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工矿自动化

工矿自动化

2025年02期

本刊1978年创刊，公开发行。现为中国科技论文统计源刊，全国中文核心期刊，中国煤炭学会煤矿自动化专业委员会会刊。是集中报道我国煤矿及工矿企业通信、生产过程自动化、安全监测监控、计算机应用等国内外新技术、新成果、新工艺、新动向的专业性技术期刊。

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科研成果 | 室内电磁波传播衰减统计模型用于矿井的适用性研究

科研成果 | 室内电磁波传播衰减统计模型用于矿井的适用性研究

摘要：5G，5.5G，WiFi6，WiFi7，UWB，ZigBee 等矿井移动通信、人员和车辆定位、无线视频和无线传感等系统的设计、规划和优化，需进行矿井电磁波传播分析。电磁波传播衰减统计模型是预测电磁波传播衰减的有效方法。分析研究了室内电磁波传播衰减统计模型在矿井的适用性：① 矿井电磁波传播为有限空间特殊环境中远距离传播，与地面室内长方体简单环境中近距离电磁波传播不同。② 矿井巷道四周为较厚的煤
科研成果 | 基于智能护帮装置的煤壁变形监测和集中载荷反演技术

科研成果 | 基于智能护帮装置的煤壁变形监测和集中载荷反演技术

摘要：煤壁片帮是制约煤炭安全高效开发的主要因素，精准监测煤壁支护状态是提高煤壁稳定性、保证回采安全的基础。针对传统煤壁变形监测技术精度低、范围小、实时性差等问题，开发了一种基于光纤布拉格光栅（FBG）的智能护帮装置，创新性地将FBG 嵌入液压支架护帮板中，构建了基于粒子群优化（PSO）−径向基函数（RBF）神经网络的煤壁集中载荷反演模型，以监测煤壁支护状态。针对复杂工况下变截面结构件受力情况理论计
科研成果 | 煤矿井下长钻孔保压取样器研制与应用

科研成果 | 煤矿井下长钻孔保压取样器研制与应用

摘要：针对煤矿井下长钻孔取样过程中存在的瓦斯损失量大、孔内条件复杂、煤样钻取率低等技术难点，设计了以高压水为驱动力、以活塞为驱动装置、以球阀为密封装置的保压取样器。该取样器通过钻杆传递水压的变化控制球阀的开启和关闭，实现煤样的高效钻取和密封保压。采用该取样器分别进行了3 组常规钻孔和18 组长钻孔取样试验，最大取样深度为297 m，取样过程煤层暴露时间均控制在5 min 内，所取煤样瓦斯含量测定结
科研成果 | 液压支架推溜油缸电液缓冲控制阀设计与试验研究

科研成果 | 液压支架推溜油缸电液缓冲控制阀设计与试验研究

摘要：工作面液压支架推溜油缸在进行推溜和拉架时，启动瞬间压力冲击剧烈，易造成推溜油缸鼓缸、涨缸、密封失效甚至连接销轴断裂。针对该问题，分析了推溜油缸启动瞬间的压力冲击成因，提出了一种用于缓冲液压支架推溜油缸压力的电液缓冲控制阀。理论分析了电液缓冲控制阀的阀口开度、液阻、压力流量特性等参数，设计了电液缓冲控制阀的关键结构参数。在AMESim 中构建了电液缓冲控制阀仿真模型，验证了电液缓冲控制阀缓冲推
分析与研究 | 煤矿井下重点场所5G 覆盖性能研究及验证

分析与研究 | 煤矿井下重点场所5G 覆盖性能研究及验证

摘要：当前矿用5G 专网相关研究主要面向系统架构和上层应用，结合井下实际环境对矿用5G 底层技术特性的研究成果较少。为进一步推动矿用5G 技术的高适配性发展和高可靠性应用，从矿用5G 覆盖性能影响因素、煤矿重点场所矿用5G 传输性能及现场测试3 个方面展开研究。理论分析了5G 工作频段、工作面或巷道截面面积、巷道壁粗糙度等与矿用5G 覆盖性能的关系，结果表明：工作频段越低、工作面或巷道截面面积越大
分析与研究 | 矿井巷道无线传输超表面反射测试分析

分析与研究 | 矿井巷道无线传输超表面反射测试分析

摘要：高频无线电磁波在弯曲巷道、巷道拐角处传输损耗大，造成信号盲区。针对该问题，提出采用超表面反射技术进行无线信号覆盖补盲。改进超表面阵列单元传统的十字结构，通过嵌入多级嵌套的矩形振子和改变内部十字尺寸，获得了330°相移范围和良好的线性相移曲线，并基于改进的十字结构设计制作了超表面反射装置。选择5.8 GHz 超高频频段，针对清水溪巷道起坡段弯曲巷道和主辅段岔口，仿真并现场测试了超表面反射装置的
分析与研究 | 基于连续域束缚态的太赫兹超表面甲烷传感器设计

分析与研究 | 基于连续域束缚态的太赫兹超表面甲烷传感器设计

摘要：相较于传统矿用甲烷传感器，超表面甲烷传感器在灵敏度、稳定性等方面具有较显著的优势，能够更好地满足矿井生产实际需要。针对现有金属太赫兹超表面传感器对折射率的灵敏度相对较低的问题，设计了一种基于连续域束缚态的太赫兹超表面甲烷传感器。超表面结构为金属−介质−金属3 层结构，其中金属材料为金，介质材料为聚酰亚胺，上层金属结构为圆环，通过调节左侧开口大小改变结构的对称性，从而引起准连续域束缚态（QBI
分析与研究 | 基于改进Zero−DCE 模型的矿井低照度图像增强方法

分析与研究 | 基于改进Zero−DCE 模型的矿井低照度图像增强方法

摘要：煤矿井下监控图像中存在噪声，清晰度低，且颜色和纹理信息缺失，采用基于机器学习的图像增强方法时还面临低照度−正常照度图像配对数据集采集困难的问题。提出一种改进零参考深度曲线估计（Zero−DCE）模型，并将其应用于矿井低照度图像增强。使用Leaky ReLU 激活函数替换Zero−DCE 模型中的ReLU 激活函数，以加快模型收敛速度，提升低照度图像特征学习效率；在Zero−DCE 模型浅层与
分析与研究 | 基于自适应链接优化的井下行人抗遮挡跟踪方法研究

分析与研究 | 基于自适应链接优化的井下行人抗遮挡跟踪方法研究

摘要：针对煤矿井下行人因遮挡频繁和外观混淆导致轨迹匹配不准确的问题，提出了一种基于自适应链接优化的井下行人抗遮挡跟踪方法。首先，根据目标置信度变化率和交并比计算，对目标进行遮挡判定，筛选出潜在遮挡目标。然后，在匹配级联阶段，引入潜在遮挡目标的非线性动态特征，并结合历史轨迹信息扩展轨迹链接优化模块的轨迹对输入，同时在轨迹对输入进行时域块处理后添加通道先验卷积注意力机制，增强时域表征能力。轨迹对输入向
分析与研究 | 基于大语言模型的矿山事故知识图谱构建

分析与研究 | 基于大语言模型的矿山事故知识图谱构建

摘要：现有矿山领域知识图谱构建方法在预训练阶段需要大量人工标注的高质量监督数据，人力成本高且效率低。大语言模型（LLM）可在少量人工标注的高质量数据下显著提高信息抽取的质量且效率较高，然而LLM 结合Prompt 的方法会产生灾难性遗忘问题。针对上述问题，将图结构信息嵌入到Prompt 模板中，提出了图结构Prompt，通过在LLM 上嵌入图结构Prompt，实现基于LLM 的矿山事故知识图谱高质
分析与研究 | 露天煤矿边坡安全时序知识图谱构建方法研究

分析与研究 | 露天煤矿边坡安全时序知识图谱构建方法研究

摘要：针对露天煤矿边坡安全时序知识图谱匮乏、数据资源难以有效共享、处理动态知识存在局限等问题，提出一种露天煤矿边坡安全时序知识图谱构建方法。基于“头实体−关系−尾实体−时间戳”的描述模型，指出露天煤矿边坡安全时序知识图谱就是边坡失稳事故、事故应急预案、边坡监测数据、边坡风险识别方法4 类本体的概念及关系在时间顺序上的形式化表达。首先基于专家先验知识、文献资料等建立模式层，分析边坡失稳事故、事故应急
分析与研究 | 基于改进迁移学习的煤矿井下设备音频信号故障诊断方法

分析与研究 | 基于改进迁移学习的煤矿井下设备音频信号故障诊断方法

摘要：煤矿井下生产运行环境恶劣，其关键设备如瓦斯泵、通风机、采煤机等长期处于启动状态，易产生缺陷性故障。目前端到端音频数据故障诊断方法的模型训练与更新高度依赖于数据标注，尽管可以获取海量原始数据，但这些数据通常未经标注，难以直接用于模型训练，设备运行工况的突变和设备重组等因素可能导致数据分布发生变化，从而引起模型性能下降。针对上述问题，提出了一种基于改进迁移学习的煤矿井下设备音频信号故障诊断方法。
分析与研究 | 基于卷积自编码器的煤矿带式输送机异常声音检测方法

分析与研究 | 基于卷积自编码器的煤矿带式输送机异常声音检测方法

摘要：针对煤矿带式输送机异常声音样本缺少导致训练模型难以进行异常识别的问题，提出一种基于卷积自编码器（CAE）的煤矿带式输送机异常声音检测方法。首先，采集煤矿带式输送机托辊、减速机、电动机正常运行的声音信号，通过WebRTC 降噪算法过滤信号中的背景噪声，计算降噪后信号的梅尔频率倒谱系数（MFCC），获得设备正常运行的音频特征并输入到CAE 中进行训练，得到训练好的CAE 及重构的正常运行音频特征
分析与研究 | 基于单分类支持向量机的煤矿防爆电气设备振动故障自动检测

分析与研究 | 基于单分类支持向量机的煤矿防爆电气设备振动故障自动检测

摘要：煤矿防爆电气设备在运行过程中产生的振动会损害其机械完整性，导致紧固件松动、零部件磨损，并改变设备的结构与振动模态，进而引发信号特征的复杂变化，使得正常振动频率与故障引发的新频率成分相互混淆，模糊了正常信号与故障信号之间的界限，从而降低传统检测方法在故障检测中的准确性。针对上述问题，提出一种基于单分类支持向量机（OCSVM）的煤矿防爆电气设备振动故障自动检测方法。首先，构造设备的正常状态特征和
分析与研究 | 露天矿下伏采空区距坡脚水平距离对边坡稳定性的影响

分析与研究 | 露天矿下伏采空区距坡脚水平距离对边坡稳定性的影响

摘要：为研究露天矿下伏采空区距坡脚水平距离对边坡稳定性的影响，以中煤平朔集团有限公司东露天矿首采区北端帮边坡为工程背景，采用相似模拟与数值模拟相结合的方法，在考虑采空区上覆岩层垮落带和断裂带（“两带”）分布的基础上，研究了采空区距坡脚不同水平距离时采空区覆岩及边坡位移变化规律和边坡稳定性系数。结果表明：① 随着采空区距坡脚水平距离的减小，垮落带高度逐渐增大，断裂带逐渐显现，采空区上覆岩层裂隙逐渐扩
分析与研究 | 金属矿井实时风流参数智能感知方法及应用

分析与研究 | 金属矿井实时风流参数智能感知方法及应用

摘要：矿井全局风流参数实时获取是金属矿井通风系统智能调控的技术关键，目前基于AI 算法的风流参数预测方法受数据依赖、计算成本及不同工况适应性的限制，针对该问题，提出了一种适用于金属矿井的全局风流参数智能感知方法。首先，利用风速测量装置实时监测巷道内的平均风速，合理布置监测点，搭建风流参数监测系统，以获取风量、风压等关键通风参数。其次，结合通风系统的实际情况及立体示意图，建立三维仿真系统，并通过现场
分析与研究 | 基于改进变分模式分解的煤矿通风机振动信号特征提取

分析与研究 | 基于改进变分模式分解的煤矿通风机振动信号特征提取

摘要：煤矿通风机振动信号是一种非平稳多分量信号。传统的非平稳信号特征信号提取方法存在自适应性差、对通风机早期故障的微弱特征辨识能力有限等问题，基于广义变分模式分解的特征提取方法的信号处理速度难以满足通风机振动信号特征快速提取的要求。针对上述问题，提出了一种基于改进变分模式分解的煤矿通风机振动信号特征快速提取方法。在广义变分模式分解算法的基础上，采用乘子交替方向法迭代求解，将约束优化问题转换为无约束
分析与研究 | 动静载叠加条件下近直立煤层巷道围岩损伤特征及支护优化

分析与研究 | 动静载叠加条件下近直立煤层巷道围岩损伤特征及支护优化

摘要：目前大多数冲击地压防治研究集中于水平和缓倾斜煤层，而近直立煤层由于独特的赋存特性，冲击地压显现特征与常规水平煤层具有显著差异。以国家能源集团新疆能源化工有限公司乌东煤矿为研究背景，通过数值模拟研究了动静载叠加条件下近直立煤层巷道围岩应力、位移和塑性区分布特征，结果表明：静载作用下，围岩应力分布呈区域应力相互贯通、局部高应力集中的特点，巷道围岩应力、位移和塑性区呈非对称分布特征，具体表现为巷道
分析与研究 | 钢丝绳断丝漏磁场分布规律三维动态仿真分析

分析与研究 | 钢丝绳断丝漏磁场分布规律三维动态仿真分析

摘要：目前钢丝绳断丝漏磁场分布规律的仿真研究主要使用有限元静态磁场仿真模型，该模型中钢丝绳与损伤检测仪器之间是相对静止状态，而现场检测时钢丝绳与损伤检测仪器之间有相对运动，导致仿真获得的漏磁场与现场检测的漏磁场存在偏差。针对上述问题，采用Ansoft Maxwell 电磁仿真软件建立了钢丝绳三维动态磁场仿真模型，仿真钢丝绳与损伤检测仪器之间相对运动状态下的断丝漏磁场，分析了不同断口宽度、断丝数量及
分析与研究 | 煤样受载破坏电阻率−应力−损伤耦合规律及机制研究

分析与研究 | 煤样受载破坏电阻率−应力−损伤耦合规律及机制研究

摘要：煤岩动力灾害的产生与煤岩应力集中息息相关，不同应力状态下煤样电阻率存在着明显的差异。为分析煤样加载破坏过程中各阶段电阻率的变化与损伤规律，建立了煤体电阻率加载测试系统，并进行了不同阶段电阻率−应力相关性及损伤规律分析，得出以下结论：① 煤样电阻率与煤岩应力在不同阶段有着不同的对应关系，在压缩阶段电阻率呈不断减小的趋势，在弹性阶段与塑性阶段电阻率变化速度降低，在破坏阶段随着煤样的破坏发生突增。

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