改进YOLOv5s的采煤机滚筒与支架护帮板干涉状态智能识别

针对综采工作面液压支架护帮板处于未收回异常状态导致采煤机滚筒与护帮板干涉问题,提出一种改进YOLOv5s的采煤机滚筒与液压支架护帮板干涉状态智能识别方法。运用课题组前期提出的基于边界约束和非线性上下文正则化的去雾去尘方法对视频图像进行清晰化处理,提高综采工作面监控视频图像质量;对YOLOv5s模型进行改进,通过将YOLOv5s主干网络中的普通卷积Conv替换为分类效果更佳的Ghost卷积,减少了模型的参数数量,提高了模型识别速度,同时引入坐标注意力机制,提高了模型对护帮板和滚筒特征提取能力,从而提高模型识别精确率。运用软非极大值抑制算法(Soft-NMS)的锚框筛选方法,减少因护帮板重叠而发生漏检问题。针对采煤机滚筒与液压支架护帮板干涉状态判定问题,提出液压支架护帮板与采煤机滚筒锚框重合度的判定方法。运用本文改进YOLOv5s模型与YOLOv5s、YOLOv3-tiny模型进行对比分析,结果表明:本文方法与原模型相比的识别精确率提高了约8.1%,GFLOPs降低1.86倍;mAP@.5达到97.2%、平均识别速度为检测时间为5.9 ms。运用本文方法对煤矿实际综采工作面采煤机滚筒与液压支架护帮板视频图像进行干涉状态识别试验验证,结果表明:对采煤机滚筒与液压支架护帮板干涉状态识别准确率为96%。

一种精量播种机的液气复合控制设计研究

以穴盘育苗精密播种机为研究对象,利用液压振动和气动吸附相互结合的方式,设计一种穴盘育苗精密播种机,依靠液压振动的方式对种盘进行振动,使种子形成近似流体的状态,克服外界对种子的约束力,并在气动吸附力的作用下使种子运动至吸种盘,从而达到种子的吸附和后续排种要求。试验结果表明:穴盘育苗精密播种机在运行过程中播种空穴率、播种多粒率及播种破种率均小于5%,种子吸附率和播种合格率均高于95%,能够满足精密播种要求,且在使用过程中具有较高的可靠性。

薄煤层端头液压支架顶梁侧护板结构适用性分析

针对薄煤层两巷过渡处截割顶矸、含矸率高的问题,提出了工作面设备大梯度过渡配套方式;研究设计了一种带有特殊侧护板的端头支架,用来维护受巷道与工作面落差影响的围岩稳定性;通过与传统端头液压支架侧护板机构对比,设计出折叠式平行四杆侧护板机构,可适应巷道掘进中两顶角的自然弧度,显著增大了支护力,解决了架间漏矸问题。合理的配套方式及侧护机构的应用,降低了薄煤层开采的含矸率,提高了煤炭质量,具有很高的推广使用价值。

大倾角厚煤层综放支架侧护板载荷监测研究

为评价东峡煤矿大倾角厚煤层37220-2综放工作面支架侧护板的适应性,通过对侧护板载荷进行现场监测,得到侧护板载荷特征。监测结果显示,大倾角厚煤层综放开采时,支架侧护板载荷通常在200 k N以下,工作面来压期间侧护板载荷高达1 000 k N。监测分析结果表明:大倾角煤层液压支架侧护板不仅起到密闭防止架间漏矸的作用,而能起到调架和防止支架下滑和倾倒的作用;37220-2工作面综放支架侧护板采用100 mm大缸径侧护千斤顶基本能有效地发挥调护作用。

基于图像识别的液压支架护帮板收回状态监测方法

针对现有接触式液压支架护帮板状态监测方法在矿井雾尘环境下应用存在故障率高、测量结果容易受机身倾斜等因素影响等问题,提出了一种基于图像识别的液压支架护帮板收回状态监测方法。该方法利用雾尘图像清晰化算法与机器视觉测量方法对液压支架护帮板的收回角度进行监测,通过测量护帮板角度来确定液压支架护帮板的收回状态。首先采用改进的暗通道先验算法与导向滤波多尺度Retinex算法对采集的图像进行去雾处理,对经去雾处理的图像进行小波融合,着重恢复雾尘图像的边缘细节信息;然后利用机器视觉测量方法对融合图像的感兴趣区域(ROI)进行提取、二值化、水平和垂直投影处理,提取骨架、骨架像素点,拟合生成直线,由已标定好的CCD相机进行坐标变换,输出护帮板真实角度,进而判断护帮板是否收回。实验结果表明,该方法实现了煤矿井下雾尘图像的清晰化处理,保留了图像细节,且测量精确度高,综合误差小于2°,满足对护帮板的监测要求。

液压支架掩护梁侧护板焊接变形的数值模拟

针对液压支架掩护梁侧护板与挡销座在焊接过程中存在较大焊接变形问题,建立了侧护板和挡销座焊接的数学模型和有限元模型,应用ESI_GROUP软件对其焊接温度场和焊接变形进行数值模拟,得到焊接温度场、应力场和应变场分布。设计工装优化焊接过程,通过优化前后对比可知:数值模拟与实际试验基本一致,加装工装胎具,使得挡销座在x、y、z方向的变形量分别减少了42.9%、15.0%、13.7%。液压支架掩护梁侧护板焊接变形的数值模拟为此类问题的研究提供了一定的科学依据。

液压支架侧护板稳压控制系统

分析了液压支架侧护板的常用控制系统及其工作方式 ,介绍了一种在液压支架处于各种工况时 ,其侧推千斤顶都可以发挥作用的新型侧护板控制系统。

复杂条件工作面智能化开采关键技术及发展趋势

复杂条件煤层地质条件参数变化数量多、参数变化范围大,其智能化开采是当前迫切需要解决的难题。分析了我国不同区域煤矿的主要地质条件特征及面临的问题,指出相较于综合机械化采煤,智能化开采对地质保障度的要求更高。地质条件越复杂,控制系统就越需要更精准的感知、更快速的分析与决策、更高的数据传输速率。以两淮地区“三软”煤层开采为例,探讨了其在智能化开采过程中面临的问题:煤壁频繁片帮、刮板输送机上窜下滑、相邻支架错位及咬合不紧密、护帮板不整齐、支架扎底、超前巷道变形,指出围岩(顶底板、煤壁)条件、煤层走向/倾向角度、矿压及超前巷道稳定性是影响工作面正常连续开采的5个因素。为解决上述5个因素条件参数变化带来的问题,需要从围岩参数感知、趋势分析、精细化控制、动力系统适应、自适应决策等方面研发出解决复杂条件工作面智能化开采的关键核心技术。详细阐述了目前实现复杂条件工作面智能化开采技术即液压支架护帮板精准控制及快速跟机技术、顶板分区协同支护技术、工作面装备姿态监测技术、工作面调直技术、上窜下滑控制技术、稳压供液控制技术、仿真决策系统平台和超前支护技术的应用现状、效果及后续需要解决的问题。指出对于多种复杂条件共存的煤层,关键元部件的机电液一体化设计、分布式控制方式、大数据的分析应用、装备群协同快速推进控制和实时仿真平台与智能决策系统的开发是后续研究的主要方向。

液压支架护帮板工作状态智能识别

液压支架护帮板的打开和闭合是煤矿井下的主要作业之一。为了自动识别监控视频中每个护帮板的工作状态,需研究液压支架护帮板工作状态智能识别算法。结合深度学习和计算机视觉的算法,可采用融合幅度信息的光流直方图(Histograms of Oriented Optical Flow,HOF)提取运动特征。实验结果表明:算法的准确率达到88.69%、精确率达到79.08%、召回率达到76.16%、F1_score值达到76.53%,fps值达到18帧/s,验证了该算法的可行性和有效性。

融合图像去雾与Tiny-YOLOv3的护帮板状态检测研究

为解决液压支架工长时间作业过程中,因身体疲劳不能及时发现护帮板未护帮的问题,采用实时性高的Tiny-YOLOv3算法检测护帮板状态,但检测任务会受到综采工作面尘雾的影响。因此,提出一种融合图像去雾与Tiny-YOLOv3的目标检测算法,并在此基础上优化图像去雾算法的CUDA实现,首先将暗通道图像用RGB单通道图像代替,然后按列分组求大气光值,合并初始透射率的kernel函数并优化精细化透射率计算方式,提升图像去雾速度,保证算法的实时性。实验结果表明,在煤矿护帮板状态检测场景中,融合算法比Tiny-YOLOv3算法的准确率提高了22.8%,且满足实时检测的要求。

大采高工作面智能化综采关键技术研究

为了解决大采高综采工作面用人多、劳动强度大等问题,针对陕西陕煤黄陵矿业有限公司二号煤矿实际情况,分析了大采高工作面智能化综采存在的片帮精准控制难、底软拉架难及装备可靠性、感知精准度、协同性差等技术难题;选用可视化远程干预型技术路线来实现大采高综采工作面智能常态化开采;重点研究了高效采煤工艺、防片帮控制技术、底软智能控制技术和顶板破碎智能控制技术。通过采煤工艺革新,三角煤截割效率提高了30%;在煤壁发生片帮的不同阶段采用不同的控制手段,实现了护帮板精准控制;通过液压支架多次降架模拟人工操作的方式完成底板软弱条件下的智能化处理,解决了架前堆煤问题;通过液压支架超前拉架的方式完成工作面顶板破碎条件下的智能化处理,确保顶板破碎区域可以智能开采。二号煤矿实践表明,采用智能化综采技术后,实现了以工作面设备智能运行为主、现场干预控制为辅的智能化生产模式,以及井下7人作业、地面2人监控的"7+2"作业模式,达到了减员提效的目的。

受汽车无人驾驶启发的液压支架智能协同控制

针对综采工作面液压支架控制精度低、协同性差、推移不齐等问题,借鉴汽车无人驾驶技术,提出了一种液压支架智能协同控制方法。将综采工作面每台液压支架看作是一辆“汽车”,该“汽车”靠移架动作向前行驶,靠底调、侧护板调整行驶方向,液压支架群组就像排成一排的“汽车”按照一定顺序前行,并保持排列队形。每台液压支架都有固定的目标行程,并受左右侧支架的位置约束,能够关注前方采煤机运行情况,兼顾邻架的状况,从而实现液压支架智能协同控制。该方法从液压支架精准推移控制、平行移架控制、护帮板控制、自动跟机闭环控制等方面探讨了液压支架智能协同控制,为解决综采工作面液压支架控制问题提供了一个思路。

液压支架精确推移控制方案研究与应用

针对液压支架液压系统存在控制精度差、支架推移步距不一致等问题,提出了一种液压支架精确推移控制方案。该方案通过引入推移控制逻辑阀,并优化电液控制系统自动推移控制流程,实现移架、推溜动作精确控制及销轴间隙自动消除功能。实验及现场应用结果表明,该方案提高了综采工作面液压支架自动推移控制精度,保证了支架推移步距的统一。

液压支架工装的设计研究

对目前液压支架侧护板与梁体的锁紧方式进行概括,分析不同锁紧方式下,拼装作业存在的缺陷和问题,并针对于外锁紧方式,设计一种新型工装。应用新设计的工装,在保证顺利装配的前提下,降低相应结构件拼装的难度,大幅度提高生产效率。

隔震橡胶支座施工技术应用与研究

以北京景山学校大爱城分校小学教学楼工程隔震橡胶支座施工技术的应用实例为基础,分析当前隔震橡胶支座施工的重点与难点问题,提出了解决思路,并完善了其施工工艺及相关措施,避免了隔震橡胶支座在应用过程中经常出现的安装精度不足、安装方法不当等问题的发生。

液压支架底座底板平面度控制技术研究

为了确保液压支架底座底板平面度质量,对生产过程中底板变形的控制进行研究,在合理设计焊前预防措施、焊接过程控制、焊后矫正措施的基础上,对底座生产中的拼装、焊接、工件的吊装翻转定位焊开裂等方面的工件变形控制进行分析研究以及对施工现场条件情况进行了分析。根据国家相关标准,制定公司内部控制底座底板平面度标准。提出了在拼装平台上放置专用等高铁进行过程控制的新方法,代替传统的在检验平台上四角放置等高铁的专检方法。为操作工提供了方便、可靠可控的过程质量控制环境,并在生产过程中应用及验证。结果表明,在拼装平台上放置专用等高铁后,使底座生产完工交检底板平面度合格率由90%提高到100%,保证底座底板平面度效果明显。

薄煤层液压支架侧推装置设计

对目前液压支架侧护板侧推装置结构形式进行分析发现,薄煤层的大倾角双活侧护板液压支架在顶梁与掩护梁空间有限的情况下无法满足需要。对此提出一种新型侧推装置设计,该装置将原先侧推千斤顶与弹簧分开式更改为千斤顶与弹簧一体式。在田庄煤矿实际应用中,该侧推装置能很好地应用于薄煤层液压支架侧护板中,取得了较好的效果。

阀板加工工艺的改进

由于在阀板加工过程中出现问题和困难,故对加工工艺进行问题分析研究,最后进行了工艺改进,设计了加工胎夹具,制定了合理的工艺流程。改造之后不仅能够保证产品加工精度、而且生产效率大大提高。

基于新型逻辑阀控制的支架精准推移技术研究

为有效解决工作面液压支架电液控制推移步距协同度差、控住精度不高等问题,设计了一种推移逻辑控制阀,并结合阀组控制方式对推移控制模式进行了局部改进,在现场进行了工业性试验。试验结果表明,采用该种精准推移控制技术后,工作面支架、推移千斤销轴间隙明显减小,移架控制精度有效提高,实现了推移步距的一致性。

液压支架侧护板锁紧装置改进研究

该文通过对液压支架侧护板结构的分析,并结合图示方法对新型侧护板锁紧装置进行更进一步分析。进而得到该新型装置不仅能对当前的装置缺陷进行有效改善,而且还能对锁紧功能进行有效保护。