留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码
最新录用栏目展示本刊经同行评议确定正式录用的文章,这些文章目前处在编校过程,尚未确定卷期及页码,但可以根据DOI进行引用。
基于改进变分模态分解的矿用高压电缆局放信号去噪研究
李春锋(通讯作者)
当前状态:
摘要:
针对矿用高压交联聚乙烯(XLPE)电缆局部放电(Partial Discharge,PD)信号存在大量白噪声和周期性窄带干扰的问题,提出了一种基于改进变分模态(Variational Modal Decomposition,VMD)分解的矿用高压电缆局放信号去噪方法。首先利用Spearman相关系数对VMD算法中的K进行优化,再将含噪信号分解成一系列本征模态分量(Intrinsic Mode Function,IMF);通过峭度准则将IMF区分为噪声主导分量与PD主导分量;对噪声主导分量进行改进小波阈值去噪,对PD主导分量利用粗糙惩罚法进行平滑处理;将处理后的IMF进行重构,最终得到去噪信号。仿真和实测信号结果表明:该方法能有效地将PD信号中的噪声去除,与完全集合经验模态分解(Complete Ensemble Empirical Mode Decomposition,CEEMD)算法相比,信噪比提高了46.29%,均方误差降低了32.61%,具有优良的去噪性能。
<摘要>(249)
CL复合电路火花放电特性的仿真与分析
李良光, 闫崇(通讯作者)
当前状态:
摘要:
基于现阶段对CL复合电路放电特性的研究不是特别的全面,于是,对CL复合电路的放电原理进行研究,得到了两种不同的状态,分别为振荡以及非振荡两种状态。非振荡状态因有前人进行了研究,因此,主要对振荡状态进行研究,分析了本安电路的原理,推导出CL复合电路的火花电流、火花功率以及火花能量的数学模型,利用MATLAB对电源电压、滤波电容、电感参数进行仿真,得到三维图以及二维图,分析电源电压、滤波电容、电感对CL复合电路的放电特性的影响。结果表明:随着滤波电容的增大,火花电流、功率和能量都会随着增大;随着电感的增加,对电流的阻碍越大,火花功率和火花能量都会减小;随着电源电压的增大,火花电流、功率以及能量均会增加。
<摘要>(101)
采煤机作业区域人员精确检测方法研究
魏东(通讯作者), 王忠宾, 司垒, 谭超, 路绪良
当前状态:
摘要:
采煤机作为综采工作面的关键装备之一,其智能化是实现少人化、无人化开采的必要条件。当前的智能化采煤机已经具有三维定位、记忆截割和远程监控等功能,但缺少采煤机作业区域误入人员的检测和预警保护功能,一旦出现井下人员误入其作业区域,将会带来严重的安全事故。为实现采煤机作业区域人员的安全保护,如何建立一套精确有效的人员检测系统是当前亟待解决的关键问题之一。针对综采工作面具有低照度、工况环境复杂多变的特点,提出了基于红外热成像技术的采煤机作业区域人员精确检测方法。分析了综采工作面红外图像噪声特征,提出了基于高斯掩码改进的多级导向滤波模型;基于Lucas-Kanade光流法和模糊分割理论,实现了动态背景下的移动前景目标运动信息提取并对红外场景信息进行分割;结合移动目标运动信息和红外场景分割结果,构建了基于形态学理论的权重投票法,实现了采煤机作业区域人员的精确检测。最终,在河南大有能源有限公司义煤集团耿村矿21208综采工作面进行了井下工业性试验,试验结果表明:采煤机作业区域人员检测系统于实际综采工作面的人员跟踪偏差低至0.1065像素宽度,重合比为96.10%。采煤机作业区域人员精确检测是实现有效人员安全保护的前提,该系统的建立为智能化综采工作面的安全生产提供技术支撑。
<摘要>(186)
厚硬顶板多煤层开采煤柱型冲击显现机制研究
杨伟, 兰世瑞, 李振雷, 张传玖, 李红平, 钟涛平, 宋大钊, 周超
当前状态:
摘要:
为了对厚硬顶板条件下煤柱型冲击显现机制进行研究,本文采用理论分析、数值模拟、现场监测等手段,研究了厚硬顶板多煤层开采条件下的覆岩运移特征,分析了工作面冲击显现机制并讨论了后续开采过程中潜在冲击危险性。结果表明:受区段煤柱、厚硬顶板及超前支承压力影响,工作面中下部区域及区段煤柱附近围岩应力及支架压力明显大于上顺槽区域,容易产生煤柱型、厚硬顶板垮落型冲击地压;当工作面接近上覆“刀把形”采空区边界时,上覆I010405采空区边界应力可以向下传递至I010203工作面,与侧向及超前压力相互叠加,构成支承应力,从而造成I010203工作面冲击危险性进一步增大,应在此阶段加大防治力度以顺利度过危险区。现场监测的冲击危险性与理论分析结果一致。研究结果可为相似条件的矿井工作面冲击地压防治提供借鉴。
<摘要>(114)
井下履带式探测机器人研发与运动抗扰控制研究
单杰, 关丙火
当前状态:
摘要:
针对当前井下矿灾后探测和救援难题,本文研发了面向复杂地面环境的六摆臂履带式探测机器人。首先对机器人整机结构,尤其是移动底盘进行了整体结构设计,分析了机器人典型作业的工况参数。其次,针对机器人在复杂地面的高效运动控制问题,设计了机器人控制系统的驱动方案。在机器人运动驱动系统上,对两侧履带驱动的永磁同步电机(PMSM)进行了数学建模和磁场定向控制研究(FOC)。针对传统直接转矩控制系统存在抗干扰性能弱、磁链脉动大等缺点,设计了基于自抗扰的速度环控制和基于PI控制器的电流环控制算法,用以提升电机扰动抑制能力和快速运动性能。最后与双PI环的算法进行了对比试验验证,试验结果表明:采用抗扰控制算法的机器人PMSM系统的运动响应快速无超调、抗干扰能力更强,能有效提升机器人运动的爬坡越障性能和作业稳定性。
<摘要>(139)
基于音频特征融合Res-CNN-LSTM网络的带式输送机运行状态预测
孙杰臣(通讯作者)
当前状态:
摘要:
摘 要:为了解决使用接触式传感器、机器视觉对矿用带式输送机的运行状态监测存在安装不便、稳定性差,且缺少对带式输送机运行状态预测的问题,提出基于音频特征融合Res-CNN-LSTM网络的带式输送机运行状态预测的方法。首先对音频信号进行滤波去噪,然后采用梅尔倒频谱法(MFCC)提取信号的一维梅尔倒频谱系数MFCC0,作为网络模型的输入;考虑到网络模型加深会导致过拟合和性能退化,引入残差块对网络模型进行优化。以实验室带式输送机平台进行试验,实验过程中不断优化网络模型参数,结果表明,音频信号可以获取带式输送机更多的运行状态信息;与其他模型相比,所设计的网络模型预测准确率最高,且训练时间短;同时在不同的工况下验证了该模型具有较高的鲁棒性。
<摘要>(185)
查看更多
无煤柱切顶留巷覆岩破坏特征及微震实测研究
张颖异, 王同
当前状态:  doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2023100062
摘要:
为进一步研究无煤柱切顶留巷技术开采后的覆岩破坏规律,以柠条塔煤矿S1201-Ⅱ工作面为工程背景,采用物理相似模拟与数值模拟的研究手段,结合现场微震监测技术建立了微震波形数据库,研究了随工作面持续开采,无煤柱切顶留巷不同阶段的覆岩采动裂隙演化及应力空间展布特征,得出了工作面覆岩周期性破断规律。研究结果表明:工作面发生初次来压时的覆岩裂隙发育高度约为57.6 m,切顶前中部裂隙带发育高度为95.5~96.1 m,裂采比为23.8~24.0,边缘侧裂隙发育高度为105.9~106.4 m,裂采比为26.4~26.6。切顶后工作面两侧裂隙带最终发育高度约为104.3~105.2 m,裂采比为26.1~26.3,工作面中部裂隙带由于上覆岩层的不断压实弥合,最终发育高度为94.3~95.2 m,裂采比为23.6~23.8。当巷道分别处于掘进、切缝阶段,顶板位移基本没有产生改变;当其进入下沉、成巷阶段,顶板位移值不断增大。切顶卸压完成后,巷道侧支承压力峰值增大,表明切缝之后的工作面跨度进一步增大,倾向支承压力不断增大;工作面顶板卸压效果显著,顶板产生大范围应力释放现象。在该工作面布置了微震监测系统,发现微震事件的周期性产生与工作面周期来压有强关联性,其发展过程可划分为萌芽期-发展期-高潮期,进一步综合得出覆岩的周期性破断演化规律。
<摘要>(0) <HTML>(0) <PDF>(2022KB)(0)
基于结构纹理分解的矿井图像增强方法
张红, 索霆锋, 宋婉莹
当前状态:  doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2023100005
摘要:
矿井下存在低照度、多灰尘现象,导致监控视频采集的图像具有光照不均、模糊及细节丢失的问题,影响后续智能图像识别,现有矿井图像增强方法普遍存在图像纹理细节不清晰、视觉效果差的问题。提出了一种基于结构纹理分解的图像增强方法。首先,利用maxRGB算法对原始图像提取初始光照分量,接着构建优化目标函数,依次优化求解初始光照分量中的结构分量、纹理分量及噪声分量。先对初始光照分量进行加权引导滤波作为先验约束,迭代获得边缘清晰的结构分量。再结合最大邻域差方法和加权平均局部变分构建局部变化偏差函数作为约束权重,迭代得到细节丰富的纹理分量。然后,将原始图像转化到HSV颜色空间,提取出原始图像的亮度分量,并结合结构分量、纹理分量及噪声分量利用Retinex理论进行重构,得到增强后的初始亮度分量。为避免亮度过增强,引入带有截断因子的自适应伽马校正(AGCWD)处理图像初始亮度信息以获得最终的亮度分量。最后,将图像转换到RGB颜色空间,得到增强图像。实验结果表明:① 基于结构纹理分解的图像增强算法处理后的图像能保证图像边缘纹理细节更加清晰,减少了图像增强过程中的光晕伪影,且增强后的图像灰度直方图更均衡。② 与基于结构纹理感知的Retinex算法(STAR)、联合内外先验增强算法(JieP)、基于加权变分的图像增强算法(WVM)、基于半解耦分解算法(SDD)、带色彩恢复的Retinex算法(MSRCR)等5种图像增强算法相比,基于结构纹理分解的图像增强算法的自然图像质量评价指标(NIQE)分别降低了8.69%,29.05%,11.2%,29.53%,33.54%,视觉质量保真度(VIF)分别提高了91.17%,117.86%,59.38%、48.78%,183.12%,信息熵指标(Entropy)分别提高了3.20%,8.02%,4.07%、3.49%,22.68%。③ 基于结构纹理分解的图像增强算法运行时间仅高于MSRCR算法,但增强效果更好,能够满足矿井下图像增强的需求。
<摘要>(0) <HTML>(0) <PDF>(11907KB)(0)
矿井无线电波防爆安全发射功率研究
孙继平, 彭铭
当前状态:  doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.18184
摘要:
5G,5.5G,WiFi6,WiFi7,UWB,ZigBee等矿井移动通信系统及人员和车辆定位系统等发射的大功率无线电波有点燃瓦斯和煤尘的风险。因此,需要合理设置防爆无线电设备发射的无线电波防爆安全功率阈值,限制防爆无线电设备发射的无线电波功率。欧洲标准CLC/TR 50427:2004《Assessment of inadvertent ignition of flammable atmospheres by radio-frequency radiation-Guide》规定了爆炸性气体环境中无线电波防爆安全接收点火功率阈值,但缺少无线电波防爆安全发射功率阈值的内容。国家标准GB/T 3836.1—2021《爆炸性环境 第1部分:设备 通用要求》和国际标准IEC 60079-0:2017《Explosive atmospheres-Part 0:Equipment-General requirements》虽然有无线电波防爆安全发射功率阈值的相关规定,但错误地将欧洲标准CLC/TR 50427:2004中的无线电波防爆安全接收点火功率阈值修改为无线电波防爆安全发射功率阈值,大大降低了爆炸性环境中无线电设备所能允许的最大发射功率。由于煤矿井下没有能作为接收天线的起重机这类细长结构物体,且现有矿井无线通信及定位系统工作频率均远大于30 MHz,所以,无线电波防爆安全接收点火功率阈值应为8 W,而不是国家标准GB/T 3836.1—2021和国际标准IEC 60079-0:2017规定的无线电波防爆安全发射功率阈值6 W。在发射天线发射的无线电波能量全部被等效天线吸收的最不利于无线电防爆的传输和耦合情况下,无线电设备工作频率为等效天线谐振频率时,接收点火功率达到最大,为等效天线接收的总功率的一半,即发射功率的一半。在实际工程中,无线传输效率和耦合效率均不会为1,因此,无线电波防爆安全发射功率阈值应是无线电波防爆安全接收点火功率阈值2倍以上。煤矿井下无线电波防爆安全接收点火功率阈值为8 W,因此,煤矿井下无线电波防爆安全发射功率阈值应大于16 W。
<摘要>(0) <HTML>(0) <PDF>(472KB)(0)
查看更多
[编委学术专栏]
煤矿井下非均匀照度图像去噪研究
张旭辉, 麻兵, 杨文娟, 董征, 李语阳
2024, 50(2): 1-8.   doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2023110090
摘要: 煤矿综采工作面空间小、照明环境复杂多变,采煤过程中伴随着大量的粉尘、大雾,导致采集的图像出现曝光、细节特征减弱等问题,难以对井下照明区域光照强度过大的图像进行有效的特征提取。针对上述问题,提出了一种煤矿井下非均匀照度图像去噪算法。首先,将视频截取为图像,判断图像是否需要进行光照抑制,将需要进行光照抑制的RGB图像拆分通道,并计算每个通道的光照调节因子,实现图像的整体光照调节;然后,将未进行整体光照抑制的图像和经整体光照抑制的图像进行反射分量提取,即将输入的图像转换为HSV空间图像,使用单尺度Retinex(SSR)算法对V通道图像中的光照分量进行单独处理,将V分量中的入射分量去除,保留反射分量,并对反射分量使用直方图均衡算法实现光照均衡化处理;最后,使用基于引导滤波的暗通道先验算法对经过光照处理后的图像进行去雾处理,并使用伽马校正函数重新调节亮度不均的图像。主观评价结果表明:提出的煤矿井下非均匀照度图像去噪算法有效抑制了因光照导致整体亮度较高的问题,且由于大雾、粉尘等因素导致图像模糊的部分更加清晰,图像的细节特征更加突出。采用信息熵、均值 、标准差 、空间频率4种评价指标对提出的算法效果进行客观评价,结果表明,提出的算法在信息熵、均值 、标准差 、空间频率上较多尺度Retinex(MSR)算法分别平均提升了21.87%,−56.06%,153.43%,294.45%,较基于颜色保持的多尺度视网膜增强(MSRCP)算法分别平均提升了1.18%,−39.56%,33.29%,−4.71%,较带色彩恢复的多尺度视网膜增强(MSRCR)算法分别平均提升了38.06%,−55.27%,462.10%,300.96%,说明提出的算法能更有效地增加图像信息量、抑制光照强度、提升边缘信息及图像清晰度。
<HTML> <PDF>(24342KB)
[编委学术专栏]
基于双层路由注意力机制的煤粒粒度定量分析
程德强, 郑丽娟, 刘敬敬, 寇旗旗, 江鹤
2024, 50(2): 9-17.   doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2023100002
摘要: 煤粒粒度分布特征与煤中甲烷气体传播规律的分析密切相关。目前,基于图像分割的煤粒粒度分析方法已成为获取煤粒粒度的主流方案之一,但存在上下文信息丢失、煤粒特征融合不当造成煤粒漏分割和过分割等问题。针对上述问题,设计了一种基于双层路由注意力机制(BRA)的煤粒粒度分析模型。在残差U型网络ResNet−UNet中嵌入BRA模块,得到B−ResUNet网络模型:为减少在煤粒分割过程中出现的漏分割问题,在ResNet−UNet网络的上采样前添加BRA模块,使网络根据上一层的特征调整当前特征层的重要性,增强特征的表达能力,提高长距离信息的传递能力;为减少在煤粒分割过程中出现的过分割问题,在ResNet−UNet网络的特征拼接模块后添加BRA模块,通过动态选择和聚合重要特征,实现更有效的特征融合。对分割出的煤粒进行特征信息提取,针对实验分析中采用的煤粒数据集的煤粒粒度与细胞大小相当,为精确表征煤粒粒度,采用等效圆粒径获取煤粒粒度及粒度分布。实验结果表明:① B−ResUNet网络模型的准确率、平均交并比、召回率较ResNet−UNet基础网络分别提高了0.6%,14.3%,35.9%,准确率达99.6%,平均交并比达92.6%,召回率达94.4%,B−ResUNet网络模型在煤样中具有较好的分割效果,能够检测出较为完整的颗粒结构。② 在上采样前和特征拼接后均引入BRA模块时,网络对煤粒的边缘区域给予了足够的关注,且对一些不太重要的区域减少了关注度,从而提高了网络的计算效率。③ 煤粒的粒度大小在1~2 mm内呈相对均衡的分布趋势,粒度在1~2 mm内的煤粒占比最大为99.04%,最小为90.59%,表明基于BRA的图像处理方法在粒度分析方面具有较高的准确性。
<HTML> <PDF>(1035KB)
[编委学术专栏]
煤矿履带式定向钻机路径规划算法
毛清华, 姚丽杰, 薛旭升
2024, 50(2): 18-27.   doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2023080085
摘要: 煤矿履带式定向钻机路径规划过程中存在机身体积约束和实际场景下的行驶效率需求,而常用的A*算法搜索速度慢、冗余节点多,且规划路径贴近障碍物、平滑性较差。提出一种以改进A*算法规划全局路径、融合动态窗口法(DWA)规划局部路径的煤矿履带式定向钻机路径规划算法。考虑定向钻机尺寸影响,在传统A*算法中引入安全扩展策略,即在定向钻机和巷道壁、障碍物之间加入安全距离约束,以提高规划路径的安全性;对传统A*算法的启发函数进行自适应权重优化,同时将父节点的影响加入到启发函数中,以提高全局路径搜索效率;利用障碍物检测原理对经上述改进后的A*算法规划路径剔除冗余节点,并使用分段三次Hermite插值进行二次平滑处理,得到全局最优路径。将改进A*算法与DWA融合,进行煤矿井下定向钻机路径规划。利用Matlab对不同工况环境下定向钻机路径规划算法进行仿真对比分析,结果表明:与Dijkstra算法和传统A*算法相比,改进A*算法在保证安全距离的前提下,加快了搜索速度,搜索时间分别平均减少88.5%和63.2%,且在一定程度上缩短了规划路径的长度,路径更加平滑;改进A*算法与DWA融合算法可有效躲避改进A*算法规划路径上的未知障碍物,路径长度较PRM算法和RRT*算法规划的路径分别平均减小5.5%和2.9%。
<HTML> <PDF>(4146KB)
[科研成果]
基于工业互联网架构的煤矿瓦斯智能抽采管控系统设计
尹建辉
2024, 50(2): 28-34.   doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2023080030
摘要: 目前煤矿瓦斯智能抽采管控系统存在以下问题:①系统功能局限于某一段流程管控,导致瓦斯抽采业务管理覆盖不全、措施落实不到位。② 基于传统的“烟囱式”IT架构,导致子系统分散、数据利用率低、协同能力差,后期子系统融合代价大、系统扩展不便。③ 瓦斯抽采过程仍存在较多的人工环节,系统智能化、自动化能力还有待进一步提升。针对上述问题,设计了一种基于工业互联网架构的煤矿瓦斯智能抽采管控系统。基于发布/订阅模式开发了瓦斯抽采多源异构数据采集流程,促进了数据的解耦和共享,降低了系统复杂度,实现了瓦斯抽采管网数据、钻孔作业及轨迹数据、设备工况数据、达标评判数据等多源异构数据的统一采集。基于数字孪生技术,构建了三维抽采系统模型,达到了井上下抽采系统的立体化展示。基于规则引擎技术,根据订阅的Topic对经过消息中心处理后的传感器数据进行判断,可进行告警消息的推送,并将处理后的传感器数据存入数据库中,以实现瓦斯抽采达标评判的自动化、流程化运行。利用机器视觉视频分析技术识别钻杆根数,从而实现钻孔过程的钻杆根数(钻孔深度)的自动计数和钻孔工程的信息化管理,结合钻孔测量仪器,实现了钻孔轨迹左右、上下偏差分析及可视化。现场应用结果表明:瓦斯抽采相关管理人员通过查看瓦斯智能抽采管控系统软件,可实时快速地了解各抽采面抽采情况、抽采评判情况、钻孔工程施工情况、系统故障情况,提高了瓦斯抽采信息化和智能化管理水平。
<HTML> <PDF>(4403KB)
[科研成果]
一种长巷道形变监测中轴线提取及断面构建方法
陈晓伟, 陈雷, 李猛, 胡成军, 宋磊, 袁鹏喆
2024, 50(2): 35-41.   doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2023090077
摘要: 三维激光扫描技术被广泛用于长巷道形变监测技术的研究中,但目前的研究存在多次扫描采集到的点云数据基准点移位现象;采集到的相邻点云数据公共特征不明显,多站点云拼接后会导致累计误差增大;超前巷道形变受超前支架的影响。针对上述问题,以传统十字点法中顶底板中点与两帮重点交叉的方法为基础,提出了一种基于最小二乘法的巷道中轴线提取方法。巷道定义的直角坐标系的原点位于激光束发射处,z轴位于激光扫描器的竖向扫描面内;xy轴均位于仪器的横向扫描面内,中轴线反映了巷道整体的走向和姿态。在巷道掘进完成未受采动影响时,整条巷道进行第一遍扫描,通过最小二乘法确定整条巷道的中心点,将各中心点连接并拟合出一条完整的中轴线。在后续的巷道变形监测中,每监测一次均通过第一次的中点位置进行点云数据叠加,准确获得巷道断面内各个点云的变化情况,进而获得巷道的形变。基于拟合的中轴线构建巷道断面。采用三维激光扫描系统在塔山煤矿30507工作面回风巷对巷道形变进行了测试,结果表明:① 巷道形变随着测点距工作面距离的增大而变小,且30507工作面回风巷的超前影响范围为150 m,巷道形变的最大点位于底板临近采空区一侧。② 三维激光扫描和微震监测系统确定的超前范围接近,说明在进入150 m时支护煤体已经开始受力,且巷道形变的最大点位于底板临近采空区一侧,而不是十字点观测法观测的底板,证明三维激光扫描结果更为精确,且极大地降低了作业强度。
<HTML> <PDF>(1425KB)
[科研成果]
工作面液压系统流量补偿技术研究
赵叔吉
2024, 50(2): 42-48.   doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2023080060
摘要: 目前工作面液压系统的优化研究对连续推进过程中液压系统压力流量特性的分析较少,对液压系统压力流量波动问题缺乏简单有效的解决方案。针对工作面快速移架需求,以张家峁煤矿2−2煤层新建大采高工作面为工程背景,采用AMEsim软件建立了单台液压支架和成组液压支架仿真模型,基于自动跟机移架中千斤顶的动作时序,对煤炭开采过程中液压支架移架推溜过程进行仿真,分析了不同数量液压支架同时动作时工作面液压系统的压力流量变化情况,指出移架过慢的原因是液压支架瞬时需液量超过泵站最大流量,同时在液压支架成组运动过程中存在瞬时需液量不足和部分时刻泵站供液能力过剩的矛盾。针对液压系统间歇性大流量需求,提出了基于蓄能器的流量补偿技术,通过仿真验证了安装蓄能器后液压系统的压力波动被明显抑制,各千斤顶运动速度明显提升。在张家峁煤矿新建工作面对基于蓄能器的流量补偿技术进行现场试验,结果表明接入蓄能器后,液压系统平均压降降幅达74.1%,压力波动受到明显抑制,验证了流量补偿技术可满足液压系统间歇性大流量需求,为快速移架提供保障。
<HTML> <PDF>(12108KB)
[分析与研究]
基于CED−YOLOv5s模型的煤矸识别方法研究
何凯, 程刚, 王希, 葛庆楠, 张辉, 赵东洋
2024, 50(2): 49-56, 82.   doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2023090065
摘要: 由于煤矿井下高噪声、低照度、运动模糊的复杂工况和煤矸易聚集现象,导致煤矸目标检测模型特征提取困难及煤矸分类、定位不准确问题。针对该问题,提出一种基于CED−YOLOv5s模型的煤矸识别方法。首先,在YOLOv5s主干网络中引入坐标注意力 (CA) 机制,通过将坐标信息嵌入信道关系和长程依赖关系中对特征图进行编码,充分利用通道注意力信息和空间注意力信息,使模型更加关注重要特征,抑制无用信息。其次,在YOLOv5s的检测头部引入EIoU回归损失函数,将目标框与锚框的宽高差异最小化,以增强目标的位置和边界信息,提高模型在密集目标下的定位精度和收敛速度;最后,在YOLOv5s的检测头部引入轻量化解耦头,解耦出单独的特征通道,分别用于分类任务和回归任务,解决了原模型中耦合头部分类任务与回归任务的相互干扰问题,进一步提升了模型的并行运算效率与检测精度。实验结果表明: CED−YOLOv5s模型与其他YOLO系列目标检测模型相比,综合性能最佳,平均检测精度达94.8%,相较于YOLOv5s模型提升了3.1%,检测速度达84.8 帧/s,可充分满足煤矿井下煤矸实时检测需求。
<HTML> <PDF>(14585KB)
[分析与研究]
基于改进YOLOv5的带式输送机大块煤检测
秦宇龙, 程继明, 任一个, 王晓晴, 赵青, 安翠娟
2024, 50(2): 57-62, 71.   doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2023080096
摘要: 过大的煤块在带式输送机上运输时易造成煤流不畅、堵塞及堆煤,然而大块煤和普通煤块在外形和颜色上的差异较小,且煤块间存在遮挡和堆叠的情况,现有煤块检测方法对大块煤与普通煤块的区分不够精确,容易出现漏检或误检。针对上述问题,提出了一种改进YOLOv5模型,用于带式输送机大块煤检测。利用并行空洞卷积模块替换YOLOv5骨干网络中的部分普通卷积模块,扩大感受野,提升多尺度特征学习能力,从而更好地区分大块煤与普通煤块;在颈部网络中加入联合注意力模块,更好地融合上下文信息,提高对大块煤的定位能力。利用训练好的改进YOLOv5模型对摄像仪采集的实时输煤视频进行检测,根据大块煤的数量信息实时联动PLC示警。实验结果表明:相比于原始YOLOv5模型,改进YOLOv5模型在召回率和平均精度上分别提高了3.4%,2.0%;PLC可根据改进YOLOv5模型检测出的大块煤数量操作相应的指示灯和蜂鸣器进行示警;将改进YOLOv5模型应用于煤矿井下实际输煤视频中,对大块煤的检测精确率达97.0%,有效避免了漏检和误检现象。
<HTML> <PDF>(5307KB)
查看更多