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工矿自动化

工矿自动化

2025年01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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综述 | 无线网络化控制系统：简要介绍及最新进展

综述 | 无线网络化控制系统：简要介绍及最新进展

摘要：无线网络化控制系统（WNCS）将无线通信技术与控制系统深度融合，成为物联网（IoT）、工业物联网（IIoT）及触觉互联网（TI）的重要组成部分。系统性地讨论了WNCS 的基本架构、关键组成和主要性能指标，并深入分析了应对延迟、数据包丢失和能耗等挑战的先进控制算法，包括模型预测控制（MPC）、鲁棒控制、自适应控制及基于事件触发的控制（ETC）。总结了WNCS 最新研究进展，如延迟、数据速率和可
分析与研究 | 基于改进YOLOv8 模型的井下人员入侵带式输送机危险区域智能识别

分析与研究 | 基于改进YOLOv8 模型的井下人员入侵带式输送机危险区域智能识别

摘要：针对煤矿带式输送机场景存在尘雾干扰严重、背景环境复杂、人员尺度多变且易遮挡等因素导致人员入侵危险区域识别准确率不高等问题，提出一种基于改进YOLOv8 模型的井下人员入侵带式输送机危险区域智能识别系统。改进YOLOv8 模型通过替换主干网络C2f 模块为C2fER 模块，加强模型的细节特征提取能力，提升模型对小目标人员的识别性能；通过在颈部网络引入特征强化加权双向特征金字塔网络（FE−BiF
分析与研究 | 煤矿井下暗光环境人员行为检测研究

分析与研究 | 煤矿井下暗光环境人员行为检测研究

摘要：煤矿井下环境复杂，对部分作业现场人员行为进行检测时易出现漏检与误检问题。针对该问题，提出了一种煤矿井下暗光环境人员行为检测方法，包括暗光环境图像增强和行为检测2 个部分。暗光环境图像增强基于自校准光照学习（SCI）进行改进，由图像增强网络和校准网络构成。人员行为检测通过引入DynamicHead 检测、跨尺度融合模块和Focal−EIoU 损失函数来改进YOLOv8n 模型。SCI+网络增强
分析与研究 | 基于改进YOLOv8n 的井下人员多目标检测

分析与研究 | 基于改进YOLOv8n 的井下人员多目标检测

摘要：针对井下危险区域人员监测视频存在光照不均匀、目标尺度不一致、遮挡等复杂情况，基于YOLOv8n 网络结构，提出一种改进的井下人员多目标检测算法—YOLOv8n−MSMLAS。该算法对YOLOv8n 的Neck 层进行改进，添加多尺度空间增强注意力机制（MultiSEAM），以增强对遮挡目标的检测性能；在C2f 模块中引入混合局部通道注意力（MLCA）机制，构建C2f−MLCA 模块，以融合局
分析与研究 | 基于YOLOv5n−CND 的矿用输送带异物检测

分析与研究 | 基于YOLOv5n−CND 的矿用输送带异物检测

摘要：针对异物图像背景复杂、特征提取能力弱、粘连小目标的检测精度低、检测框定位及尺度失真等问题，提出了一种基于YOLOv5n−CND 的矿用输送带目标检测算法。首先，采用C2f 对特征金字塔进行优化，使用更少参数解决在井下异物图像采集背景复杂且存在复杂目标干扰对小目标检测不敏感的问题；然后，采用归一化高斯瓦萨斯坦距离（NWD）回归损失函数替代CIoU，改善多尺度异物检测效果不佳的问题，实现粘连小
分析与研究 | 基于CUDA 加速动态规划优化全景拼接的刮板输送机直线状态监测

分析与研究 | 基于CUDA 加速动态规划优化全景拼接的刮板输送机直线状态监测

摘要：为提高井下复杂恶劣环境下刮板输送机直线状态监测精度和实时性，提出了一种基于统一计算设备架构（CUDA）加速动态规划优化全景拼接的刮板输送机直线状态监测方法。首先，同步2 路摄像头获取的刮板输送机图像的帧数、分辨率参数，对输入的视频流进行暗通道清晰化处理，以消除井下煤尘、水雾等的干扰。其次，使用ORB 算法检测和计算2 路视频帧的特征点和描述子，通过K 最近邻（KNN）匹配计算特征点间的匹配对
分析与研究 | 采煤工作面刮板输送机智能控制系统研究

分析与研究 | 采煤工作面刮板输送机智能控制系统研究

摘要：刮板输送机是煤矿井工开采煤炭运输的核心设备，其智能化水平直接影响工作面智能化程度。分析指出目前刮板输送机智能化技术仍存在工况感知数据治理不到位、数据交互及多机协同控制缺乏顶层管控、设备维护与保养不到位、智能化技术应用不足等问题。基于矿鸿操作系统统一系统架构、统一标准与协议等优势，开发了采煤工作面刮板输送机智能控制系统，介绍了系统架构，重点阐述了该系统中刮板输送机工况感知和自适应控制这2 项关
分析与研究 | 基于卷积神经网络和模糊PID 的掘进机截割控制系统研究

分析与研究 | 基于卷积神经网络和模糊PID 的掘进机截割控制系统研究

摘要：针对悬臂式掘进机在掘进过程中面对煤岩硬度复杂变化时适应性不足、系统稳定性低等问题，提出一种基于卷积神经网络（CNN）及模糊PID 的掘进机截割控制系统，该系统包括巷道断面成形特性和智能截割控制策略2 个部分，其中掘进机智能截割控制策略由CNN 煤岩硬度动态感知模块和截割臂摆速模糊PID 控制模块组成。提出一种有效的截割路径，使截割头沿规划路径从上至下进行煤岩截割，以提高断面完整性，减小掘进方
分析与研究 | 深部复杂环境工作面液压支架压力−位姿融合分析技术

分析与研究 | 深部复杂环境工作面液压支架压力−位姿融合分析技术

摘要：针对当前深部复杂环境工作面液压支架群信息感知匮乏、数据分析不足、装备运行参数规律和数据模型难以支撑智能化开采及支护决策等问题，以淮南口孜东矿140502 深部“三软”煤层大采高工作面为应用场景，通过构建深部工作面液压支架姿态监测系统，实现液压支架立柱压力和空间位姿的连续感知。基于工作面液压支架顶梁和底座横滚角数据，利用线段拟合方法实现工作面顶底板三维走向趋势实时可视化。基于工作面液压支架压力
分析与研究 | 基于直挂储能控制的煤矿交直流混合配电网电压波动抑制研究

分析与研究 | 基于直挂储能控制的煤矿交直流混合配电网电压波动抑制研究

摘要：针对煤矿交直流混合配电网中因负载变化造成的直流母线电压波动问题，通常在直流母线处设置储能装置予以解决。现有的储能装置控制策略使得装置负担过重，且未考虑其荷电状态。针对煤矿交直流混合配电网的直流侧直挂储能拓扑，提出一种抑制母线电压波动的储能装置控制策略。经分析确定直挂储能装置工作于定功率模式，通过加入母线电压反馈进而调整储能装置出力的方式改进传统定功率控制策略，从而减小系统的不平衡功率；采用载
分析与研究 | 基于故障枚举树生成模糊Petri 网的变电站故障诊断方法

分析与研究 | 基于故障枚举树生成模糊Petri 网的变电站故障诊断方法

摘要：针对目前考虑时序信息的Petri 网故障诊断模型复杂、自动建模困难的问题，提出了一种基于故障枚举树生成模糊Petri 网的变电站故障诊断方法。为了完备地遍历变电站系统中各故障组合场景，提出了一种基于广度优先搜索的故障枚举树遍历方法，实现了变电站一二次故障组合的快速遍历仿真。基于仿真结果建立变电站模糊时序Petri 网故障诊断模型，通过并行推理计算实现变电站故障快速诊断。在CloudPSS 云
分析与研究 | 带式输送机回程托辊卡死故障摩擦升温实验研究

分析与研究 | 带式输送机回程托辊卡死故障摩擦升温实验研究

摘要：回程托辊卡死是导致带式输送机火灾的主要原因之一。为研究带式输送机回程托辊卡死故障摩擦升温特性，采用平台实验与数值模拟相结合的方法，研究了输送带速度、巷道风速和环境温度对卡死回程托辊温度的影响，结果表明：卡死回程托辊温度随环境温度和输送带速度的增加而显著升高，温度达到稳态的时间延长；巷道风速的提高有效降低了卡死回程托辊温度并缩短了温度达到稳态的时间。考虑到输送带磨穿卡死的回程托辊导致托辊内部煤
分析与研究 | 综掘工作面粉尘运移规律及扰动拨流控尘技术研究

分析与研究 | 综掘工作面粉尘运移规律及扰动拨流控尘技术研究

摘要：针对通风排尘、喷雾降尘等防尘技术在高浓度粉尘综掘工作面中应用效果不明显的问题，以山西蒲县宏源集团富家凹煤业有限公司11309 综掘工作面为研究背景，利用Fluent 软件构建了综掘工作面物理模型，通过数值模拟分析了风流场分布特征和粉尘运移规律。数值模拟结果表明：利用正压风筒对综掘工作面供风时，风流到达工作面后沿壁面向下运动并扩散，受送风和吸尘风道吸力作用影响，风流形成漩涡，随着与工作面距离的
分析与研究 | 综采工作面风流−煤尘逸散规律及防控技术研究

分析与研究 | 综采工作面风流−煤尘逸散规律及防控技术研究

摘要：综采工作面采煤机在截割煤体时会产生明显的湍流风，使得采煤区风速发生变化，诱导煤尘颗粒向人行道区域横向扩散。为探究截割湍流风对截割煤尘横向扩散规律的影响，采用多重参考系（MRF）模型对滚筒旋转割煤进行仿真，对不同割煤状态下综采工作面风流−煤尘耦合运移规律进行数值模拟，得到工作面风流分布与煤尘浓度分布的关系。为降低截割湍流风对煤尘横向扩散的影响，提出一种采煤机尘源跟踪喷雾降尘系统，通过安装在支架
分析与研究 | 露天煤矿智能化能力成熟度与演进逻辑研究

分析与研究 | 露天煤矿智能化能力成熟度与演进逻辑研究

摘要：现有针对智能化露天煤矿建设的研究主要聚焦于智能化露天煤矿总体规划、基本架构、建设内容的完整性评价等方面，关于智能化露天煤矿建设完成后运行效果综合评价的研究很少。提出了露天煤矿智能化能力的概念，即矿山巨系统对内外部环境变化能够自主做出合理响应的综合能力，是评价露天煤矿智能化程度最重要的标志。基于能力成熟度模型，从功能完整性、功能活跃性、系统结构性、数据利用高效性4 个维度建立了露天煤矿智能化能
分析与研究 | 煤矿主运大巷轮式巡检机器人摇臂式行走机构设计与试验研究

分析与研究 | 煤矿主运大巷轮式巡检机器人摇臂式行走机构设计与试验研究

摘要：目前主运大巷带式输送机巡检机器人主要采用悬挂轨道式巡检方式，无法巡检位置较低或被遮挡的设备，难以满足井下巷道及设备的全方位巡检需求。设计了一种基于轮式巡检机器人的摇臂式行走机构，与轨道式巡检机器人配合使用，以满足全方位巡检需求。确定了轮式巡检机器人的系统结构，重点对其行走系统进行了分析，分别建立了履带式、轮履式、摇臂式3 种行走机构的量化模型，利用德尔菲法与网络分析法对行走机构性能进行了综合
分析与研究 | 基于改进EfficientNet 的煤矸音频分类方法

分析与研究 | 基于改进EfficientNet 的煤矸音频分类方法

摘要：针对煤矸音频特征提取过程中设备运行噪声干扰严重及单一提取方法易导致信息丢失的问题，提出了一种基于改进EfficientNet 的煤矸音频分类方法。采用基于Mel 频谱和Gammatone 倒谱系数的特征提取方法，有效捕捉矸石声音中的低频信息和细节特征。选择EfficientNet−B0 作为骨干网络，并对其进行以下改进：将原有的多尺度通道注意力模块换成卷积块注意力模块，得到卷积注意力特征融合
分析与研究 | 大柳塔煤矿沿空留巷柔模砼墙支护阻力核定及失稳判据研究

分析与研究 | 大柳塔煤矿沿空留巷柔模砼墙支护阻力核定及失稳判据研究

摘要：柔模砼墙沿空留巷工作面覆岩垮落结构与砼墙的稳定性是留巷成功与否的关键。以大柳塔煤矿52606 工作面为研究对象，通过相似材料模拟实验发现在52605 工作面和52606 工作面回采结束后，砼墙上方覆岩垮落呈短悬臂梁结构，且砼墙侧垮落角均大于煤壁侧垮落角，二次采动后2 个工作面裂隙贯通向地表发育，砼墙上方地面出现略微沉降。针对上述情况，通过分析覆岩垮落结构特征，确定了沿空巷道顶板第1 次断裂位
分析与研究 | 黔西矿区软硬分层煤温度−压力耦合影响瓦斯解吸试验

分析与研究 | 黔西矿区软硬分层煤温度−压力耦合影响瓦斯解吸试验

摘要：煤层瓦斯解吸特性对矿井瓦斯涌出规律和煤层气开发有重要影响，煤层温度和压力变化对软硬分层煤瓦斯解吸有明显控制作用。贵州黔西矿区煤层大多属于高瓦斯近距离突出煤层群，软硬结合较多，且煤层透气性低。为进一步明确该地区煤层瓦斯解吸特性，以贵州黔西典型矿区小屯煤矿和青龙煤矿软硬分层煤为研究对象，利用HCA 型高压容量法吸附装置对软硬分层煤进行不同温度、压力下的瓦斯解吸特征试验研究，对比分析温度、压力耦合
分析与研究 | 矿井水害淹没仿真分析系统

分析与研究 | 矿井水害淹没仿真分析系统

摘要：目前针对矿井巷道突发性水体流动模拟及应急疏散路径规划的研究存在巷道拓扑关系手动输入效率低、准确性差，淹没仿真多为定性模拟，缺乏对水流动态扩散过程的精确模拟等问题，提出一种矿井水害淹没仿真分析系统设计方案。生成巷道拓扑关系时采用巷道及节点数据自动创建无向图，进而处理隐式邻接关系，采用PostGIS 函数计算弧段相交情况；淹没仿真采用暴雨洪水管理模型（SWMM）的动力波模拟法；应急疏散路径规划采

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