

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基于深度学习的轻量化炮孔智能检测方法 被引量：1

9

作者 岳中文 金庆雨 +3 位作者 潘杉 颜文婧 覃逸峰 陈震 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期2247-2256,共10页

在隧道(巷道)钻爆法施工过程中,智能装药可以取代人工作业,减少装药作业中危险事故的发生。然而,隧道中光线条件差、炮孔目标小和掌子面裂隙等因素会造成智能装药时炮孔的错检和漏检,同时车载计算机有限的算力也是制约炮孔识别大模型使... 在隧道(巷道)钻爆法施工过程中,智能装药可以取代人工作业,减少装药作业中危险事故的发生。然而,隧道中光线条件差、炮孔目标小和掌子面裂隙等因素会造成智能装药时炮孔的错检和漏检,同时车载计算机有限的算力也是制约炮孔识别大模型使用的难点。MCIW-2深度学习模型,可以解决在隧道掘进作业环境中的高精度炮孔检测和实时性部署问题。模型根据采集到的炮孔图像尺寸特征采取自适应锚框聚类算法优化检测框的长宽比尺寸参数;采用了具有动态非单调聚焦机制的损失函数WIoU(Wise Intersection over Union),通过优化边框回归的损失应对低质量炮孔图片的挑战实现了高精度检测;采用了MobileNetv3-Small网络与CBAM(Convolutional Block Attention Module)注意力机制构建了主干网络结构,减少了模型参数保证了检测准确率,满足车载设备的轻量化部署需求。经实验证明,MCIW-2模型在炮孔识别精确率方面达到了96.18%,检测速度达到了59 fps。与基准YOLO(You Only Look Once)系列目标检测模型文件最小的模型相比,所构建的轻量化炮孔智能检测模型减小了75.86%,模型文件仅为2.80 Mb,优于YOLO系列的基准目标检测模型。使用MCIW-2深度学习模型对工作面现场视频进行测试,实现了快速、精确地检测炮孔,测试结果表明,该模型适用于智能装药工程的轻量化部署需求,具有良好的适应性,在综合性能方面具有显著优势。 展开更多

关键词 炮孔检测 轻量化模型 目标检测 深度学习

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基于LMIENet图像增强的矿井下低光环境目标检测方法 被引量：1

10

作者 田子建 阳康 +1 位作者 吴佳奇 陈伟 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期222-235,共14页

煤矿井下工作环境复杂,存在人造光源亮度低、粉尘多和水气密度大等不利因素,导致现有的目标检测算法在应用到煤矿井下时,存在提取特征困难、目标识别和定位精度低等问题。提出一种煤矿井下低照度环境目标检测算法,由矿井低光图像增强模... 煤矿井下工作环境复杂,存在人造光源亮度低、粉尘多和水气密度大等不利因素,导致现有的目标检测算法在应用到煤矿井下时,存在提取特征困难、目标识别和定位精度低等问题。提出一种煤矿井下低照度环境目标检测算法,由矿井低光图像增强模块LMIENet和目标检测模块组成,使用图像增强模块对原始图像进行画质提升,恢复各类图像信息,再使用目标检测网络对增强图像进行特定目标检测,有效提高检测的精确度。在图像增强模块中,改进Zero-DCE算法设计轻量级增强参数预测网络,计算像素级增强参数矩阵,用于低光照图像的亮度调整和画质增强,该网络通过设计的非参考损失函数隐性衡量图像的增强效果,引导网络进行无监督学习,使网络能够不依赖配对数据集对原始图像进行自适应的画质增强。目标检测模块中,采用YOLO v8n目标检测模型,其轻量化的模型尺寸和高灵活性可避免模型整体复杂度过高;采用Focal-EIoU Loss改进回归损失函数,有效加速模型收敛并提升模型检测精度。实验结果显示:与经典目标检测算法Faster R–CNN,SSD,RetinaNet,FCOS等相比,提出算法在自建矿井人员数据集上表现出色,低光照环境下目标检测的mAP@0.5达到98.0%,mAP@0.5∶0.95达64.8%,在实验环境中单帧图像推理时间仅11 ms,优于其他对比方法,证明提出算法能够有效实现在煤矿井下低照度复杂环境下的目标检测,且耗时短、计算效率高。 展开更多

关键词 低照度 矿井目标检测 图像增强 无监督学习

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文本后处理助力高效AI应用

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作者 孙文韬 孙由之 +1 位作者 郭子浩 项昊乐 《计算机科学与应用》 2024年第6期50-61,共12页

本文主要探讨了文本后处理技术在自然语言处理中的应用。首先,本文介绍了文本后处理的概念和目的,即对文本进行进一步的处理和优化,以提高其质量和可读性。讨论了文本后处理技术,包括分词、词汇分类、同义词查找及替换等。其中,分词是... 本文主要探讨了文本后处理技术在自然语言处理中的应用。首先,本文介绍了文本后处理的概念和目的,即对文本进行进一步的处理和优化,以提高其质量和可读性。讨论了文本后处理技术,包括分词、词汇分类、同义词查找及替换等。其中,分词是文本后处理的基础,可以帮助识别文本中的词汇和语法结构;分词后对句子的分析可进一步理解文本的含义和语义关系;词汇分类则是将词汇划分到不同的类别中,以便后续的处理和应用。并使用了定量指标以评测处理后的文本在各指标上是否有明显提升。通过流程化的步骤,提高了文本处理的效率和准确性,将使产出的文本具备可定制性与较强指向性,可适应更多、更复杂化的使用场景。最后,对文本后处理技术的未来发展进行了展望,认为随着人工智能技术的不断发展和应用,文本后处理技术将会变得更加智能化和定制化,为自然语言处理的发展带来新的机遇和挑战。 展开更多

关键词 语言大模型 人工智能 文本处理

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对比经微调的ERNIE-Lite-8K-0922和GPT-4在使用Prompt策略后在英语对话系统中的表现:以心理咨询师角色为例

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作者 季东霖 郭子浩 +3 位作者 陈雨洁 王欣然 张梦林 孙文韬 《人工智能与机器人研究》 2024年第2期272-281,共10页

本研究基于大模型在英语对话系统中的实际应用对比了经过微调的ERNIE-Lite-8K-0922和GPT-4模型在采用Prompt策略后在英语对话系统中的能力表现。本研究采用了一系列定量指标,如BLEU、ROUGE分数、训练损失等指标,展示了模型微调的效果,... 本研究基于大模型在英语对话系统中的实际应用对比了经过微调的ERNIE-Lite-8K-0922和GPT-4模型在采用Prompt策略后在英语对话系统中的能力表现。本研究采用了一系列定量指标,如BLEU、ROUGE分数、训练损失等指标,展示了模型微调的效果,使用自然度、逻辑性、上下文理解、多轮对话处理和情感表达等指标,评估了模型生成回复的质量。本研究在指出了ERNIE-Lite-8K-0922和GPT-4在英语对话系统中的性能差异的同时,还提出了需要进一步完善数据集与微调参数等方法以提高微调后的ERNIE-Lite-8K-0922在英语对话系统及特定领域的表现能力。本研究为探索是否有更加经济高效的方法在实际应用场景中将大语言模型部署为英语对话系统提供了重要参考,也为英语对话系统及相关领域的进一步发展做出了贡献。 展开更多

关键词 模型微调 提示词工程 大语言模型 英语对话系统 人工智能

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混杂颗粒增强Ni基复合材料的冲蚀磨损性能研究

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作者 曹洪治 陈华辉 +1 位作者 马文星 范磊 《矿业科学学报》 CSCD 北大核心 2024年第4期619-630,共12页

煤炭开采、石油化工等极端工况条件下的机械装备对部分关键零部件材料的磨损性能提出了更高要求。本研究设计制备了大尺寸氧化锆颗粒(ZTAp)承载与小尺寸碳化钨颗粒(WCp)强化基体相结合的混杂颗粒增强金属基复合材料,研究了介质、冲蚀角... 煤炭开采、石油化工等极端工况条件下的机械装备对部分关键零部件材料的磨损性能提出了更高要求。本研究设计制备了大尺寸氧化锆颗粒(ZTAp)承载与小尺寸碳化钨颗粒(WCp)强化基体相结合的混杂颗粒增强金属基复合材料,研究了介质、冲蚀角度、ZTAp尺寸、WCp含量对复合材料冲蚀磨损性能的影响及其机理。结果表明,适量ZTAp、WCp的添加能够显著提高复合材料的抗冲蚀磨损性能。固定体积分数的ZTA颗粒,尺寸越大,复合材料冲蚀磨损性能越好,其主要失效形式为脆性剥落和疲劳断裂。WC颗粒通过第二相增强、固溶强化以及析出强化的方式,提高了基体的硬度和耐磨性,抑制了酸性介质中腐蚀与磨损的交互作用,冲蚀过程中主要失效形式为脆性断裂剥落。 展开更多

关键词 混杂颗粒增强 金属基复合材料 耐冲蚀磨损性能

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煤矿冲击地压和煤与瓦斯突出事故自动发现与报警方法研究 被引量：2

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作者 孙继平 程继杰 《工矿自动化》 CSCD 北大核心 2024年第5期1-5,13,共6页

煤矿冲击地压和煤与瓦斯突出自动感知报警方法是及时发现事故并应急救援,减少人员伤亡,避免或减少瓦斯和煤尘爆炸等次生事故发生,遏制事故迟报、漏报和瞒报的有效措施。煤矿冲击地压事故感知难,目前还没有煤矿冲击地压事故自动发现和报... 煤矿冲击地压和煤与瓦斯突出自动感知报警方法是及时发现事故并应急救援,减少人员伤亡,避免或减少瓦斯和煤尘爆炸等次生事故发生,遏制事故迟报、漏报和瞒报的有效措施。煤矿冲击地压事故感知难,目前还没有煤矿冲击地压事故自动发现和报警方法,煤矿冲击地压事故主要靠人工发现。目前仅有基于甲烷、风速和风向传感器的煤与瓦斯突出自动报警方法,但存在响应速度慢、甲烷传感器损毁前监测不到甲烷浓度大幅升高等问题。提出了煤矿冲击地压和煤与瓦斯突出图像感知报警方法:根据煤矿冲击地压和煤与瓦斯突出温度、颜色、深度、掩埋等图像特征,识别煤矿冲击地压和煤与瓦斯突出;再根据巷道空间和采掘工作面的甲烷浓度变化,区分冲击地压和煤与瓦斯突出,如果甲烷浓度大面积迅速升高,则判定为煤与瓦斯突出,否则判定为冲击地压。该方法具有直观、响应速度快、非接触、监测范围广、简单可靠等优点,可直观地记录煤矿冲击地压和煤与瓦斯突出真实情况;当煤矿冲击地压和煤与瓦斯突出事故报警后,调度室值班人员可以通过录像,立即确认事故,及时进行应急救援。提出了减少煤矿冲击地压和煤与瓦斯突出抛出的煤岩对图像感知影响的方法:摄像机多点布置,摄像机设置在较高位置,视频数据及时传输,甲烷传感器多点布置等。 展开更多

关键词 冲击地压 煤与瓦斯突出 煤矿事故感知 灾害报警 图像识别

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基于数字孪生和深度强化学习的矿井超前液压支架自适应抗冲支护方法 被引量：1

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作者 张帆 邵光耀 +1 位作者 李昱翰 李玉雪 《工矿自动化》 CSCD 北大核心 2024年第6期23-29,45,共8页

受深部开采冲击地压等地质灾害扰动的影响,存在矿井超前支护系统自感知能力差、智能抗冲自适应能力弱、缺乏决策控制能力等问题。针对上述问题,提出了一种基于数字孪生和深度强化学习的矿井超前液压支架自适应抗冲支护方法。通过多源传... 受深部开采冲击地压等地质灾害扰动的影响,存在矿井超前支护系统自感知能力差、智能抗冲自适应能力弱、缺乏决策控制能力等问题。针对上述问题,提出了一种基于数字孪生和深度强化学习的矿井超前液压支架自适应抗冲支护方法。通过多源传感器感知巷道环境和超前液压支架支护状态,在虚拟世界中创建物理实体的数字孪生模型,其中物理模型精确展现超前液压支架的结构特征和细节,控制模型实现超前液压支架的自适应控制,机理模型实现对超前液压支架自适应支护的逻辑描述和机理解释,数据模型存储超前液压支架实体运行数据和孪生数据,仿真模型完成超前液压支架立柱仿真以实现超前液压支架与数字孪生模型虚实交互。根据基于深度Q网络(DQN)的超前液压支架自适应抗冲决策算法,对仿真环境中巷道抗冲支护进行智能决策,并依据决策结果对物理实体和数字孪生模型下达调控指令,实现超前液压支架智能控制。实验结果表明:立柱位移与压力变化一致,说明超前液压支架立柱仿真模型设计合理,从而验证了数字孪生模型的准确性;基于DQN的矿井超前液压支架自适应抗冲决策算法可通过调节液压支架控制器PID参数,自适应调控立柱压力,提升巷道安全等级,实现超前液压支架自适应抗冲支护。 展开更多

关键词 矿井智能抗冲 超前液压支架 自适应支护 数字孪生 深度强化学习 深度Q网络 DQN

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煤矿井下爆炸性环境下电磁波热效应的安全性研究 被引量：1

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作者 郭波超 田子建 +2 位作者 侯明硕 石洋名 杨维 《工矿自动化》 CSCD 北大核心 2024年第3期108-113,共6页

GB/T 3836.1—2021《爆炸性环境第1部分:设备通用要求》规定爆炸性环境中射频设备的阈功率不得大于6 W,该规定限制了大功率射频设备在煤矿井下的应用,而现有针对爆炸性环境电磁安全性的相关研究缺乏完善的理论分析和实验验证。针对上述... GB/T 3836.1—2021《爆炸性环境第1部分:设备通用要求》规定爆炸性环境中射频设备的阈功率不得大于6 W,该规定限制了大功率射频设备在煤矿井下的应用,而现有针对爆炸性环境电磁安全性的相关研究缺乏完善的理论分析和实验验证。针对上述问题,推导了电磁波热效应方程,分析得出影响电磁波耦合瓦斯和煤尘混合气体产生热能的可控参数为电磁波耦合时间、电场强度和电磁波频率。以GB/T 3836.1—2021中可能堆积煤尘的电气设备表面温度最高不能超过150℃的规定为依据,采用多物理场仿真软件COMSOL对不同发射功率的电磁波耦合瓦斯和煤尘混合气体的热效应安全性进行了仿真实验,结果表明:满足温度不超过150℃的电磁波热效应安全阈发射功率为16.48 W;随着电磁波发射功率的增加,电磁波热效应安全时长(电磁波耦合瓦斯和煤尘混合气体产生的热能不会使环境温度超过150℃对应的时间段)逐渐减少,但只要在安全时长内,电磁波的发射功率不受限制。 展开更多

关键词 煤矿井下 电磁波热效应 瓦斯 阈功率 安全时长

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音频数据驱动的洗煤厂溜槽堵塞检测

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作者 谭兴富 卢军 +2 位作者 常发军 宋阳 赵轩 《煤炭工程》 北大核心 2024年第10期224-230,共7页

溜槽堵塞作为工业生产中的一种常见问题,不仅影响生产效率还可能导致安全隐患,因此实时准确地检测溜槽堵塞状态具有重要意义。然而传统的检测方法在实际应用中存在诸多问题与挑战,如精度不高、依赖人工干预等。文章基于音频信息构建结合... 溜槽堵塞作为工业生产中的一种常见问题,不仅影响生产效率还可能导致安全隐患,因此实时准确地检测溜槽堵塞状态具有重要意义。然而传统的检测方法在实际应用中存在诸多问题与挑战,如精度不高、依赖人工干预等。文章基于音频信息构建结合了WaveNet和GRU的WaveGNet深度网络模型,通过提取分析声音信号寻找溜槽堵塞的特征,以实现准确的堵塞检测。WaveNet能够提取高质量的声音信号特征,而GRU网络则能够捕获声音序列中的时间关系。通过将两者融合以更好地理解声音信号,在时间和频率维度上进行更准确的分析,揭示与堵塞状态相关的模式从而提高检测的准确性和鲁棒性。通过声音信息直接捕获堵塞状态,减少了人工干预的需求且具备实时性。该方法有望为工业生产中的溜槽堵塞检测提供一种创新、高效且可靠的解决方案,在实际应用中具有重大潜力。 展开更多

关键词 溜槽检测 音频 深度学习 WaveNet GRU

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一种反衍拟合的复小波改进方法在XRF图谱本底扣除中的应用

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作者 蒋小平 金炜奇 +5 位作者 吴昱呈 赵慧琳 刘玉嵘 马速良 龙永全 黄艳 《矿业科学学报》 CSCD 北大核心 2024年第5期817-827,共11页

X射线荧光光谱(XRF)分析是煤中金属元素定量分析的重要方法,本底扣除准确度直接影响矿物金属分选的精细度。针对传统本底扣除方法本底契合度低、衍射峰面积误差大的问题,本文提出了一种基于复小波变换的反衍拟合XRF本底扣除优化方法。... X射线荧光光谱(XRF)分析是煤中金属元素定量分析的重要方法,本底扣除准确度直接影响矿物金属分选的精细度。针对传统本底扣除方法本底契合度低、衍射峰面积误差大的问题,本文提出了一种基于复小波变换的反衍拟合XRF本底扣除优化方法。利用逆置寻谷的方法获得模拟本底谱线,通过拉格朗日插值法剥离谱线中的重叠峰谷,使模拟谱线进一步逼近实际本底,利用复小波变换方法对模拟本底谱线进行分解与重构,最终获得XRF图谱本底。利用反衍拟合的复小波改进方法对仿真图谱和真实图谱进行本底扣除实验,并与实数小波和双树复小波进行对比分析。实验结果表明,本文提出的方法衍射峰净峰面积误差低于1%,本底面积误差低于0.1%,本底准确性明显优于传统方法。 展开更多

关键词 X射线荧光光谱(XRF) 矿物分选 复小波变换 本底扣除

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锤上模锻智能化发展现状及其关键技术

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作者 夏云 汪爱明 +4 位作者 叶洋 刘振宇 李祥龙 赵启奔 郭仲尧 《锻压技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期1-14,共14页

锤上模锻是制造煤矿机械的常见方法,智能化锤上模锻旨在实现无人锻造,解决传统锤上模锻招工难和成本高的问题。首先,以综采工作面刮板输送机的刮板等零件锤上模锻制造为例,介绍了传统锤上模锻生产线的一般工艺,在统计铸造、焊接、锻造... 锤上模锻是制造煤矿机械的常见方法,智能化锤上模锻旨在实现无人锻造,解决传统锤上模锻招工难和成本高的问题。首先,以综采工作面刮板输送机的刮板等零件锤上模锻制造为例,介绍了传统锤上模锻生产线的一般工艺,在统计铸造、焊接、锻造等热加工技术智能化相关研究文献的基础上,指出模锻仍是智能热加工的薄弱环节,不能满足发展智能制造的要求;然后,详细分析了智能化模锻以及锤上模锻的现状,指出视觉识别定位、工业机械手末端执行器和工业机械手视觉控制是实现锤上模锻智能化的关键技术,并介绍了这3类技术的研究现状;最后,归纳了智能锤上模锻的研究难点,分析了研究煤矿机械智能化锤上模锻的理论意义与工程价值。 展开更多

关键词 智能化锤上模锻 工业机械手 视觉定位 视觉控制 末端执行器

原文传递

沉浸式虚拟现实环境中认知投入的自动测评研究 被引量：3

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作者 张慕华 李策 +1 位作者 祁彬斌 白文倩 《远程教育杂志》 CSSCI 北大核心 2023年第5期76-85,共10页

沉浸式虚拟现实(Immersive Virtual Reality,IVR)环境在提升学生的行为、情感和认知投入方面具有显著优势。由于认知投入的内隐性,当前研究主要采用自我报告方法来测评学生在IVR环境中的认知投入,无法实现对认知投入的全面捕获和实时追... 沉浸式虚拟现实(Immersive Virtual Reality,IVR)环境在提升学生的行为、情感和认知投入方面具有显著优势。由于认知投入的内隐性,当前研究主要采用自我报告方法来测评学生在IVR环境中的认知投入,无法实现对认知投入的全面捕获和实时追踪。研究旨在探索采用计算机视觉技术实现对IVR环境中认知投入的实时追踪和自动测评方法。根据信息加工理论和具身认知理论,研究从视觉行为和身体行为两方面间接表征学生在IVR环境中的认知投入,并通过计算机视觉和深度学习技术自动识别和检测学生在IVR环境中的视觉行为和身体交互行为,检测准确率高达98%。相关性分析发现,学生在IVR学习中对学习内容的视觉覆盖度与其后续的知识保留和知识迁移成绩显著正相关;学生在IVR学习中使用手柄交互的累计时长与其后续的知识迁移成绩显著正相关。上述研究结论表明:基于计算机视觉技术自动识别学生在IVR学习中的认知投入是一种可行且有效的方法,该方法能够为IVR学习环境的设计和优化提供客观且丰富的过程性数据,有助于破解IVR教学实践中教师无法精准监测学生的学习投入并提供及时指导和反馈这一现实困境。 展开更多

关键词 沉浸式虚拟现实 认知投入 知识保留 知识迁移 计算机视觉 自动测评

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