工矿自动化

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何桥

<摘要>(8)

摘要:
针对矿井各灾害监测预警系统，以及与透明地质系统独成系统，存在数据割裂、信息不一致、协同管控难，灾害综合管控平台数字化决策支撑不足等问题，从数据融合采集、井巷工程参数化建模、轻量级WebGL的地质体三维可视化等方面，构建了统一时空坐标系下基于透明地质的灾害监测预警数字底座；并从“透明地质——井巷工程——工作面”空间线和“瓦斯、水、火、矿压、智能通风”业务线，两条主线，设计并实现了“隐蔽致灾因素——安全监测——灾害预警——灾害仿真——避灾路径规划——协同控制”灾害全链路可视化管控。现场应用表明该平台实现了打通了“透明地质——监测预警——应急处置”数据链，实现了基于统一数字底座的瓦斯、水害、火灾、矿压、粉尘、智能通风等系统监测、预警有机融合、地质体模型渲染，为开展融合透明地质的灾害预警提供了支撑，形成了矿井数字化防灾新途径。

基于模糊PID临时支架自适应控制的研究分析

李峰(通讯作者)

<摘要>(6)

摘要:
井下掘进时扰动较大以及临时支护智能化失调，导致自移式临时支架无法根据综掘巷道开采时所产生的围岩变化对顶板进行有效的控制，极为严重的影响了矿下工人的人身安全。针对巷道掘进过程中临时支架与顶板适应性差的现象，介绍了一种基于模糊PID控制的自适应临时支架，分析了该支架的自适应液压控制系统，通过液压系统三大方程联合得到模糊PID控制的目标函数。借助Simulink建立自适应控制系统模型，基于MATLAB仿真平台使用传统PID 控制方法和模糊自适应PID 控制对该系统进行仿真模拟实验，仿真研究了临时支架自适应控制系统，经模拟试验后显示，使用模糊自适应PID控制器系统，可弥补了常规PID控制器的不足之处，与传统 PID 控制相比，采用模糊PID 控制，支架自适应控制系统趋于平稳大约需要0.12s，缩短了23倍，并且较好的与顶板的围岩压力相适应，证明了模糊PID控制能够很好的使临时支架实现自适应效果并且其压力跟踪效果比传统 PID 控制好。

基于海量行程数据的工作面直线度智能调控决策技术研究

孙岩, 付翔, 王然风(通讯作者), 贾一帆, 张智星

<摘要>(8)

摘要:
直线度调控是保障采煤工作面稳定、高效推进的关键技术之一，目前智采工作面大多通过惯导测量采煤机行走轨迹进行直线度调控，但惯导系统存在价格昂贵易损、维护难度高等问题，易影响采煤正常生产效率。而采煤系统安装的大量行程、压力等常规传感器和电液控产生的海量检测和操作数据蕴含了工作面直线度调控决策信息，因此本文提出利用海量行程等常规数据的挖掘建模技术，实现工作面直线度智能调控决策。首先利用数据清洗与平滑滤波等技术对液压支架行程数据进行处理，结合压力数据与采煤机位置数据计算出工作面刮板输送机推进距离和人工调控距离，组成直线度分析矩阵。然后利用大数据挖掘技术结合实际生产情况对直线度分析矩阵进行数据分析，明确工作面最小推溜单元，形成工作面直线度调控决策特征矩阵。通过机器学习的分类算法构建直线度调控决策模型，随机森林算法的准确率91.41%优于其他分类算法。利用互联网技术开发系统应用web页面，并部署在生产现场正常运行30d，预测结果采纳率81.4%，取得了良好的效果。充分利用了采煤工作面产生的海量生产数据，同时减轻了智采工作面工人的劳动强度。

通风方式影响下沿空留巷采空区漏风规律及自燃危险性研究

郭军, 王磊(通讯作者), 杜文涛, 刘荫, 陈昌明, 张科峰, 李岱霖

<摘要>(8)

摘要:
沿空留巷技术的推广有效缓解了我国煤炭采掘接续紧张的局面，但受遗煤、裂隙、漏风等多因素影响，沿空留巷综采复合采空区气体运移规律及危险区域难以精准掌握。为此，本文以甘肃某矿8521工作面为工程背景，利用Fluent软件构建沿空留巷采空区复合场数值模型，结合采空区现场观测数据对比验证了数值模型的可靠性；分析了采动影响下采空区三维孔隙率的分布规律，确定了一进两回（“Y”通风）、两进一回（“Y”通风、“W”通风）三种通风条件下采空区漏风流场、关键漏风位置和氧浓度的分布特征；划分了综采复合采空区煤自燃危险区域；综合对比分析了各通风条件下采空区复合场时空分布特征，确定适用于该工作面的最优通风方式。研究结果表明：沿空侧支护良好条件下采空区孔隙率呈“O”型分布，边缘高中部低并逐步向采空区收缩；相较于两种“Y”型通风，“W”型通风条件下关键漏风区域为采空区浅部小范围内，漏风速率为0.5-1m/s；“W”型氧化升温带占比为38.1％，呈“√”分布，煤自燃危险区域主要分布于临近巷道开口段采空区浅部70m；8521采空区关键危险区域为沿空留巷与工作面交接位置及工作面下隅角巷道侧帮。研究成果对沿空留巷采空区漏风和煤自燃协同防治具有重要的研究价值。

基于DTW-Hilbert与改进K-means的谐振接地系统故障选线方法

张昭喜, 张宏乐, 黄衍法, 陈兴翔, 贾海成, 袁朋生

<摘要>(7)

摘要:
由于消弧线圈、过渡电阻、环境噪声等因素的影响，谐振接地系统故障信号特征微弱，且基于单一判据构成的选线方法难以保证选线结果的可靠性。为此，本文提出了一种融合动态时间弯曲距离算法（DTW）与Hilbert包络能量的谐振接地系统故障选线方法。首先采用DTW距离算法定量刻画各线路电流序列之间的波形相似程度，之后为避免单一判据可能存在的选线盲区，引入Hilbert包络能量衡量暂态零序电流信号中的高频分量幅值，再后为增强所提选线方法的数据处理能力与效率，采用改进K-means聚类算法对故障特征数据集进行分类处理，最后在PSCAD/EMTDC中搭建了10kV配网仿真模型，对所提方法的可行性与准确性进行了验证。

小型化双向波束矿用定位终端天线设计

李烨, 金业勇

<摘要>(7)

摘要:
针对煤矿井下超宽带（Ultra Wide Band，UWB）人员精确定位无线终端设备，设计了一种小型化双向波束天线。通过布置两个间距为λ/4的U形单极子天线并在金属地板上引入U形缝隙结构，在保证整体结构紧凑的同时实现了双向边射波束辐射特性。天线整体尺寸为0.3×0.3×0.01λ3。仿真和实测结果表明：天线的-10dB带宽为1GHz(3.6GHz~4.6GHz)，可有效覆盖当前煤矿井下UWB人员精确定位系统的工作频段(3.7~4.2GHz)。在3.6GHz~4.6GHz频段内，天线的峰值增益为2.2~2.5dBi，具有良好的幅频响应。该天线适用于各类矿用UWB小型化的精确定位终端设备。

带式输送机开关磁阻电机半直驱系统DITC控制策略

刘鹏, 张磊, 鲍久圣(通讯作者)

<摘要>(0)

摘要:
针对带式输送机传统异步电机驱动存在的传动效率低、故障率高，永磁电机驱动存在的制造成本高与退磁风险，以及开关磁阻电机驱动存在的低速转矩脉动大等问题，为提高大功率开关磁阻电机的控制精度，降低转矩脉动，以平煤集团某矿井下带式输送机为研究对象，创新提出了一种基于BP神经网络非线性模型的开关磁阻半直驱系统直接瞬时转矩控制（DITC）策略。首先，创新设计了一种带式输送机2x400kW开关磁阻半直驱系统，利用BP神经网络建立了开关磁阻电机的转矩与磁链的高精度预测模型；接着结合开关磁阻电机在换相区转矩变化规律与PWM控制思想，提出了一种改进型DITC控制策略，以转矩误差作为输入量，在转矩误差阈值内对相电流进行PWM控制，以提高电机运行平顺性；最后，面向带式输送机井下运输工况，进行了空载和变负载工况仿真试验，结果表明：改进型DITC控制策略能提高开关磁阻半直驱系统的动态响应性，在多种载荷下均可有效降低18.7%~39.1%的转矩脉动，提高了带式输送机运行的稳定性，可为开关磁阻半直驱系统在带式输送机上的应用提供参考。

不同风速下连采掘进面截割尘源粉尘运移规律研究

黄超, 唐明云(通讯作者), 王乐乐, 蔡建国, 袁雅楠

<摘要>(17)

摘要:
掌握连采掘进面截割尘源粉尘运移规律对粉尘防治起着重要作用，本文以陕西红柳林煤矿15218连采掘进面为研究对象，使用Solidworks构建了连采掘进面物理模型，基于欧拉-拉格朗日方法，使用CFD软件对该矿井连采掘进面不同风速下的粉尘运移规律进行数值模拟研究。研究结果表明：模拟粉尘浓度与现场实测结果基本吻合，粉尘的运移主要受冲击射流区的影响向回风侧运移，主要分布于回风侧连采机截割滚筒下方的三角区域及连采机机身、梭车车身区域，涡流区内粉尘富集较少，浓度较低。在人体1.5m呼吸高度截面，高浓度粉尘云团面积随风速增加逐渐减小，而且减小幅度逐渐降低。粉尘浓度沿巷道走向呈波浪起伏变化规律，风速提升对高浓度粉尘区域的排尘效果较好。微尘、细尘和粗尘的数量随风速增加呈现升高-降低-升高-降低变化，1.6m/s时分布最少，各粒径粉尘的占比分别为15%、42%、43%，随风速变化占比比较稳定。综合分析得到工作面1.6m/s的最优排尘风速，给出了该风速下的控降尘建议。研究结果可为连采掘进面粉尘治理提供一定的指导。

高压气体致裂煤岩孔壁应变响应特征研究

孔子幸, 马衍坤

<摘要>(9)

摘要:
为了探寻高压气体致裂煤岩体过程中裂纹和与应变之间的关系，利用高压气体冲击致裂煤岩体真三轴试验系统，开展了五种冲击角度（0°、30°、45°、60°和90°）高压气体致裂试验，研究了气体致裂过程中煤岩体裂缝形态、气压曲线与孔壁应变响应特征。结果表明：（1）随着角度的增加，煤岩体裂缝形态呈现先复杂后单一的分布特征；（2）致裂过程中气压曲线呈现气压上升、气压陡降、压力聚集、压力稳定释放4个阶段；（3）孔壁应变监测结果表明，孔壁应变数据主要由拉应变组成，曲线出现两个明显的峰值，应变第一峰值会在气压曲线达到峰值0.1s后出现并伴随着主裂纹的产生，而应变第二峰值常伴随着主裂纹的衍生与扩展；（4）当冲击角度为45°时，试件内部容易萌生复杂裂纹网络，致裂效果最佳。结论对高压煤岩致裂工程泄压增透效果具有一定的指导意义。

基于DeepLab v3+的综放工作面含矸率识别研究

王志峰, 王家臣(通讯作者), 李良晖, 安博超

<摘要>(10)

摘要:
含矸率的精准识别是实现智能放煤的主要技术瓶颈。本文以某矿工作面为工程背景，综合运用现场调研、数值计算、室内实验等方法，构建了煤矸堆积体图像数据集，训练了DeepLab v3+语义分割网络模型，并基于三维重建块体进行了放煤过程数值模拟，研究了不同顶煤厚度条件下的刮板输送机上煤矸堆积体的投影面积含矸率和体积含矸率的量化关系，建立了煤流的体积含矸率预测模型。结果表明，DeepLab v3+模型的准确率为97.68%，能满足煤矸堆积体投影面积含矸率的精准快速识别；体积含矸率预测模型的决定系数R2为0.9828，预测效果较好。

基于GAT-Informer的采空区煤自燃温度预测模型

贾澎涛, 张杰, 郭风景

<摘要>(10)

摘要:
针对工作面采空区煤自燃温度预测精度不高的问题，在有效提取煤自燃监测数据时空特征的基础上，提出了一种基于图注意力网络(GAT)和Informer模型的采空区煤自燃温度预测模型(GAT-Informer)。首先使用随机森林回归方法和Savitzky-Golay滤波器对煤自燃监测数据中的异常值和噪声进行预处理。其次，基于历史监测数据，采用GAT模块提取各监测点间的空间特征；采用Informer捕获数据之间的时间特征；最后，在融合时空特征的基础上对煤温进行预测。实验结果表明，基于GAT-Informer的煤自燃温度预测模型在多测点监测数据上的预测结果要优于单一的RNN，LSTM，GRU和Informer预测模型，在6个监测点位上，MSE分别平均降低了15.70%、22.15%、25.46%、36.48%，MAE分别平均降低了16.00%、14.58%、20.29%、26.26%，表明GAT-Informer模型能有效提高煤温预测精度、预防采空区煤自燃带来的灾害，对煤矿的安全生产具有重要的现实意义。

双悬臂截割机器人相对动力学建模与力位混合控制研究

刘鹏, 周昊晨, 马宏伟, 曹现刚, 张旭辉, 段学超, 毛清华, 田海波, 薛旭升, 王川伟

<摘要>(8)

摘要:
随着我国矿山开采规模的扩大，传统单臂掘进机在截割大尺寸断面时，掘进和支护工作在时间上连续，但是在空间上分离，这导致单臂掘进机需要频繁移机以完成大断面截割，最终导致大断面无法一次成形，工序复杂。为解决单臂掘进机在大断面成形时效率低下的难题，本文提出了双悬臂截割机器人系统，并设计了一种基于机器人相对动力学模型的力位混合控制系统。首先，对双悬臂截割机器人进行运动学和动力学建模，将机器人的相对雅可比矩阵与虚位移与虚功原理相结合，推导出机器人的相对动力学模型，通过单一变量实现同时描述机器人双臂的运动状态，将机器人两臂独立的动力学模型整合为一个整体；其次，基于机器人的相对动力学模型，设计了闭环的相对力位置混合控制系统，并利用李雅普诺夫准则证明了控制系统的稳定性；最后，对相对力位混合控制系统进行仿真。结果表明，该相对力位置混合控制系统能够完成对期望相对位置和期望相对力的同步跟踪，两末端截割头对期望位置跟踪的绝对误差为0.3132m，均方根误差为0.1447m，由此实现双臂对煤岩的截割，对双悬臂截割机器人的建模及控制研究具有一定参考价值。

基于增强网格网络的井下尘雾图像清晰化算法

谷亚楠, 李晴, 刘晨晨, 张富凯(通讯作者)

<摘要>(35)

摘要:
由于煤矿井下环境复杂，导致监控设备采集到的图像受煤尘、水雾影响出现模糊退化现象，目前的图像清晰化算法对井下尘雾图像的处理大多存在图像偏暗、细节丢失和过度增强等问题。针对上述问题，本文提出一种基于增强网格网络的井下尘雾图像清晰化算法，该算法由前处理模块、主干模块和图像输出模块三部分组成。首先，尘雾图像经前处理模块生成一组特征图作为主干模块的输入，而后特征图经主干网格网络进行基于注意力的多尺度变换，以充分提取图像不同尺度的特征，最后图像输出模块将融合的特征信息进行处理，输出清晰化图像。训练过程中先运用现有合成数据集对网络进行初步训练，再加入井下自建数据集对网络进行二次训练。实验结果表明，相较于暗通道先验算法等6种有代表性的清晰化算法，本文算法在主客观评价方面都有不同程度的提高，表明本文算法能够有效提升井下尘雾图像的清晰度和可视化效果。

综掘巷道气幕控尘参数对粉尘污染的影响

李昌杰, 辛创业, 王昊

<摘要>(24)

摘要:
综掘工作面割煤过程产尘是煤矿井下重要的粉尘污染源，对作业人员生命健康和矿井安全生产造成威胁。为掌握气幕控尘参数对综掘工作面粉尘污染的影响，对不同径向分风流量和负压控尘流量条件下的风流场演变和粉尘场扩散开展了数值模拟研究。结果表明：径向分风流量主要影响轴向射流场的卷吸效应，负压控尘流量主要影响工作面的负压强度，径向分风流量及负压控尘流量越大，巷道压、抽风侧风流流量及风速分布越均匀，流场整体转变为指向工作面的轴向，粉尘扩散距离随之减小，掘进司机处粉尘质量浓度随之降低，拟合获得粉尘扩散距离和掘进司机处粉尘质量浓度与径向分风流量比例和负压控尘流量比例间的数学关系。在此基础上，确定综掘工作面气幕控尘优化参数：径向分风流量为288m3/min，负压控尘流量为426m3/min。经现场实测，结果显示应用优化参数后，掘进司机处降尘率达93.5%，人员作业环境得到明显改善。

SLAM技术及其在矿山无人驾驶领域的研究现状与发展趋势

崔邵云, 鲍久圣(通讯作者)

<摘要>(47)

摘要:
近年来，我国有关部门多次发布推进煤矿智能化建设的政策文件，要求将智能化技术与煤炭产业融合。无人驾驶作为当下热门的智能化技术，已被认为是煤矿智能化建设的重要手段。无人驾驶包括环境感知、定位建图、规划决策、自动控制等几大环节，其中，定位建图是各环节的前提与基础。SLAM是目前主流的定位建图技术，已针对地面、室内环境进行多年研究，并在多领域得到应用；但目前针对矿山复杂环境的研究尚处于起始阶段，具有广阔的发展前景。为推动SLAM技术在矿山无人驾驶领域的发展，对SLAM技术原理、成熟SLAM方案、现阶段矿山SLAM研究现状、未来矿山SLAM发展趋势进行了探讨。首先，明确了SLAM技术原理及框架；之后，由于SLAM技术在矿山无人驾驶领域的研究应用可借鉴地面成熟的技术方案，调研了目前地面具有代表性的SLAM方案，并根据所使用传感器，从视觉、激光以及多传感器融合三方面对其进行归类、分析与总结，得出了“多传感器融合是优化SLAM技术的重要手段”结论；接着，探究了现阶段矿山SLAM技术的研究现状，分析了视觉、激光、多传感器融合三种SLAM方案在井工煤矿、露天矿山的适用性与研究价值，得出了“多传感器融合SLAM是井工煤矿领域的最佳研究方案”、“SLAM技术在露天矿山领域研究价值不高”结论；最后基于前文分析，结合人工智能以及硬件发展趋势，提出矿山无人驾驶领域SLAM技术未来应向多传感器融合、固态化、智能化方向发展。

基于改进卡尔曼滤波算法和状态观测器的井下岔路口信号闭锁控制

汪学明(通讯作者), 黄竞智, 宋传智, 吴代丰

<摘要>(18)

摘要:
在矿山井下斜坡道运输过程中，由于路况不良和线路复杂，常出现管控薄弱、错车困难、堵车、顶牛等问题，严重影响了井下运输安全和工作效率。本文针对这些问题，提出并分析了基于UWB精确定位技术的井下斜坡道运输交通管控系统的控制原理。然而，由于UWB定位技术的动态精度不足以及车辆定位卡采样间隔长和数据丢失等问题，传统闭锁控制的效果较差。为了解决这些问题，本文提出了一种结合强跟踪自适应卡尔曼滤波与到位时间预测的算法，并设计了状态观测器以评估改后控制性能和效果。实验结果表明，经过算法改良后，系统的动态与静态位置误差分别提高25.67%和27.19%；速度动态与静态误差分别提高25.28%和34.73%，信号灯门限逻辑的响应时间更快，闭锁有效率达到99.5%，显著提升了井下斜坡道运输交通管控系统的实时性和控制可靠性。

改进康达效应的综掘面除尘系统参数智能调控

刘丹丹, 沈琪翔(通讯作者), 王威廉, 郭胜均, 汪春梅, 贺平

<摘要>(16)

摘要:
煤炭工业作为我国的支柱产业，为国民经济的发展做出了突出贡献。然而，煤矿开采过程中产生的粉尘污染问题严重影响了井下工作人员的健康和生产安全。为了解决这一问题，基于康达效应对传统的长压短抽式通风除尘系统进行了改进，并通过卷积神经网络对改进后的系统进行智能参数优化。通过有限元建模仿真与对改进康达效应通风除尘系统进行参数优化与验证，结果表明，改进后的除尘系统在压抽比2:3时达到最好的除尘效果，且相较于相同风压比下的长压短抽式通风除尘系统，改进后的系统在司机处及下风侧处平面下的平均粉尘浓度分别降低了5.56%和55.41%。通过搭建等比例缩小的改进康达效应通风除尘系统实验平台收集除尘调控参数，进一步利用神经网络模型对不同除尘调控参数下的粉尘浓度进行预测从而实现参数智能优化，实现了不同初始粉尘浓度最佳除尘效果调控参数的预测与验证。得出改进康达效应的综掘面同分除尘系统在初始粉尘浓度为900 mg·m-3下使用第6组调控方案时除尘效率最高、司机处和下风侧处的粉尘浓度分别下降了80.35%和87.42%。结果表明改进康达效应的综掘面通风除尘系统通过卷积神经网络智能参数调控后具有较高的除尘效率。

基于POD与机器学习的综掘面流场快速预测算法

金兵

<摘要>(18)

摘要:
为解决综掘面降尘措施难以合理利用的问题，本文提出了一种基于本征正交分解(POD)与机器学习的综掘面流场快速预测算法，该算法首先利用POD将多种工况下风流场数据或粉尘浓度数据进行降维，得到流场工况的基函数模态与模态系数，通过机器学习方法预测不同工况下占总能量达到90%以上的模态系数，从而对未知工况的模态系数进行预测，利用预测得到的模态系数与基函数模态进行重构便可得到未知工况的风流场数据或粉尘浓度场。通过对比得到支持向量机模型对模态系数的预测能力优于其他模型。通过综掘面300种工况下的数值模拟结果作为数据样本，使用支持向量机模型对风流场与粉尘浓度场进行预测仅需数值模拟花费时间的1/816，且对比60种工况下的预测结果与数值模拟结果可知：各网格的风流速度相对误差为0.36m/s，粉尘浓度相对误差为86.24mg/m3。

工作面液压支架丢架状态视觉自动检测方法

滕贷宇, 南柄飞

<摘要>(6)

摘要:
受采场地质条件，工作面液压动力，以及自动跟机系统等复杂因素影响，液压支架在自动跟机移架过程中通常出现部分支架丢架异常状况。单纯依靠人工监测、手动补架移架恢复，严重影响工作面自动跟机效率。针对上述问题，本文提出了一种工作面液压支架丢架状态自动检测方法，通过非接触视觉感知方法实时感知液压支架丢架异常状态。该方法首先利用YOLOv8语义分割网络完成工作面关键目标区域动态实时划分，准确获取液压支架底座及推杆的轮廓信息与定位信息；然后通过分析不同液压支架底座及推杆的定位信息与相对位置关系，自动检测识别监控视频图像中液压支架支架号，同时提取相邻液压支架最小底座区域局部图像；最后针对提取的底座局部图像利用融合多尺度特征信息的ResNet50卷积网络进行特征提取，结合支架号自动检测识别信息实现液压支架丢架异常状态可靠自动检测识别。实验结果表明：工作面液压支架丢架异常状态平均检测准确率达99.17%，处理速度为27.8帧/秒。同时，将本文所提液压支架丢架异常自动检测算法模型应用于采煤工作面AI视频监控系统，效果良好，满足工程化实时性与可靠性需求。

峻德井田断裂构造的分形特征及对冲击地压的控制作用

兰天伟, 王顺翔, 张满仓, 李柱, 吴国强, 房平, 路凯翔, 刘永豪, 唐小富

<摘要>(0)

摘要:
为研究鹤岗煤田南部矿区峻德井田断裂构造对冲击地压的控制作用，基于地质动力区划法、层次分析法和脆弱性指数法。以峻德煤矿17煤层为研究对象，运用分形理论，对Ⅰ~Ⅴ级断块进行了分形计算和特征分析。针对峻德煤矿17煤层冲击地压严重性，划分17煤层构造应力分区，分析断裂构造分形维数与构造应力状态、冲击地压之间的相关关系。结果表明：从整体分维角度看，峻德井田的Ⅴ级断块具有统计自相似性和空间几何分形特征；断裂的整体分形维数为1.2714，其中NE向断裂分形维数为1.0964，NW向断裂分形维数为1.1236，表明了NW向断裂对峻德煤矿的冲击地压起控制作用，而NE向断裂对冲击地压具有重要的影响。运用层次分析法确定各影响因素的权重，结合GIS软件对其进行归一化处理，并进行叠加，将研究区划分为四个区域，以往的冲击地压事故多发生在危险区，与实际情况相符。该研究方法为冲击地压灾害防治提供科学依据。

矿用钢丝绳双源磁回路结构设计与仿真分析

周坪, 王士豪, 周公博, 赵天驰, 李煊瀚, 闫晓东

<摘要>(46)

摘要:
针对矿用钢丝绳损伤电磁检测方法对于局部损伤检测性能的不足，提出了协同主磁通与漏磁的双源磁检测方法，开展了矿用钢丝绳双源磁回路结构设计与仿真分析。首先，提出了双源磁检测环形筒状励磁回路和独立分离励磁回路方案，基于有限元仿真分别验证了两种方案的可行性，明确了以独立分离回路作为磁回路的基本结构；其次，研究了衔铁回路个数、衔铁长度、高度等参数对磁化效果的影响，基于所得规律确定了结构参数，并探明了永磁铁牌号、长度、厚度、提离值等参数对磁化效果的影响，以确保高效利用磁能；最后，为探究桥路结构参数对桥路磁通密度分布的影响规律，采用控制变量法明确了磁桥路提离值、厚度、空气间隙对桥路磁通检测的影响。通过双源磁回路结构设计与仿真分析，为实际应用中矿用钢丝绳新型电磁检测探头设计、检测系统设计和信号反演等提供了依据。

融合简化可视图和A*的无轨胶轮车全局路径规划方法研究

张传伟, 芦思颜(通讯作者), 秦沛霖, 周睿, 赵瑞祺, 杨佳佳, 张天乐, 赵聪

<摘要>(34)

摘要:
针对井下巷道通常具有狭窄、弯曲以及未知障碍物等因素增加了路径规划难度和计算时间的问题，本文提出了一种融合简化可视图和A*的全局路径规划方法 DVGA*。在构建真实环境的点云地图基础上，动态生成可视图并使用A*算法评价函数选择最优节点在表中扩展并删除其他节点，循环此过程直到表中出现终点，结合路径平滑算法删除无用的中间节点，本算法相较传统A*算法能够确保规划路径简洁和高效，提高了矿用车辆到达目标点的效率。仿真结果表明本文算法相较于CVGA*、SVG-A*和SVGCA*构建可视图耗时和路径规划用时均为最短，显著提升了路径规划的时间和效率；模拟巷道实验结果表明本文算法规划的路径更加平滑，路径规划出的平均长度分别缩短了10.79 % ，6.26% 和2.86% ，算法规划的时间分别减少了38.18% ，24.69%和16.05% ,规划成功率明显提升，在搜索时间和路径成型上均表现优异。

一种煤矿井下应急逃生最优路径动态规划方法设计

卢国菊(通讯作者), 史文芳

<摘要>(46)

摘要:
煤矿井下环境复杂多变，在动态规划中需要考虑不确定因素，经典Dijkstra算法在求解过程中，需要单独考虑矿井下存在的多出口、人群拥挤以及次生灾害等影响路径规划效果的关键因素，缺少要素之间的关联过程，存在空间复杂度高，中间节点无序随机存储等问题，为此提出一种煤矿井下应急逃生最优路径动态规划方法。定义煤矿井下网络模型各个要素之间的拓扑关系，确定煤矿井下三维巷道网络模型中边权重的计算指标，结合动态综合权重，组建煤矿井下应急逃生最优路径动态规划模型。将Dijkstra算法和蚁群算法（ACO）有效结合，利用Dijkstra—ACO算法对模型求解，确定最优路径动态规划方案。实验结果表明，所提方法可以有效提升煤矿井下应急逃生最优路径动态规划效果，为煤矿井下应急救援提供科学依据。

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