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| 1 | 掘进工作面围岩稳定性分析及快速成巷技术途径显示文摘分析了煤矿巷道掘进技术与装备现状及存在的问题,采用数值模拟方法研究了掘进工作面围岩应力、变形、破坏分布特征;分析了围岩稳定性的主要影响因素,包括围岩强度、围岩结构及地应力等地质力学参数,巷道断面尺寸、开挖方式、空顶距、掘进速度等掘进参数,及临时支护、永久支护等。巷道开挖后在掘进工作面顶角和巷道四角周围出现应力集中区;围岩位移、破坏在超前工作面一定位置开始出现,随着远离掘进工作面围岩位移和破坏范围不断增大,达到2倍巷道宽度时基本稳定;煤层强度、地应力对围岩变形与破坏的影响十分显著;分步开挖的顶板下沉量及破坏程度明显大于一次开挖;空顶距越大,围岩破坏裂隙越多、分布越广;过快、过慢的掘进速度对围岩稳定性均不利;掘进后安装及时、主动、支护阻力大的临时支护效果好;分次支护围岩位移和裂隙场的扩展均大于一次支护,通过分次支护提高掘进速度是以影响锚杆支护效果为代价的,应限定在一定的围岩条件。根据煤巷掘进工作面空顶距及自稳时间,对煤巷掘进工作面围岩稳定性进行了分类,并提出了相应的支护要求;提出煤巷可掘性的概念,根据被掘煤岩体条件,对煤巷可掘性进行了分类;分析了围岩的可钻性、可锚性及对掘进速度的影响。提出提高煤巷掘进速度的主要技术途径:确定适合的掘进模式,优化掘进工艺,优选掘进装备;确定合理的支护形式与参数,适当降低支护密度;掘进全系统整体配套与协同。根据掘进工作面围岩稳定性、可掘性、可钻性及可锚性,提出煤巷掘进自动化、智能化技术总体架构及应解决的关键技术:自动化、智能化截割、临时支护、自动化锚杆施工、超前探测、定位与导航、围岩稳定性与环境监测及大数据分析等,最后提出我国煤巷掘进自动化、智能化的发展路径。 | 康红普 姜鹏飞 高富强 王子越 刘畅 杨建威 | 2021 | 煤炭学报2021，46，7： | 63 |
| 2 | 矿山信息化发展及以数字孪生为核心的智慧矿山关键技术显示文摘矿山信息化建设在经历了单机自动化、综合自动化、数字矿山几个阶段之后,在物联网、人工智能、大数据技术的推动下,正朝着矿山智能化和智慧矿山的方向发展。以数字孪生技术为核心,围绕矿山生产场景和智能装备的知识服务体系是智慧矿山下一步需要重点研究的方向。首先回顾了矿山信息化技术的发展,然后分析了智慧矿山的核心关键技术,从智能感知与智能装备、边缘计算与网络服务、数字孪生知识建模、平台与应用系统4个方面进行阐述。智能传感装置和智能装备的不断涌现,为智慧矿山前端感知和执行提供了基础,而即时的感知、分析和决策是智能装备自治、自主工作的前提;随着边缘网关计算能力的提升,需要设计面向应用场景的轻量级算法模型和高效云边协同机制,以满足智能装备即时服务的需求,同时,围绕5G的通信技术在矿山的应用,将进一步提升知识服务的快速响应能力;矿山运行机理、经验知识、大数据分析与数字孪生建模技术融合的矿山生产场景可信数字孪生模型,将成为智慧矿山知识服务的核心;面向大数据和知识模型的平台技术是矿山数字孪生和智能化服务的载体,大数据高效存取、分析和利用能够有效的促进矿山智能化应用服务的融合。矿山数字孪生及相关智能化技术的突破,将实现对矿山物理世界实时可测、可观、准确控制、精确管理和科学决策,从而建立少人化或无人化的矿山生产模式,为智慧矿山的发展奠定基础。 | 丁恩杰 俞啸 夏冰 赵小虎 张达 刘统玉 王卫东 | 2022 | 煤炭学报2022，47，1： | 59 |
| 3 | 煤矿远程智能掘进面临的挑战与研究进展显示文摘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。 | 张旭辉 杨文娟 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 | 2022 | 煤炭学报2022，47，1： | 35 |
| 4 | 煤矿掘进机器人系统智能并行协同控制方法显示文摘煤矿巷道掘进长期存在的“采快掘慢”“掘快支慢”顽症,尤其是掘进工作面装备成套化、自动化、智能化程度偏低、顺序作业工艺技术落后等问题,严重影响生产接续和安全高效开采。对此,研发了护盾推移式煤矿巷道掘进机器人系统成套装备,提出了一种煤矿巷道掘进机器人系统智能并行协同控制方法。首先,结合掘进机器人系统与巷道的耦合关系,分析了掘进机器人系统中各个子系统之间的相关性以及多任务之间的相互影响机理,得出了决定掘进效率的关键因素在于截割机器人和钻锚机器人的并行协同控制;其次,针对钻锚机器人各钻机之间的时空关系,构建了多钻机多任务协同钻锚作业数学模型,获得了钻机布置排距、排数及其各排钻锚任务数,同时使用优化组合的方法进行求解,并对计算结果通过安全距离最大原则进行优化,获得了钻锚机器人各排钻机最佳时空匹配策略;最后,通过钻锚机器人系统并行协同控制仿真和实验,证明了该方法的有效性;通过对掘进机器人工作时截割机器人与钻锚机器人的时序分析,得出优化后的钻锚机器人工作时间能够与截割机器人工作时间有效匹配,2者能够并行协同的完成截割和钻锚任务。该方法已经应用在团队研发的煤矿智能掘进机器人系统上,实现了多机器人系统的智能并行协同控制。具有智能并行协同控制的掘进机器人系统已经在大断面(6.50 m×4.25 m)、夹矸与片帮共存的巷道运行近10个月,经受了夹矸厚度达2.1 m、硬度f=5-7的严酷考验,日进尺突破50 m。 | 马宏伟 王鹏 王世斌 毛清华 石增武 夏晶 杨征 薛旭升 王川伟 | 2021 | 煤炭学报2021，46，7： | 18 |
| 5 | 基于视觉测量的快速掘进机器人纠偏控制研究显示文摘针对在煤矿井下高粉尘、低照度环境中,掘进机器人定位与控制精度不高的问题,设计了一种基于视觉测量的快速掘进机器人纠偏控制系统。利用安装在快速掘进机器人上的防爆相机,对后方的激光指向仪进行图像采集,通过以太网将采集的图像信息传输给防爆计算机;利用防爆计算机对图像进行预处理,根据位姿解算模型解算出快速掘进机器人位姿;将解算出的位姿信息与巷道设计轴线信息进行比较,计算出快速掘进机器人位姿与巷道设计轴线间的位姿偏差;根据位姿偏差的类型与大小,采用不同的控制策略计算出修正后的控制量,并输出控制指令;控制指令控制电磁比例阀的阀芯移动,实现对伸缩油缸的控制,根据各区域伸缩油缸的伸缩量不同,对快速掘进机器人进行位姿调整,实现纠偏控制。实验结果表明:位姿视觉测量精度为X方向平均偏差21.334 mm,Y方向平均偏差34.154 mm,偏航角平均偏差为0.493°;纠偏控制精度在X方向小于30 mm,满足实际工况要求。 | 张旭辉 周创 张超 谢楠 张楷鑫 刘博兴 | 2020 | 工矿自动化2020，46，9： | 17 |
| 6 | 面向2035年的金属矿深部多场智能开采发展战略显示文摘深部开采是金属矿产资源开发的必然趋势,向地球深部进军,着力推动采矿行业智能化改造升级,开展深部智能化开采技术研究具有重要的战略意义.立足国家深地战略背景,剖析金属矿深部资源开发对采矿科学技术发展的需求,依托工程技术预见技术方法开展全球技术态势分析,梳理出本领域关键热点和前沿技术清单,后经专家研判,形成面向2035年的金属矿深部多场智能开采基础理论和深部开采环境智能感知、深部开采过程智能作业、深部开采系统智能管控三大类前沿技术.在此基础上,提出了我国面向2035年的金属矿深部多场智能开采发展战略、重点任务、技术路线,包括发展目标与需求、基础研究方向、关键技术装备等.针对我国金属矿深部开采技术变革和智能化升级的科技发展路径,从政策、产业、技术、人才等方面提出了发展和保障建议. | 郭奇峰 蔡美峰 吴星辉 席迅 马明辉 张杰 | 2022 | 工程科学学报2022，44，4： | 16 |
| 7 | 巷道掘进截割钻进先进技术研究现状及展望显示文摘为响应智能化煤矿发展需要,同时为改善综掘工作面智能化无人化发展较综采工作面滞后现状,提出了掘进装备自主定型定向截割、掘进装备自主巡航、掘进机健康管理技术及多机多工序智能协同控制技术四大截割钻进装备先进技术并给出研究方向。针对掘进装备自主定形定向截割技术,通过研究不同掘进装备的截割轨迹规划、机身振动特征对截割头轨迹误差的影响规律及不同掘进速度下掘进巷道顶板稳定性分析方法进行掘进装备截割路径及截割速度规划研究;通过研究位姿监测技术、恒功率截割技术、记忆截割技术实现掘进装备自主定形定向截割控制;通过数字采集系统构建掘进巷道数字孪生虚拟模型,采用掘进机虚拟操纵平台实现掘进机远程自动截割控制。通过掘进巷道环境感知技术,构建掘进巷道的三维模型并标明巷道的安全情况;利用激光扫描及多种算法,形成巷道三维点云模型;对激光、通信、视觉及惯性等传感器等进行技术互补性融合,利用多种融合算法,实现高精度巷道感知;采用随钻测量系统进行瓦斯监测和超前探水作业;将视觉感知技术、激光测距技术、全站仪、超宽带定位技术等融入井下巷道的设备定位系统中,实时监测巷道内的掘进机位姿。通过结合掘进机健康管理技术发展现状,梳理出掘进机健康管理技术在故障预警技术、故障诊断技术、寿命评估技术3个方面存在的不足,并针对所面临的挑战提出了跨时空域度的监测信息多源数据融合技术、掘进机与断面岩层耦合作用机理、突发事件风险识别模型、自学习健康管理系统4项拟解决的科学问题。通过多传感器信息融合技术,研究掘进系统截割单元及临时支护单元的控制方法,分析多源信息分析处理及优化策略,以自动截割系统和超前临时支架移架系统为例,阐明了多传感器信息融合的运行机制,提出多工序协同控制技术难点及实现这一目标需要解决的2个关键点。 | 毛君 董钰峰 卢进南 李玉岐 张鸿宇 谢苗 吴霞 刘治翔 王贺 田博 | 2021 | 煤炭学报2021，46，7： | 12 |
| 8 | 张家峁煤矿智能化建设与实践显示文摘煤矿智能化建设是实现煤矿高质量发展和煤炭生产技术革命的重要途径,张家峁煤矿智能化建设以“运营一大脑、矿山一张网,数据一片云,资源一视图”和八大应用系统为核心,应用云计算、物联网、大数据等为代表的新一代信息技术与传统煤炭行业技术融合创新,构建结构合理、功能完整、安全稳定、管控有效、服务全面的智慧运行体系,形成覆盖生产、生活、办公、服务各个环节的安全、智能、高效、绿色煤矿综合生态圈,实现自上而下、功能完整、数据互联、协同运行的智能运行体系。张家峁煤矿智能化建设实践表明,新一代信息技术与传统煤炭行业技术融合创新,可实现产业赋能升级,推动煤炭行业高质量发展。 | 任怀伟 薛忠新 巩师鑫 王峰 张德生 侯刚 | 2020 | 中国煤炭2020，46，12： | 11 |
| 9 | 煤矿智能化掘进关键技术研究显示文摘介绍了近年来煤矿巷道掘进主要技术(悬臂式掘进机综掘技术、连续采煤机掘进技术及掘锚一体化掘进技术)的研究成果,分析了这3种主要巷道掘进技术在我国的适用性及推广价值,指出:(1)悬臂式掘进机综掘技术仅能“前掘后锚”,掘进与支护的过程不能同时进行,限制了掘进效率。(2)连续采煤机掘进技术仅可在近水平煤层条件下进行,且对顶板的稳定程度有一定要求,适用性不强。(3)掘锚一体化掘进技术仅适用于巷道断面大的单巷快速掘进,所用到的掘锚一体机机身大且价格昂贵,并对所掘进巷道的底板稳定性有一定的要求。相比连续采煤机掘进技术,掘锚一体化掘进技术在我国有较好的应用前景。将原有掘进机的掘进功能拓展为掘进兼支护的功能,这对掘锚一体化掘进技术的研究与普及可起到推动作用。分析了近年来煤矿巷道机器人化智能掘进技术中智能截割、远程智能监控、智能协同控制3个方面的研究成果,得出:(1)智能截割技术主要集中在对煤岩自适应识别方面的研究。(2)远程智能监控技术已从远程实时监测向远程可视化监控方向发展,虚拟仿真技术的发展将井下掘进巷道的情况可视化地展现在地面,并将控制信号反馈到掘进工作面来对掘进工作面掘进机组进行远程同步控制,成为当前巷道掘进远程监控智能化的重要标志。(3)目前针对智能协同控制技术的研究较少。探讨了煤矿巷道掘进智能化的发展方向:加强掘进设备集成协同化、设备模块化组合、5G矿用无线网络设备、掘进远程智能监控系统及难掘慢掘巷道掘进工程等方面的研究。 | 李飞 张林 尚宇琦 孔德中 王玉亮 陈龙 张枝伟 | 2023 | 工矿自动化2023，49，4： | 8 |
| 10 | 基于数字孪生的煤矿掘进机器人纠偏控制研究显示文摘针对复杂巷道环境下掘进机器人自主纠偏控制难题,通过分析掘进机器人偏移原因,明确了掘进机器人纠偏控制功能需求,提出了一种基于数字孪生的煤矿掘进机器人纠偏控制系统,介绍了系统组成;以掘进机器人对中纠偏为例,分析了系统纠偏控制机理,提出了基于双目视觉图像信息的掘进机器人纠偏控制方法,以双目视觉检测的巷道图像为基础数据,通过提取巷道图像特征及分析巷道坐标系与掘进机器人坐标系关系,解算出掘进机器人相对于巷道空间的位姿参数,根据解算结果对掘进机器人进行纠偏控制;构建了掘进机器人及巷道数字模型和定位定向参数数据库,通过虚实映射关系,实现了掘进机器人虚拟远程纠偏控制。实验结果表明,基于数字孪生的煤矿掘进机器人纠偏控制系统在不同工况下均可有效补偿掘进机器人偏航角和偏移距离,纠偏过程可实时显示在监测监控界面,且纠偏路径规划仿真结果与实际工况一致。 | 薛旭升 任众孚 毛清华 张旭辉 马宏伟 王悦 | 2022 | 工矿自动化2022，48，1： | 8 |
| 11 | 随掘地震超前探测掘进机震源信号的复合干涉处理研究显示文摘基于掘进机震源的随掘地震超前探测技术是实现巷道智能化掘进的关键地质保障技术之一,为了解决掘进机震源信号脉冲化处理的难题,提出一种基于复合干涉处理的脉冲化新算法。利用基于最佳维纳滤波约束的脉冲反褶积对掘进机震源信号进行压缩,去除多峰值脉冲干扰,解决相关分析无法有效进行脉冲化处理的问题。研究结果表明:复合干涉算法更适用于掘进机震源信号的脉冲化处理,算法鲁棒性更高;经过复合干涉算法处理下的随掘地震超前探测能够有效指导掘进生产,可为巷道掘进智能化发展提供支撑。 | 李圣林 张平松 姬广忠 郭立全 | 2022 | 采矿与安全工程学报2022，39，2： | 8 |
| 12 | 液压支架支护状态感知与数据处理技术显示文摘液压支架支护状态感知与数据处理是实现液压支架自适应支护及顶板灾害超前预测预警的关键,但现有技术主要是对液压支架初撑力、循环末阻力等进行统计分析,存在感知信息不充分、数据挖掘不深入、预测预警不精准等问题。分析了采动应力与顶板断裂、液压支架载荷变化之间的关系,阐述了顶板岩层断裂失稳过程的“五阶段”观点及液压支架合理工作阻力确定的“双因素”控制方法;给出了液压支架支护状态特征参量,提出了基于液压支架与围岩耦合关系的液压支架支护状态综合感知技术架构,指出非接触式传感器将是解决群组液压支架支护状态感知不充分等问题的关键;针对液压支架支护状态感知数据维度低、样本数量少、多特征参量关联的特点,提出了基于模板曲线库的液压支架支护状态感知数据分析预测思路,基于采动应力与液压支架支护状态之间的映射关系提出了顶板灾害智能预测平台技术架构,可实现液压支架异常支护工况、顶板灾害的超前预测预警。 | 庞义辉 | 2021 | 工矿自动化2021，47，11： | 7 |
| 13 | 掘进工作面前方煤层底板高程动态预测的试验研究显示文摘快速掘进急需构建掘进前方高精度二维地质模型。以沁水煤田某矿区XY-S工作面为例,基于三维地震解释成果,利用巷道掘进过程中煤层底板高程实测信息,动态刷新三维地震平均速度场,更新掘进前方煤层底板高程,最后对掘进前方预测的精度进行统计分析。结果表明:通过不断利用掘进实测煤层底板高程,刷新平均速度场,更新掘进前方煤层底板地质剖面,掘进前方煤层底板剖面与实际揭露剖面之间误差逐渐越小,实测点前方25 m和50 m范围的煤层底板高程最小绝对误差可达0.2 m和0.45 m。若实测点数据密度大、分布均匀,预测精度将会进一步得到提高,可为快速掘进提供高精度煤层底板导航数据。 | 刘文明 程建远 刘再斌 张泽宇 | 2021 | 煤田地质与勘探2021，49，1： | 5 |
| 14 | 煤矿移动机器人LiDAR/IMU紧耦合SLAM方法显示文摘煤矿井下机器人同步定位与地图构建(SLAM)是当前研究热点,但针对提高激光SLAM在井下复杂条件下精度、鲁棒性的研究仍然不足;传统激光SLAM方法在井下复杂环境下存在累计误差迅速增大、旋转过程鲁棒性差、特征关联错误率高等问题;现有激光−惯性融合的定位建图紧耦合融合机制仍需进一步提高对煤矿井下复杂环境的适应能力。针对上述问题,提出了一种煤矿机器人LiDAR(激光雷达)/IMU(惯性测量单元)紧耦合SLAM方法(LI−SLAM方法)。首先利用IMU观测信息预测点云运动状态并进行有效补偿,减少由于剧烈振动、快速旋转等恶劣运动工况导致的点云畸变;然后提取雷达点云的边线与平面特征,基于点−线和点−面扫描匹配构建激光相对位姿约束,并在向量空间与流形空间解析推导了约束的残差、雅可比矩阵、协方差矩阵构建过程;最后通过构建雷达相对位姿约束因子、IMU预积分约束因子、回环检测约束因子,基于因子图优化方法完成LiDAR/IMU紧耦合,实现井下复杂环境下煤矿移动机器人的定位与地图构建。为了验证LI−SLAM方法在颠簸路面、复杂场景的精度与鲁棒性,基于煤矿轮式移动机器人平台,在野外、地下车库环境下进行了试验,在晋能集团塔山煤矿开展了工业性试验,并与当前最优的激光里程计与建图(LOAM)方法、激光雷达惯性状态估计(LINS)方法、雷达惯性里程计与建图(LIO−mapping)方法进行了对比。在野外颠簸路面的试验结果表明:LI−SLAM方法和LOAM方法的地图一致性最好,与真实路线基本吻合,LI−SLAM方法对旋转有更佳的适应能力,距离误差最小;LIO−mapping方法无法实时运行,在0.5倍速下可以获得完整轨迹,但在初始运动阶段出现了较大程度的方向偏移,初始化过程容易失败;LINS方法由于仅利用了最新的观测信息,在复杂地形下出现了漂移。地下车库环境下的试验结果表明:与LOAM方法、LINS方法、LIO−mapping方法相比,LI−SLAM方法具有较高的建模精度,局部精细化程度更高,运动轨迹更平滑。煤矿井下现场工业性试验结果表明:LI−SLAM方法在各类地形环境中均可以稳定、在线运行,满足鲁棒性、实时性需求;在煤矿移动机器人行驶巷道直线距离为273 m时,分析30组距离结果,平均误差小于15 cm,具有较高的定位和建模精度,基本满足煤矿移动机器人的定位建模精度需求,对于煤矿井下复杂环境下的移动机器人精确定位与地图构建有更好的适用性。 | 李猛钢 胡而已 朱华 | 2022 | 工矿自动化2022，48，12： | 5 |
| 15 | 煤矿智能掘进装备发展现状与关键技术探讨显示文摘智能掘进是煤矿智能化建设的关键组成部分,也是缓解我国煤炭采掘突出问题的重要手段。根据国内外智能掘进研究现状,梳理了影响和制约智能掘进发展面临的主要问题,详细阐述了智能快速掘进装备中智能截割技术、智能导航技术、地图构建技术、远程可视化控制4项关键技术,并对其要点进行了详细介绍。认为,智能掘进整体技术水平还处于初级阶段,智能化程度相对较低,智能掘进成套装备的适应性和可靠性还需检验,需要创新科研组织模式,开展共性关键技术的联合攻关。 | 田臣 覃杰 王强 唐会成 | 2023 | 中国煤炭2023，49，7： | 4 |
| 16 | 神东矿区快速掘进关键技术研究与应用显示文摘随着神东矿区煤炭开采不断向深部开拓延伸,地质条件、开采环境变得越来越复杂,生产接续紧张日渐成为制约矿井稳产高产的突出问题。与此同时,掘进队伍和人员的不断增多,给煤矿安全生产造成了巨大压力。以2019年为例,神东煤炭集团掘进队伍41支,年进尺完成33.6万m。掘进工艺主要以连续采煤机、掘锚机、综掘机工艺为主。 | 罗文 杨俊彩 | 2021 | 智能矿山2021，2，2： | 4 |
| 17 | 煤矿井下巷道掘锚一体化快速掘进技术探讨显示文摘随着科技的进步,煤矿机械化程度相对于先前有了明显提升,导致开采与掘进出现了较为紧张的问题,掘进不能跟上开采进度的问题越来越明显。将巷道掘锚一体化快速掘进技术作为分析对象,对掘锚机辅助设备进行了设计,重点研究了巷道掘锚一体化快速掘进技术要点,从巷道掘进情况来看,整体取得了较好的掘进支护效果,对类似巷道支护有一定借鉴作用。 | 郑建伟 | 2022 | 科学技术创新2022，，28： | 4 |
| 18 | 基于有向线段误匹配剔除的煤矿巷道复杂场景图像拼接方法显示文摘为解决煤矿巷道复杂场景图像特征点误匹配较多和图像拼接过程中易出现的投影失真问题,提出了一种基于有向线段误匹配剔除的煤矿巷道图像拼接方法。首先,使用SIFT(Scale Invariant Feature Transform)算法进行图像特征提取与匹配,得到粗匹配点对;然后构造相邻图像粗匹配点对有向线段模型,利用线段的方向和长度属性对误匹配点对进行一次剔除;接下来建立各自图像之内的特征点有向线段模型及其方向标签,再对相邻图像对应有向线段进行方向匹配,并通过概率统计模型对误匹配点对进行二次剔除,得到最终的精匹配点对;最后,建立图像网格模型,利用AANAP(Adaptive As-Natural-As-Possible)算法对齐拼接图像,并使用加权平均法融合图像,完成图像拼接。在煤矿巷道图像和4组公共数据集上进行特征匹配和图像拼接试验,该算法较RANSAC(RANdom SAmple Consensus)算法实时性更好,匹配点精度更高;并且对应的煤矿巷道图像拼接的配准精度更高,得到的全景拼接图观感自然度更好。试验结果表明,该算法对于煤矿巷道复杂场景具有较高拼接精度和较好的拼接效果,同时具有较好的鲁棒性和有效性。 | 程健 闫鹏鹏 郁华森 史梦阳 肖洪飞 | 2022 | 煤炭科学技术2022，50，9： | 4 |
| 19 | 巷道火灾密闭过程烟气温度预测的GA-SVM模型显示文摘为了实现矿井巷道发生火灾时对灾变区域的快速封堵隔离和有效控制,避免火灾应急处置过程中有毒害烟气和高温蔓延对作业人员造成威胁,本文采用实验测试和数值分析相结合的方法分析火灾密闭过程烟气温度.通过建立相似比为1∶10的缩尺寸巷道火灾灾变特性测试实验台,对12.65,18.97,24.30 kW三种火源功率下,模拟巷道进风侧封堵比率分别为0,25%,50%,75%,100%的五种实验条件下的顶棚烟气蔓延及温度变化特性进行测试;基于实验测试过程中O_(2),CO,CO_(2)与烟气温度之间的核密度关系,建立了遗传算法优化支持向量机的(GA-SVM)温度预测模型,对巷道火灾烟气温度进行了预测.结果表明:火灾烟气与气体产物之间存在明显非线性映射关系,不能通过简单的线性模型表征,根据遗传算法对SVM模型寻优的预测误差分析指标(平均绝对误差EMAE<6.2372℃,平均绝对百分误差EMAPE<6.7234%,均方根误差ERMSE<9.1173,确定系数R2=0.9417),表明GA-SVM模型预测精度高、泛化能力强,能够得到烟气温度和CO,O_(2),CO_(2)之间的关系,并准确预测不同位置点的温度. | 马砺 张鹏宇 郭睿智 魏高明 邹立 魏泽 | 2021 | 中国矿业大学学报2021，50，4： | 4 |
| 20 | 交替测量式掘进机定位系统误差建模与分析显示文摘交替测量式掘进机定位技术在多次交替测量过程中会产生累计测量误差,从而影响掘进机定位精度。目前主要围绕单次测量误差产生原因、误差分布规律及误差减小方法展开研究,未有针对多次交替测量误差分布规律的研究成果。通过分析交替测量式掘进机定位系统工作原理及定位过程,构建了掘进机定位误差模型。采用作图法验证误差模型的正确性,结果表明作图法与误差模型得到的定位误差基本一致,二者仅存在10^(-3)数量级误差。通过误差模型研究了角度测量误差、测距误差、推移步长及掘进机与测量平台间距对掘进机定位误差的影响,结果表明:角度测量误差越大,定位误差曲线的曲率越大,即误差增大越快,且Y_(T)轴定位误差增大速度远大于X_(T)轴;测距误差对X_(T)轴定位误差影响较大,测距误差越小,初始X_(T)轴定位误差越小,但误差变化速度不受影响;随着推移步长增大,Y_(T)轴定位误差曲线曲率增大,即Y_(T)轴定位误差增大速度加快;掘进机与测量平台间距和推移步长对掘进机定位误差的影响基本是等效的。采用正交试验方法分析了各因素对掘进机定位误差的影响程度,结果表明:测距误差对X_(T)轴定位误差影响最大,其次为角度测量误差,推移步长和掘进机与测量平台间距影响最小且二者影响程度一致;角度测量误差对Y_(T)轴定位误差影响最大,其次为推移步长和掘进机与测量平台间距且二者影响程度一致,测距误差影响最小。通过极差分析方法得到了降低定位误差的最优参数组合。 | 李志海 刘治翔 谢苗 李玉岐 王帅 | 2022 | 工矿自动化2022，48，1： | 3 |
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