首页期刊导航|工矿自动化
期刊信息/Journal information
工矿自动化
中媒科工集团常州自动化研究院
工矿自动化

中媒科工集团常州自动化研究院

胡穗延

月刊

1671-251X

editor@cari.com.cn

0519-86998217

213015

江苏省常州市钟楼区木梳路1号

工矿自动化/Journal Journal mine automation北大核心CSTPCDCSCD
查看更多>>《工矿自动化》杂志创刊于1978年，由中国煤炭科工集团有限公司主管、中煤科工集团常州研究院有限公司主办，是国内唯一一份集中报道煤矿自动化、信息化、智能化领域新技术、新成果、新工艺及新动向的专业性技术期刊，入选中文核心期刊、中国科技核心期刊、RCCSE中国核心学术期刊（A）、中国地学领域高质量科技期刊T2类、中国煤炭领域高质量科技期刊T2类，是瑞典开放存取期刊目录数据库、英国《科学文摘（网络版）》、美国《地质学参考数据库》《艾博思科数据库》《乌利希期刊指南（网络版）》、俄罗斯《文摘杂志》、日本《科学技术振兴机构（中国数据库）》来源期刊。
正式出版
收录年代

    基于邻域特征编码优化的液压支架激光点云分割算法

    王俊甫薛晓杰杨艺
    98-106,178页
    查看更多>>摘要：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.

    液压支架激光点云点云分割邻域特征编码邻域特征优化

      原文链接:
    • 万方数据
    • 维普

    煤矿巡检机器人路径规划方法

    朱洪波花荣
    107-114页
    查看更多>>摘要：路径规划是巡检机器人自主移动的关键技术.煤矿巡检机器人采用快速扩展随机树(RRT)算法规划路径时存在收敛速度慢、搜索效率低等问题.针对该问题,提出了一种合力势场引导RRT算法:利用合力势场中的斥力场构建动态步长,使煤矿巡检机器人在障碍物附近调整步长,提高算法收敛速度;利用目标节点和随机节点2个方向上的引力场与最近障碍物对煤矿巡检机器人产生的斥力场形成的合力场来改善新节点的生成方向,降低树在扩展时的随机性,提高算法搜索效率.对基于合力势场引导RRT算法规划的路径进行剪枝操作,并利用三阶贝塞尔曲线进行平滑处理.在Matlab软件中对基于合力势场引导RRT算法的煤矿巡检机器人路径规划方法进行仿真实验,结果表明:与RRT算法和RRT*算法相比,简单环境下合力势场引导RRT算法的路径规划时间平均值分别减少了 33.84％和44.27％,路径长度平均值分别减少了 15.29％和4.42％,复杂环境下路径规划时间平均值分别减少了 34.93％和47.12％,路径长度平均值分别减少了 13.64％和9.44％,模拟煤矿环境下路径规划时间平均值分别减少了 28.06％和42.67％,路径长度平均值分别减少了 12.22％和10.18％;对基于合力势场引导RRT算法规划的路径进行剪枝和平滑操作后,路径转折点减少,路径角度变化减小,路径更加平滑.

    煤矿巡检机器人路径规划RRT算法合力势场动态步长路径平滑

      原文链接:
    • 万方数据
    • 维普

    基于多特征融合时差网络的带式输送机区域违规行为识别

    马天姜梅杨嘉怡张杰慧...
    115-122页
    查看更多>>摘要：现有的煤矿井下带式输送机区域违规行为(如攀爬、跨越、倚靠带式输送机等)识别方法对特征提取不充分、难以考虑到行为时间差异,导致违规行为识别准确率不高.针对该问题,基于ResNet50模型,提出了一种基于多特征融合时差网络(MFFTDN)的带式输送机区域违规行为识别方法,将多特征融合和时间差分进行结合,对不同时间段的行为进行多特征融合.首先在原始模型ResNet50的第2和第3阶段引入短期多特征融合(STMFF)模块,将来自多个连续帧的时间和特征拼接在一起,再对融合后的特征进行时间差分计算,即相邻帧的特征差值,以在短期内捕捉局部动作变化.然后在原始模型ResNet50的第4阶段引入长期多特征融合(LTMFF)模块,将来自连续帧的短期多特征拼接在一起,再对相邻时间点的特征进行时间差分计算,以获取行为的长期多特征.最后将融合后的特征进行分类,输出识别结果.实验结果表明:①该方法的平均精度和准确率较原始模型ResNet50分别提高了 8.18％和8.47％,说明同时引入STMFF和LTMFF模块能够有效提取到不同时间段的多特征信息.②该方法在自建煤矿井下带式输送机区域违规行为数据集上的准确率为89.62％,平均精度为89.30％,模型的参数量为197.2 ×106.③Grad-CAM热力图显示,该方法能够更有效地关注到违规行为的关键区域,精确捕捉到井下带式输送机区域的违规行为.

    带式输送机不安全行为违规行为识别短期多特征融合长期多特征融合多特征融合时差网络时间差分

      原文链接:
    • 万方数据
    • 维普

    与矿山三维地质模型自动关联的剖面图更新方法

    陈应显李佳莹杨红霞叶永超...
    123-129,164页
    查看更多>>摘要：露天煤矿开采过程中矿山三维地质模型不断变化,需要随之更新地质剖面图以真实反映当前矿山的地质构造与地层性质.针对目前剖面图更新方法存在剖面图内部图元属性信息与空间信息交互不畅导致剖面图更新不够准确的问题,提出了一种与矿山三维地质模型自动关联的剖面图更新方法.通过设计矿山三维地质模型与剖面图元关联关系的概念模型与逻辑模型,实现模型图元与剖面图元对象名称的关联;通过在剖面图上设置水平和高程位置的定位坐标,将剖切所得对象关联至相应的剖面图位置,实现模型图元与剖面图元空间位置坐标的关联,以达到矿山三维地质模型与剖面图属性信息、空间信息等图元数据关联的目的;根据矿山三维地质模型中发生改变的图元确定需要更新的区域,提取区域内各剖面线并根据关联关系得到相应的剖面图,进一步通过遍历判断图元属性更新标志位和几何更新标志位的状态,自动更新各剖面图中属性或几何形状发生变化的剖面图元.应用结果表明,该方法实现了剖面图与矿山三维地质模型的关联,以及剖面图的自动更新;利用该方法自动更新后的剖面图中定位坐标数据与更新前一致,验证了剖面图更新方法的准确性.

    露天煤矿三维地质模型剖面图自动更新图元关联剖面线

      原文链接:
    • 万方数据
    • 维普

    基于智能化矿山数据分类与编码规范的元数据标准构建方法

    汪莹祖子帅王振华
    130-135,146页
    查看更多>>摘要：目前智能化矿山建设面临数据标准不健全、多源异构数据集成难度大、共享机制有待完善等问题.建立统一的智能化矿山元数据标准,对形成多源异构数据融合共享机制具有重要意义.基于智能化矿山数据分类与编码规范,研究了智能化矿山元数据标准构建方法,明确了元数据标准构建是对数据分类与编码的延伸研究与价值挖掘.定义了元数据实体与元数据属性的内涵,设计了包含基础描述框架与扩展描述框架的智能化矿山元数据描述框架,给出了反映智能化矿山业务场景特征的基础元数据属性描述项和智能化矿山数据分类与编码规范中基础类、生产类、安全类、管理类4大主题域组的拓展元数据属性描述项,从而构成元数据标准.以生产主题域组中采煤机惯导系统的惯导传感器为例,介绍了元数据标准的构建过程.基于智能化矿山数据分类与编码规范构建元数据标准,可以解决多源异构数据的融合与共享问题,促使矿山企业更加高效地管理、分析和应用数据,提高矿山数据治理的智能化水平.

    智能化矿山数据治理数据分类与编码元数据标准元数据描述框架

      原文链接:
    • 万方数据
    • 维普

    煤矿井下金属结构等效储能模型耦合电磁波能量安全性分析

    田子建侯明硕孙静杜欣欣...
    136-146页
    查看更多>>摘要：煤矿井下无线通信设备发射的电磁波能量可以被周围金属结构耦合吸收,这种现象存在点燃矿井内爆炸性气体的危险.现有针对井下金属结构耦合电磁波安全性研究只是对金属结构等效阻性模型耦合电磁波能量进行分析,缺乏对金属结构耦合电磁波能量在时间上积累的储能过程研究.针对上述问题,提出一种适用于金属结构耦合-积累-释放电磁波能量研究的等效储能结构模型,即金属结构等效容性储能模型与金属结构等效感性储能模型.首先通过低衰减度传输线模型,推导出发射天线输出功率、发射天线与金属结构之间距离与接收端感应电压之间的关系.然后建立金属结构等效储能模型,推导出接收端参数与放电火花能量之间的数学关系式,分析了接收端参数对放电火花能量的影响.最后通过接收端感应电压与感应电压有效值的关系,推导出发射天线输出功率、发射天线与金属结构之间距离与放电火花能量之间的数学关系式,分析了发射天线输出功率、发射天线与金属结构之间距离对放电火花能量的影响,并给出在其他参数确定情况下2种金属结构等效储能模型各自的理论参考安全点.仿真结果表明:①对于金属结构等效容性储能模型,放电火花能量随着等效储能电容、接收端感应电压有效值增大而增大,安全点向左偏移,对等效储能电容、接收端感应电压有效值的安全要求变得严苛.②放电火花能量随着发射天线功率增大而增大,随着发射天线与金属结构之间距离增大而减小,得到金属结构等效容性储能模型理论参考安全点.③对于金属结构等效感性储能模型,放电火花能量随着等效储能电感、接收端感应电压有效值增大而增大,安全点向左偏移,对等效储能电感、接收端感应电压有效值的安全要求变得严苛.④放电火花能量随着发射天线功率增大而增大,随着发射天线与金属结构之间距离增大而减小,得到金属结构等效感性储能模型理论参考安全点.⑤对比2种金属结构储能模型理论参考安全点,得到金属结构等效容性储能模型的危险性远大于金属结构等效感性储能模型的结论.

    电磁波能量金属结构等效储能模型放电火花能量爆炸性气体最小点燃能量

      原文链接:
    • 万方数据
    • 维普

    高阶煤吸附孔结构特征及其对甲烷吸附能力的影响

    张黎明林健云司磊磊赵琼祥...
    147-155页
    查看更多>>摘要：孔隙结构对煤层吸附甲烷的能力有显著影响,但目前对高阶煤吸附孔结构特征及其对甲烷吸附能力的影响研究较少.以贵州兴安煤业有限公司糯东煤矿高阶煤样为研究对象,采用低温N2吸附和低温CO2吸附试验,结合分形理论研究了高阶煤吸附孔的孔隙结构特征,并通过高压等温甲烷吸附试验,分析了煤储层物性、孔隙结构特征和分形维数对甲烷吸附能力的影响.结果表明:①高阶煤储层孔隙形态较为单一,多数为两端开放的平行板孔和狭缝型孔,微孔在煤的孔隙结构中占主导地位,其孔体积和孔比表面积占比均大于98％,为气体的富集提供了空间.②以不同孔径段的孔体积占比为权重计算高阶煤孔隙的综合分形维数,微孔分形维数在综合分形维数中占主导地位;煤样孔隙结构具有明显的分形特征,孔隙非均质性较强.③Langmuir模型能很好地描述高阶煤的吸附行为,煤储层物性、孔隙结构和分形维数对甲烷吸附能力影响显著,Langmuir体积与最大镜质体反射率、镜质组含量、灰分含量和水分含量呈线性正相关关系,与惰质组含量呈线性负相关关系;Langmuir体积与吸附孔的孔比表面积和孔体积均呈线性正相关关系,Langmuir体积与分形维数呈弱线性关系.研究结果可为黔西南地区高阶煤层气勘探开发及煤矿瓦斯灾害防治提供理论指导.

    高阶煤吸附孔孔隙结构气体吸附孔径分布分形特征

      原文链接:
    • 万方数据
    • 维普

    岩质高边坡结构面识别及产状统计信息采集方法

    蒋水华余琦黄河常志璐...
    156-164页
    查看更多>>摘要：准确识别岩质高边坡结构面和获取产状统计信息是进行边坡稳定性分析的重要前提.无人机摄影测量技术为解决高边坡结构面准确勘测难题提供了可能,但缺少高效准确的影像后处理方法,且现有研究没有考虑结构面产状信息特征的不确定性,致使结构面识别准确性差、效率低.针对该问题,以江西省南昌市某露天矿高边坡为研究背景,提出了融合无人机摄影、后处理算法及统计分析的一体化结构面识别与产状统计信息采集方法.首先,通过Phantom 4 Pro V2.0无人机获取边坡表面影像;其次,利用Context Capture软件进行处理,得到高密度三维点云数据;然后,采用K近邻(KNN)算法中的确定近邻点数量法构建相似点集,采用基于密度的聚类(DBSCAN)算法进行聚类分析,从而实现边坡结构面识别,获得结构面产状信息并进行统计特征分析;最后,通过现场勘测数据进行对比验证.结果表明:该方法能够快速获取完整的高密度点云数据,准确高效地识别岩质高边坡大部分结构面,识别结果与边坡工程现场实际情况基本吻合;该方法可获取高边坡结构面数量、产状信息及其统计特征,大部分结构面倾角和倾向概率分布与实测数据拟合较好,为高边坡裂隙网络模型构建及稳定性分析提供了重要数据来源.

    岩质高边坡结构面识别产状统计信息无人机摄影测量K近邻算法基于密度的聚类算法

      原文链接:
    • 万方数据
    • 维普

    深埋矿井沿空留巷切顶卸压底板变形控制

    孙靖康涂敏赵庆冲党嘉鑫...
    165-172页
    查看更多>>摘要：目前有关巷道底鼓的研究与实践主要探讨巷道底板的变形机理及控制技术,对沿空留巷切顶卸压前后底板力学分析不全面.针对该问题,基于煤体分区破坏特征构建了切顶前后巷道围岩和底板力学模型,分析实体煤、巷旁支护及采空区对底板的作用,获得切顶前后巷道底鼓解析解,得出巷旁煤帮弹塑性区、巷道支护体及顶板下沉区底板所受载荷共同影响巷道底鼓量大小.采用数值模拟验证切顶卸压前后沿空留巷围岩破坏特征、应力分布及底鼓量变化,结果表明:切顶卸压技术可有效缩小巷道实体煤侧面及顶部的破坏区域,维持巷道围岩结构稳定;巷道底板最大应力、巷旁支护阻力、巷道底鼓量均下降,平均降幅分别为25.78％,56.14％,54.07％.现场应用结果表明,厚硬顶板沿空留巷底鼓量由709.345 1 mm降至320.965 8 mm,切顶卸压技术可以优化巷道围岩应力结构,抑制巷道底鼓,有效改善底板破坏情况.

    底板变形控制沿空留巷切顶卸压力学分析围岩破坏特征应力分布底鼓

      原文链接:
    • 万方数据
    • 维普

    煤矿井下钻探数字化监测系统

    张幼振范强陈龙陈果...
    173-178页
    查看更多>>摘要：针对煤矿井下钻探存在孔底工程参数测量困难、钻探数据准确性和完整性不足、钻探数据融合应用不够等问题,设计了一种煤矿井下钻探数字化监测系统.该系统由数据来源层、虚拟模型层、数据处理层和钻探服务层构成:数据来源层为虚拟模型层提供数据支撑,虚拟模型层通过仿真模拟分析生成新的数据并反馈至数据来源层;数据处理层接收到数据来源层和虚拟模型层提供的数据后,进行数据清洗、转换及合并等处理;钻探服务层通过后台数据管理端的权限设置,为不同层级用户提供数据显示、查询、分析、报警等服务.将钻探数据按时序特征分为事前数据(钻探施工之前根据钻孔设计资料和施工方案等获取的数据)、实时数据(包括钻探过程设备实时监测的参数和钻场视频等)和延时数据(孔底随钻测量装置采集的参数),针对这3类钻探数据设计了数据处理流程,并建立了由接入层、汇聚层和核心层组成的系统通信网络架构.工程实践结果表明:该系统实现了煤矿井下钻探施工数据的采集、传输、显示与动态管理,满足钻探施工过程监测和数据管理的需求,具有较好的实时性和准确性.该系统为煤矿井下钻探智能化施工和精细化管理提供了技术支撑.

    煤矿井下钻探数字化监测钻探数据数据处理通信网络

      原文链接:
    • 万方数据
    • 维普