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Underground Coal Mine Target Tracking via Multi-Feature Joint Sparse Representation
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作者 Yan Lu Qingxiang Huang 《Journal of Computer and Communications》 2021年第3期118-132,共15页
Single-feature methods are unable to effectively track a target in an underground coal mine video due to the high background noise, low and uneven illumination, and drastic light fluctuation in the video. In this stud... Single-feature methods are unable to effectively track a target in an underground coal mine video due to the high background noise, low and uneven illumination, and drastic light fluctuation in the video. In this study, we propose an underground coal mine personnel target tracking method using multi-feature joint sparse representation. First, with a particle filter framework, the global and local multiple features of the target template and candidate particles are extracted. Second, each of the candidate particles is sparsely represented by a dictionary template, and reconstruction is achieved after solving the sparse coefficient. Last, the particle with the lowest reconstruction error is deemed the tracking result. To validate the effectiveness of the proposed algorithm, we compare the proposed method with three commonly employed tracking algorithms. The results show that the proposed method is able to reliably track the target in various scenarios, such as occlusion and illumination change, which generates better tracking results and validates the feasibility and effectiveness of the proposed method. 展开更多
关键词 underground coal mine Sparse Representation Particle Filter Multi-Feature Target-Tracking
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基于IPSO-LSTM的井下动目标位置预测实验研究
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作者 王红尧 房彦旭 +3 位作者 吴钰晶 吉正平 赫海全 鲜旭红 《矿业科学学报》 CSCD 北大核心 2024年第3期393-403,共11页
提升井下人员定位精度能够加强矿山安全监测,最大程度保障井下人员的生命安全。针对现有测距类算法受现场环境影响致使定位精度不足的问题,提出一种基于IPSO-LSTM的定位模型,应用于井下动目标的位置预测。采用LSTM构建指纹定位模型,通过... 提升井下人员定位精度能够加强矿山安全监测,最大程度保障井下人员的生命安全。针对现有测距类算法受现场环境影响致使定位精度不足的问题,提出一种基于IPSO-LSTM的定位模型,应用于井下动目标的位置预测。采用LSTM构建指纹定位模型,通过UWB无线模块采集距离信息以构建距离-位置指纹关系数据库,利用数据库对PSO-LSTM模型进行训练,最后将训练好的模型进行目标轨迹预测。为比较不同改进策略对PSO的提升效果,对比了混沌映射随机初始化种群位置、非线性惯性权重递减、非对称优化学习因子和适应度函数优化4种改进策略,实验证明改进的PSO优化算法收敛速度快、鲁棒性好。为验证IPSO-LSTM的定位效果,以平均定位误差作为评价指标,将IPSO-LSTM模型与Chan算法、PSO-LSTM模型、LSTM神经网络、SSA-LSTM模型和GWO-LSTM进行对比,结果显示,IPSO-LSTM定位模型的平均定位误差为30 mm,相对传统Chan算法、LSTM、PSO-LSTM模型分别提升了76%、49%、24%。为降低局部误差偏大的现象,采用中值滤波对输入信息处理,进一步提升了定位精度。研究对进一步提高现有井下动目标定位系统的精度和稳定性具有重要意义和参考价值。 展开更多
关键词 井下动目标 改进的粒子群优化算法 IPSO-LSTM模型 平均定位误差
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煤矿井下移动机器人同步定位关键技术研究 被引量:1
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作者 赵亚东 马腾飞 +1 位作者 思旺斗 王猛 《煤矿机械》 2024年第2期48-51,共4页
同步定位是实现智能矿山设备自动化的关键技术,然而由于煤矿复杂的工况环境使得激光雷达的同步定位容易退化,导致移动机器人定位和测绘失败。基于此,提出了一种鲁棒的激光雷达同步定位方法。该方法通过集成激光雷达和惯性测量单元(IMU)... 同步定位是实现智能矿山设备自动化的关键技术,然而由于煤矿复杂的工况环境使得激光雷达的同步定位容易退化,导致移动机器人定位和测绘失败。基于此,提出了一种鲁棒的激光雷达同步定位方法。该方法通过集成激光雷达和惯性测量单元(IMU)数据来检测和补偿退化的场景。利用扰动模型检测由于线、面特征约束不足而导致退化的方向和程度,从而获得退化的因子和矢量。将IMU预积分得到的位姿投影到平面特征上,用于局部地图匹配,实现两步退化补偿。最后通过因子图优化实现了全局一致的激光雷达同步定位。 展开更多
关键词 煤矿井下机器人 同步定位 激光雷达 惯性测量单元
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融合金字塔结构与注意力机制的煤矿井下巡检机器人PT目标检测算法
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作者 王茂森 鲍久圣 +3 位作者 鲍周洋 阴妍 王祥赛 葛世荣 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期206-215,共10页
近年来,煤矿机器人已成为现代煤机装备领域的研究热点,多数煤矿的主煤流运输系统基本实现了连续化、机械化和自动化,因此对主运输巷道内的安全监控与巡检效率提出了更高的要求,而精准的目标检测是实现煤矿井下智能化安全监控的必要保障... 近年来,煤矿机器人已成为现代煤机装备领域的研究热点,多数煤矿的主煤流运输系统基本实现了连续化、机械化和自动化,因此对主运输巷道内的安全监控与巡检效率提出了更高的要求,而精准的目标检测是实现煤矿井下智能化安全监控的必要保障,但现有的目标检测算法应用于复杂恶劣的煤矿井下巷道环境,存在目标检测精度较低的问题。面向井下低照明、环境杂乱的特殊工况检测需求,制作了井下巷道环境内目标物数据集,完成数据集标注并展开多维度分析;提出一种基于金字塔结构与注意力机制融合的PT目标检测算法,利用注意力机制模块替换金字塔结构中的卷积模块,在控制特征计算量的同时提高对全局特征的提取能力,实现目标物局部特征与全局特征融合的提取效果,提高了图像中目标感兴趣区域特征的表达能力。最后,面向煤矿井下巡检机器人应用场景,将提出的PT算法与传统经典的Faster R-CNN、YOLOv4算法进行对比分析。结果表明:所提出的PT目标检测算法能够有效识别复杂环境下巷道内目标物,相较于主流的Faster R-CNN、YOLOv4目标检测网络,PT算法有更好的综合识别能力,识别煤矿人员的准确率分别提升了2.90%和4.30%,识别井下障碍的准确率分别提升0.20%和4.80%,识别矿井裂缝的准确率分别提升了4.40%和8.60%,识别井下设备的准确率分别提升了3.00%和8.70%。因此,PT目标检测算法能够更好地适应井下环境,目标检测算法较其他算法能够获得更高的准确率与检测速度,可为井下巷道安控系统建设提供理论依据与技术支撑。 展开更多
关键词 煤矿井下 巡检机器人 目标检测 金字塔结构 注意力机制
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基于改进Kriging插值的煤矿井下定位算法 被引量:9
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作者 朱恒军 王冠钰 张靓 《东北石油大学学报》 CAS 北大核心 2018年第6期114-120,128,共8页
在煤矿井下位置指纹匹配定位过程中,逐点采集位置指纹需要耗费大量人力且效率较低。提出基于改进Kriging插值的煤矿井下定位算法,只需采集部分位置指纹,通过Kriging插值估计其它位置指纹,通过分组和差分进化策略改进灰狼优化算法,优化... 在煤矿井下位置指纹匹配定位过程中,逐点采集位置指纹需要耗费大量人力且效率较低。提出基于改进Kriging插值的煤矿井下定位算法,只需采集部分位置指纹,通过Kriging插值估计其它位置指纹,通过分组和差分进化策略改进灰狼优化算法,优化变异函数参数选取,提高插值估计精度。实验结果表明,在减少采集工作量目标的同时,相对于IDW插值和普通Kriging插值算法,利用改进的Kriging插值定位算法可进一步提高位置指纹的估计精度和井下定位精度。 展开更多
关键词 煤矿 井下定位 位置指纹 KRIGinG插值 灰狼优化算法 变异函数
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姿势自适应权重更新策略及尺度回归的煤矿井下目标跟踪算法
6
作者 常亚军 徐建 +1 位作者 朱朋飞 杨艺 《煤炭技术》 CAS 2024年第7期214-219,共6页
随着计算机技术的飞速发展,煤矿井下智能工作面的建设取得了巨大进步。目标跟踪作为井下智能工作面建设的一个重要环节,在保证作业人员安全,提升开采效率等方面发挥着重要作用。但是煤矿井下光照条件较差,当目标有较大外观变化和遮挡时... 随着计算机技术的飞速发展,煤矿井下智能工作面的建设取得了巨大进步。目标跟踪作为井下智能工作面建设的一个重要环节,在保证作业人员安全,提升开采效率等方面发挥着重要作用。但是煤矿井下光照条件较差,当目标有较大外观变化和遮挡时,算法的跟踪预测框将不能准确跟踪目标。为了解决上述问题,设计出姿势自适应权重更新策略,该策略能计算出不同帧与模板帧之间目标外观姿势的变化程度,该变化程度作为目标估计网络调制向量更新的依据,动态地更新调制向量。通过该更新策略,使得算法对于目标尺度变化较大物体的跟踪精度得到提升。同时设计的中心点尺度回归损失函数,将中心点距离和高宽损失引入损失函数,使得目标框回归更加精准。 展开更多
关键词 目标跟踪 煤矿井下 外观姿势 中心点尺度
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煤矿井下移动机器人多传感器自适应融合SLAM方法
7
作者 马艾强 姚顽强 《工矿自动化》 CSCD 北大核心 2024年第5期107-117,共11页
基于同时定位与建图(SLAM)技术的移动机器人能够快速、准确、自动化地采集空间数据,进行空间智能感知和环境地图构建,是实现煤矿智能化和无人化的关键。针对目前煤矿井下多传感器融合SLAM方法存在机器人前端位姿估计退化失效和后端融合... 基于同时定位与建图(SLAM)技术的移动机器人能够快速、准确、自动化地采集空间数据,进行空间智能感知和环境地图构建,是实现煤矿智能化和无人化的关键。针对目前煤矿井下多传感器融合SLAM方法存在机器人前端位姿估计退化失效和后端融合精度不足的问题,提出了一种煤矿井下移动机器人激光雷达(LiDAR)−视觉−惯性(IMU)自适应融合SLAM方法。对LiDAR点云数据进行聚类分割,提取线面特征,利用IMU预积分状态进行畸变校正,采用基于自适应Gamma校正和对比度受限的自适应直方图均衡化(CLAHE)的图像增强算法处理低照度图像,再提取视觉点线特征。用IMU预积分状态为LiDAR特征匹配与视觉特征跟踪提供位姿初始值。根据LiDAR相邻帧的线面特征匹配得到移动机器人位姿,之后进行视觉点线特征跟踪,分别计算LiDAR、视觉、IMU位姿变化值,通过设定动态阈值来检测前端里程计的稳定性,自适应选取最优位姿。对不同传感器构建残差项,包括点云匹配残差、IMU预积分残差、视觉点线残差、边缘化残差。为了兼顾精度与实时性,基于滑动窗口实现激光点云特征、视觉特征、IMU测量的多源数据联合非线性优化,实现煤矿井下连续可用、精确可靠的SLAM。对图像增强前后效果进行试验验证,结果表明,基于自适应Gamma校正和CLAHE的图像增强算法能显著提升背光区和光照区的亮度和对比度,增加图像中的特征信息,大幅提升特征点提取数量和匹配质量,匹配成功率达90.7%。为验证所提方法的性能,在狭长走廊和煤矿巷道场景下进行试验验证,结果表明,所提方法在狭长走廊场景的定位均方根误差为0.15 m,构建的点云地图一致性较高;在煤矿巷道场景中的定位均方根误差为0.19 m,构建的点云地图可真实地反映煤矿井下环境。 展开更多
关键词 煤矿井下移动机器人 同时定位与建图 激光雷达−视觉−惯性自适应融合 图像增强 位姿估计 多传感器数据融合 滑动窗口紧耦合优化 SLAM
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煤矿地下空间定位技术研究进展
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作者 王国庆 赵鑫 +2 位作者 杨春雨 马磊 代伟 《工程科学学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第10期1713-1727,共15页
我国以煤为主的能源结构决定了煤炭资源的高效开采事关国家能源安全,煤矿智能化是煤炭工业高质量发展的必由之路.地下空间定位技术是实现煤矿智能化的基础,准确的定位信息可用于保障矿工生命安全,优化采矿作业,提高设备利用率,降低运行... 我国以煤为主的能源结构决定了煤炭资源的高效开采事关国家能源安全,煤矿智能化是煤炭工业高质量发展的必由之路.地下空间定位技术是实现煤矿智能化的基础,准确的定位信息可用于保障矿工生命安全,优化采矿作业,提高设备利用率,降低运行成本.矿井中卫星导航信号不可用,作业空间封闭受限,电磁环境复杂,光照条件不良,这对于定位技术提出了新要求.围绕煤矿井下特殊场景的定位问题,首先系统介绍了基于距离交会、基于数据库匹配、基于航位推算以及多源信息融合的四类基本定位技术,随后对于这四类定位技术的具体实施方案进行了详细评述,分析并归纳了煤矿地下定位系统面临绝对定位方式误差增大、推算式定位校正困难、多源融合式定位方法性能下降、缺乏全面的标准指导等挑战.未来可以考虑采用多系统协同提高定位能力,引入类脑仿生导航探索新的定位方案,提升无缝定位、应急定位能力,加强定位信息的隐私保护. 展开更多
关键词 煤矿智能化 煤矿地下定位 受限空间 导航定位 卫星拒止环境
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基于无线传感网络与UWB技术的煤矿井下采掘人员定位方法 被引量:1
9
作者 杨国华 《煤矿现代化》 2024年第2期41-44,50,共5页
由于传统方法在煤矿井下人员定位中应用效果不佳,不仅定位结果相对误差比较大,而且定位失败人员数量较多,无法达到预期的定位效果,为此提出基于无线传感网络与UWB技术的煤矿井下采掘人员定位方法。搭建无线传感网络场景,利用无线传感网... 由于传统方法在煤矿井下人员定位中应用效果不佳,不仅定位结果相对误差比较大,而且定位失败人员数量较多,无法达到预期的定位效果,为此提出基于无线传感网络与UWB技术的煤矿井下采掘人员定位方法。搭建无线传感网络场景,利用无线传感网络采集井下人员位置信号,利用自适应算法对信号自适应滤波处理,利用离散快速傅里叶变换对无线传感网络信号矩阵的各个维度做波束形成,对矩阵的各个维度传感信号进行加权合并,增强各个维度上目标信号的强度,利用UWB技术对信号传输,根据增强后的目标信号传输信息确定井下人员位置,以此实现基于无线传感网络与UWB技术的煤矿井下采掘人员定位。经实验证明,设计方法定位相对误差低于10 cm,定位失败人员数量与总人数比例为3%,设计方法在煤矿井下采掘人员定位方面具有良好的应用前景。 展开更多
关键词 无线传感网络 UWB技术 煤矿井下 采掘人员 定位
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基于信号强度和信道状态的煤矿井巷目标追踪实验设计
10
作者 张晓光 刘佳晴 +1 位作者 周成峰 王刚 《实验室研究与探索》 CAS 北大核心 2024年第7期17-22,共6页
针对煤矿井巷复杂作业环境导致的人、机、物定位和跟踪精度差问题,基于Wi-Fi指纹设计了接收信号强度指示(RSSI)区域定位和信道状态信息(CSI)精确定位相结合的煤矿井巷目标追踪实验,实验融合了通信、数字信号处理和现代信号处理等学科知... 针对煤矿井巷复杂作业环境导致的人、机、物定位和跟踪精度差问题,基于Wi-Fi指纹设计了接收信号强度指示(RSSI)区域定位和信道状态信息(CSI)精确定位相结合的煤矿井巷目标追踪实验,实验融合了通信、数字信号处理和现代信号处理等学科知识。构建了煤矿井巷目标定位追踪系统模型,并提出了基于煤矿井巷信号接入点(AP)测量准确度的动态在线匹配(ABAPM)RSSI区域定位和基于稳定载波链路的环境修正(EMSCL)CSI精确定位算法。实验结果表明,基于煤矿井巷信号接入点测量准确度和可信载波链路的有效判断,提出的ABAPM与EMSCL联合定位算法较好地解决了煤矿井巷中存在的信号接入点被移动物体遮挡、载波链路不稳定、离线环境与在线环境变化等问题,与传统RSSI与CSI算法相比,联合定位算法定位与追踪效果更佳。 展开更多
关键词 煤矿井巷 目标追踪 Wi-Fi指纹 区域定位 精确定位
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二氧化碳地质封存技术研究进展综述
11
作者 廖志伟 羊俊敏 +2 位作者 钟翔宇 刘云乾 张景宇 《地下空间与工程学报》 CSCD 北大核心 2024年第S01期497-507,共11页
化石燃料作为目前人类主体能源,其地位在短期内难以改变,但“双碳”目标的提出为我国产业结构升级和能源安全带来了新挑战与机遇。二氧化碳地质封存技术(CCS)是一种十分有效的减排手段,也是实现“双碳”战略的重要途径。该技术将工业活... 化石燃料作为目前人类主体能源,其地位在短期内难以改变,但“双碳”目标的提出为我国产业结构升级和能源安全带来了新挑战与机遇。二氧化碳地质封存技术(CCS)是一种十分有效的减排手段,也是实现“双碳”战略的重要途径。该技术将工业活动中所收集的CO_(2)进行特殊处理后,灌注进入封闭且稳定的地层中,从而降低CO_(2)排放量,减缓大气污染与温室效应。目前,CCS技术已经受到国内外研究学者的广泛关注,中国的CO_(2)减排形势非常严峻,因此对二氧化碳地质封存技术的研究尤为迫切。为了更好地促进对该技术的认识和研究,本文拟从咸水层封存、废弃油气藏封存、深部不可开采煤层封存和玄武岩矿化封存4个方面对国内外的研究现状进行综述,并提出了当前研究中的不足和需要进一步研究的问题。 展开更多
关键词 “双碳”目标 碳封存 咸水层 深部煤层 废弃油气藏 玄武岩矿化
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煤矿井下UWB定位系统的基站布局优化
12
作者 马超 姚兴 田诚 《煤矿机械》 2024年第1期119-122,共4页
超宽带(UWB)系统在煤矿井下人员和设备定位方面应用较为广泛,为了进一步提高UWB系统的定位精度,对UWB定位系统的基站布局进行优化。以几何精度因子(GDOP)为评价指标,从基站数量、基站几何布局和基站垂直布局等方面,设计了不同的基站布... 超宽带(UWB)系统在煤矿井下人员和设备定位方面应用较为广泛,为了进一步提高UWB系统的定位精度,对UWB定位系统的基站布局进行优化。以几何精度因子(GDOP)为评价指标,从基站数量、基站几何布局和基站垂直布局等方面,设计了不同的基站布局方案,并进行了对比分析。为UWB定位系统的布局提供了参考依据,有利于提高UWB系统的定位精度。 展开更多
关键词 煤矿井下 UWB 基站布局 精确定位
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基于PSO改进算法的煤矿井下精确UWB技术研究
13
作者 岳蕾 《粘接》 CAS 2024年第10期129-132,共4页
为提高煤矿井下定位精度,提出一种ADS-TWR测距和APSO改进Taylor级数的井下联合定位方法。采用非对称双边双程(ADS-TWR)作为基础的矿井下人员测距算法,使用改进的卡尔曼滤波算法对其进行改进;以Taylor级数法作为基础的矿井下人员定位算法... 为提高煤矿井下定位精度,提出一种ADS-TWR测距和APSO改进Taylor级数的井下联合定位方法。采用非对称双边双程(ADS-TWR)作为基础的矿井下人员测距算法,使用改进的卡尔曼滤波算法对其进行改进;以Taylor级数法作为基础的矿井下人员定位算法,并以自适应权重粒子群算法(APSO)对其进行改进。结果表明,与使用传统卡尔曼滤波算法优化的ADS-TWR测距算法相比,基于改进卡尔曼滤波算法的ADS-TWR测距算法误差更小;与传统的Taylor级数定位算法及其他类型的定位算法相比,设计的AP⁃SO-Taylor定位算法稳定性更好,定位精度更高,误差始终稳定在60 cm以下。 展开更多
关键词 煤矿井下 定位 UWB技术 TAYLOR级数法 PSO
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煤矿井下全站仪定位与设备姿态角测量技术分析
14
作者 张中豪 《机械管理开发》 2024年第7期290-292,共3页
以井下单棱镜智能掘进机器人系统为研究对象,介绍一种全站仪定位与设备姿态角测量技术。此技术主要采用全站仪实施设备定位和姿态角测量,可实现不同影响因素情况下单棱镜智能掘进机器人系统姿态角的快速测量分析。为检验全站仪定位与设... 以井下单棱镜智能掘进机器人系统为研究对象,介绍一种全站仪定位与设备姿态角测量技术。此技术主要采用全站仪实施设备定位和姿态角测量,可实现不同影响因素情况下单棱镜智能掘进机器人系统姿态角的快速测量分析。为检验全站仪定位与设备姿态角测量技术的应用可行性,采用工程应用试验进行测量分析,最终验证此技术可满足设备定位及姿态角测量控制需求。 展开更多
关键词 煤矿井下 全站仪定位 设备姿态角 测量分析
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小功率定向钻机在大直径高位定向钻孔施工中的应用
15
作者 陈建东 刘瑞涛 +1 位作者 葛鹏 姚钦议 《煤矿机械》 2024年第2期144-146,共3页
小功率定向钻机在煤矿井下进行大直径高位定向钻孔需进行多次扩孔,施工时面临成本高、效率低、工艺复杂等问题,因此在施工中引入小功率定向钻机一次成孔工艺。基于此,介绍了大直径定向钻孔成孔工艺和钻具组合,为煤矿井下大直径高位定向... 小功率定向钻机在煤矿井下进行大直径高位定向钻孔需进行多次扩孔,施工时面临成本高、效率低、工艺复杂等问题,因此在施工中引入小功率定向钻机一次成孔工艺。基于此,介绍了大直径定向钻孔成孔工艺和钻具组合,为煤矿井下大直径高位定向钻孔施工提供了一种新方法,具有较高的推广应用价值。 展开更多
关键词 煤矿井下 大直径高位钻孔 成孔工艺 钻具组合
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基于ZigBee网络环境的井下人员定位算法改进
16
作者 石小红 梁珍珍 +1 位作者 李亚娇 史慧玲 《陕西煤炭》 2024年第2期86-90,共5页
针对煤矿井下环境的特殊性,改进优化了一种适合用于井下人员的定位算法,并通过仿真软件测试了算法的准确度。定位过程以获取固定在当前目标基站所在环境参数来判断适合使用何种定位算法,在不同情况下使用最优的定位算法提高定位精度,并... 针对煤矿井下环境的特殊性,改进优化了一种适合用于井下人员的定位算法,并通过仿真软件测试了算法的准确度。定位过程以获取固定在当前目标基站所在环境参数来判断适合使用何种定位算法,在不同情况下使用最优的定位算法提高定位精度,并通过ZigBee无线网络自组网功能将所得数据上传,在后台使用Matlab仿真软件得出定位误差。仿真结果显示,在获取任意固定目标基站位置信息时都能比较精确的计算出移动节点的位置坐标,并且仿真的平均误差控制在0.41~0.85 m,相比于传统及现有的井下人员定位算法,精度有较大的提高。 展开更多
关键词 井下人员定位 ZIGBEE 目标基站 无线通信 算法优化
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无线通信技术在煤矿井下人员定位系统安装中的应用
17
作者 董丹 王超 李浩然 《信息与电脑》 2024年第15期145-148,共4页
无线通信技术是现代通信领域的一项关键技术,它能使数据在设备无需物理连接的情况下进行传输。在众多应用领域中,无线技术尤其适用于环境恶劣且难以布线的场所,如煤矿井下。煤矿井下人员定位系统是一种利用无线通信技术来监控矿工位置... 无线通信技术是现代通信领域的一项关键技术,它能使数据在设备无需物理连接的情况下进行传输。在众多应用领域中,无线技术尤其适用于环境恶劣且难以布线的场所,如煤矿井下。煤矿井下人员定位系统是一种利用无线通信技术来监控矿工位置和安全的系统。此类系统的安装和运行对提高井下安全性具有至关重要的意义,因为它们能够实时监控人员位置,及时响应可能的安全事故。 展开更多
关键词 无线通信技术 煤矿井下人员定位 系统安装
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基于改进YOLOv5的煤矿井下目标检测研究 被引量:6
18
作者 寇发荣 肖伟 +1 位作者 何海洋 陈若晨 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第7期2642-2649,共8页
针对煤矿井下环境多利用红外相机感知周边环境温度成像,但形成的图像存在纹理信息少、噪声多、图像模糊等问题,该文提出一种可用于煤矿井下实时检测的多尺度卷积神经网络(Ucm-YOLOv5)。该网络是在YOLOv5的基础上进行改进,首先使用PP-LC... 针对煤矿井下环境多利用红外相机感知周边环境温度成像,但形成的图像存在纹理信息少、噪声多、图像模糊等问题,该文提出一种可用于煤矿井下实时检测的多尺度卷积神经网络(Ucm-YOLOv5)。该网络是在YOLOv5的基础上进行改进,首先使用PP-LCNet作为主干网络,用于加强CPU端的推理速度;其次取消Focus模块,使用shuffle_block模块替代C3模块,在去除冗余操作的同时减少了计算量;最后优化Anchor同时引入Hswish作为激活函数。实验结果表明,Ucm-YOLOv5比YOLOv5的模型参数量减少了41%,模型缩小了86%,该算法在煤矿井下具有更高的检测精度,同时在CPU端的检测速度达到实时检测标准,满足煤矿井下目标检测的工作要求。 展开更多
关键词 煤矿井下目标检测 深度学习 YOLOv5
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煤矿井下自动加卸钻杆靶标图像清晰化方法研究 被引量:2
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作者 姚宁平 梁春苗 +1 位作者 姚亚峰 宋海涛 《煤田地质与勘探》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第5期180-187,共8页
受煤矿井运输巷道空间限制,将钻孔机器人设计为灵活布局的钻进和钻杆加卸2个独立系统,利用基于合作靶标的单目视觉识别,将钻进和钻杆加卸2个系统关联,解决两系统递送钻杆的协同作业问题。然而,煤矿井下钻孔施工中场景复杂,存在孔口煤渣... 受煤矿井运输巷道空间限制,将钻孔机器人设计为灵活布局的钻进和钻杆加卸2个独立系统,利用基于合作靶标的单目视觉识别,将钻进和钻杆加卸2个系统关联,解决两系统递送钻杆的协同作业问题。然而,煤矿井下钻孔施工中场景复杂,存在孔口煤渣、污水污染合作靶标、粉尘浓度大能见度低、人造光源亮度低、光照不均匀使靶标图像对比度低,以及矿灯直射合作靶标反光等问题,会影响合作靶标图像清晰度,使基于靶标识别加卸钻杆的位置的精度降低,进而影响钻孔机器人自动加卸钻杆的成功率。因此,首先针对施工中孔口返出的煤渣、煤泥污染合作靶标的问题,利用形态学滤波中先腐蚀,再膨胀的开运算,清除煤渣间断斑块和突出靶标像素点;先膨胀再腐蚀的闭运算,消除小的孔洞和间断细小鸿沟,达到消除固体污染物对合作靶标的影响;其次针对粉尘、岩尘、水雾和污水影响图像对比度问题,通过暗通道先验求出初始透射率,采用梯度域导向滤波精细化透射率,利用导向滤波得到改进暗通道,并求大气光值,利用大气散射模型得到除雾后的图像,实现清晰化图像、增强图像对比度目的;最后对亚像素级角点和方向进行精细化,优化能量函数,使用种子棋盘格沿4个边缘生长棋盘格,用能量变化情况确认是否生长出最大的棋盘,补全因强光反射缺失的合作靶标图像。实验结果表明:将形态学滤波、去雾算法和棋盘格生长等方法相融合,可增强煤矿井下复杂场景钻孔施工中合作靶标图像的清晰度,提高基于视觉识别的图像精度,为钻孔机器人自动加卸钻杆的精确控制奠定基础。 展开更多
关键词 自动加卸钻杆 合作靶标 形态学滤波 去雾算法 棋盘格生长 图像清晰化 煤矿井下
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双碳背景下“煤-水-热”正效协同共采理论与技术构想 被引量:36
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作者 曾一凡 刘晓秀 +1 位作者 武强 梁季月 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第2期538-550,共13页
双碳目标下,煤炭企业绿色低碳化发展已成为我国能源革命的迫切需求。煤炭生产在大力发展节能提效技术的基础上,消除水害与热害隐患的负面影响,主动激励伴生资源的潜在正面效应发挥能源替代功能是实现矿山可持续性绿色开采的有效举措。... 双碳目标下,煤炭企业绿色低碳化发展已成为我国能源革命的迫切需求。煤炭生产在大力发展节能提效技术的基础上,消除水害与热害隐患的负面影响,主动激励伴生资源的潜在正面效应发挥能源替代功能是实现矿山可持续性绿色开采的有效举措。基于我国煤矿资源特点,首先提出了一种集约型煤水热多资源正效协同开采模式,剖析了该模式的内涵与基本协同模式,对全生命周期煤炭开采伴生资源控制-利用-储存形成矿区资源产供储一体产业链。通过阐述顶板水高效精准疏放、季节性含水层储能、低焓热能高效提取与梯级利用、深部地热原位开采和矿井水深部地质封存等关键技术及科学问题,提出了以煤炭开采低碳零碳融合为核心的全生命周期煤水热共采技术体系。针对系统运行优化管理,考虑以碳排放与经济性为双重目标配置优化开采工艺与运行策略的协同度。最后以陕西榆林小纪汗煤矿为分析案例,初步基于遗传算法构建煤水热共采模式下矿区资源多目标配置优化模型,评估了系统运行节能减排效益,结果表明:利用小纪汗矿伴生风/水资源年节能率可达50.2%,减少矿区生产用能总二氧化碳排放量24.2%,节能减排效果显著。通过实现矿业负效应资源的正向转换,拓展伴生资源对矿区综合能源体系的增环补链作用以实现煤水热正效协同共采,对煤炭行业助力实现双碳目标具有参考意义。 展开更多
关键词 正效应资源 煤-水-热共采 双碳 多能互补 资源配置优化
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