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面向井下环境的矿用车辆实时轨迹预测
1
作者 孟广瑞 刘伟 +1 位作者 孙洪涛 周晓东 《煤炭技术》 2026年第1期145-151,共7页
煤矿井下交通系统的安全与稳定,是煤矿产业顺利发展的必要前提,同时,矿用车辆的轨迹预测又是煤矿井下交通系统的重中之重。针对井下环境错综复杂,交通流量大等难题,构建了一种基于注意力机制与双向长短期记忆网络(Attention-BiLSTM)的... 煤矿井下交通系统的安全与稳定,是煤矿产业顺利发展的必要前提,同时,矿用车辆的轨迹预测又是煤矿井下交通系统的重中之重。针对井下环境错综复杂,交通流量大等难题,构建了一种基于注意力机制与双向长短期记忆网络(Attention-BiLSTM)的轨迹预测模型,利用GPS车辆历史轨迹数据,实现了对未来时刻车辆运行轨迹的预测。首先,对数据进行预处理并优化模型,然后,将所提模型与RNN、GRU、标准LSTM等基准模型进行对比实验。结果表明,本文提出的Attention-BiLSTM模型预测准确率为96.8%,且其平均位移误差显著低于对比模型,验证了该模型在井下复杂环境中的有效性与优越性。 展开更多
关键词 煤矿井下交通 车辆轨迹预测 深度学习 长短期记忆网络 注意力机制 双向循环神经网络
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基于流固耦合的隔膜泵单向阀端盖螺栓优化设计
2
作者 韩世昌 王杰 +3 位作者 李茜 解天华 李妍 康宇驰 《排灌机械工程学报》 北大核心 2025年第5期463-469,476,共8页
为改善铁精矿矿浆输送管线隔膜泵入口单向阀端盖的螺栓连接问题,建立单向阀三维模型及矿浆固液两相流模型,采用流固耦合方法,分析阀芯不同开度下端盖受力载荷谱及螺栓的受力情况.在此基础上,应用遗传优化算法对单向阀端盖螺栓进行布局... 为改善铁精矿矿浆输送管线隔膜泵入口单向阀端盖的螺栓连接问题,建立单向阀三维模型及矿浆固液两相流模型,采用流固耦合方法,分析阀芯不同开度下端盖受力载荷谱及螺栓的受力情况.在此基础上,应用遗传优化算法对单向阀端盖螺栓进行布局优化设计,获取不同性能等级螺栓的优化布局,并验证优化结果的有效性.研究结果表明:保持螺栓性能等级为12.9级的情况下,可将原有8颗螺栓增加为10颗,单颗螺栓的直径减小6 mm,螺栓总体积降低8.2%,实现了轻量化设计,并降低了单颗螺栓的受力;若保持现有螺栓数量及直径不变,螺栓性能等级可降低为10.9级,从而有效降低生产成本,也是最容易实现的技改方案.研究结果可为单向阀的升级和改进提供一定依据,并且在轻量化和成本控制方面具有重要的工程应用价值. 展开更多
关键词 隔膜泵 单向阀 螺栓布局 流固耦合 矿浆输送
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基于改进ACO-GA算法的矿用无人运输车路径规划
3
作者 孙霞 孙强 李文清 《煤矿机械》 2025年第11期223-225,共3页
矿用无人运输车在现代矿山智能运输系统中应用广泛,但由于矿山环境的复杂性,其路径规划问题面临诸多挑战。为了提高矿用无人运输车在复杂地形中的路径规划效率与精度,提出一种蚁群优化(ACO)与遗传算法(GA)相结合的混合优化算法,并引入Pe... 矿用无人运输车在现代矿山智能运输系统中应用广泛,但由于矿山环境的复杂性,其路径规划问题面临诸多挑战。为了提高矿用无人运输车在复杂地形中的路径规划效率与精度,提出一种蚁群优化(ACO)与遗传算法(GA)相结合的混合优化算法,并引入Petri网进行多任务调度和资源管理,为矿用无人运输车路径规划提供更高效的调度方案。为了验证算法的有效性,对改进ACO-GA算法与传统算法构建栅格地图进行仿真对比。实验结果表明,改进ACO-GA算法在路径最优性等方面均优于传统算法。 展开更多
关键词 矿用无人运输车 ACO GA PETRI网 路径规划
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煤矿刮板机链轮轴组的设计与应用研究
4
作者 王翠 《价值工程》 2026年第1期118-120,共3页
煤矿刮板机是一种在井下进行采煤作业的机械设备,在刮板机开始工作之前,需要先将其冲入采煤面开采的煤层中,然后通过刮板输送机将采出来的煤炭输送到井口上方的槽体里。刮板输送机链轮轴组作为机械传动部件的重要组成部分,直接影响到输... 煤矿刮板机是一种在井下进行采煤作业的机械设备,在刮板机开始工作之前,需要先将其冲入采煤面开采的煤层中,然后通过刮板输送机将采出来的煤炭输送到井口上方的槽体里。刮板输送机链轮轴组作为机械传动部件的重要组成部分,直接影响到输送机的正常运行和安全使用。如果链轮轴组出现问题,将导致刮板机无法正常运输煤炭等物料,影响生产效率和安全性。如何使刮板机的链轮轴组寿命延长,通过一系列不断试验和研究,我们通过不断的技术创新和改造,设计了几种形式的链轮轴组。 展开更多
关键词 链轮轴组 链轮 耐磨性 密封 润滑 磨损
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基于疲劳评估的梭车转向臂服役周期预测方法研究
5
作者 叶竹刚 《煤矿机械》 2026年第1期197-200,共4页
针对梭车转向臂在井下复杂工况下的疲劳失效问题,提出了一种基于有限元仿真与疲劳累积损伤理论的服役周期预测方法。通过建立主、从转向臂精细化有限元模型,结合瞬态动力学分析与模态分析,揭示了转向臂在动态载荷作用下的应力分布规律... 针对梭车转向臂在井下复杂工况下的疲劳失效问题,提出了一种基于有限元仿真与疲劳累积损伤理论的服役周期预测方法。通过建立主、从转向臂精细化有限元模型,结合瞬态动力学分析与模态分析,揭示了转向臂在动态载荷作用下的应力分布规律及失效机理。基于S-N曲线与Miner线性累积损伤理论,构建了载荷谱驱动的疲劳寿命预测模型,并引入安全系数对理论寿命进行工程修正。仿真结果表明:主、从转向臂的最小疲劳寿命(循环次数)分别为2.01×10~5和1.79×10~5,经安全系数修正后仍满足矿山设备维护周期需求。进一步分析了载荷敏感性与应力集中区域,提出了基于应力监测的预防性维护策略,为矿山运输设备关键部件的可靠性设计与服役周期预测提供了技术支撑。 展开更多
关键词 梭车 转向臂 疲劳评估 有限元仿真 服役周期预测
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非对称低矮紧凑型伸缩机尾研究
6
作者 朱永年 沈丰 +2 位作者 闫亚录 李旺 刘宏飞 《煤矿机械》 2026年第1期59-62,共4页
伸缩机尾作为刮板输送机的关键核心部件,主要由机尾、伸缩槽及伸缩油缸组成,在工作过程中负责刮板链组件的动态张紧。传统的刮板输送机伸缩机尾采用双油缸对称布置,大倾角工作面的机尾巷道与工作面不存在台阶,由于煤层偏薄,采煤机滚筒... 伸缩机尾作为刮板输送机的关键核心部件,主要由机尾、伸缩槽及伸缩油缸组成,在工作过程中负责刮板链组件的动态张紧。传统的刮板输送机伸缩机尾采用双油缸对称布置,大倾角工作面的机尾巷道与工作面不存在台阶,由于煤层偏薄,采煤机滚筒直径小,在截割机尾三角煤时,采煤机摇臂与伸缩机尾的油缸护罩干涉,导致采煤机无法完全截透刮板输送机机尾的三角煤,还需进行人工清理作业。针对此问题,近年来在大倾角工作面,刮板输送装备普遍开始采用油缸单侧布置的非对称低矮紧凑型伸缩机尾。通过分析计算及仿真研究,阐述了非对称低矮紧凑型伸缩机尾的设计与性能特点,为倾斜煤层刮板输送装备的设计提供参考。 展开更多
关键词 刮板输送机 低矮紧凑型伸缩机尾 大倾角 油缸布置 非对称
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煤矿刮板输送机智能化故障诊断系统设计研究
7
作者 孔令成 《煤矿机械》 2026年第1期188-192,共5页
刮板输送机作为煤矿综采工作面的核心运输设备,其运行可靠性直接影响煤矿生产效率与作业安全。针对传统刮板输送机故障诊断依赖人工巡检、诊断滞后、准确率低等问题,设计了一种基于多传感器融合与BP神经网络的智能化故障诊断系统。首先... 刮板输送机作为煤矿综采工作面的核心运输设备,其运行可靠性直接影响煤矿生产效率与作业安全。针对传统刮板输送机故障诊断依赖人工巡检、诊断滞后、准确率低等问题,设计了一种基于多传感器融合与BP神经网络的智能化故障诊断系统。首先,分析刮板输送机关键部件的常见故障机理,确定振动、温度、电流为核心监测参数;其次,完成该系统硬件设计,包括传感器选型与布置、数据采集模块及以太网通信模块搭建;最后,通过MATLAB构建BP神经网络故障诊断模型,采用煤矿现场采集的1 200组工况数据对模型进行训练与验证。实验结果表明:该系统对刮板输送机典型故障的诊断准确率达到96.8%,响应时间少于0.5 s,可实现故障的实时监测与精准识别,为煤矿机械的智能化运维提供了技术支撑。 展开更多
关键词 刮板输送机 智能化故障诊断 多传感器融合 BP神经网络 数据采集
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光纤传感技术下煤矿井下带式输送机异物检测
8
作者 雷鹏 范仁和 +2 位作者 袁磊 赵堃 欧阳敏 《煤矿机械》 2026年第1期220-225,共6页
受井下强机械振动与宽频电磁噪声干扰,传统相位解调技术因时频混叠与信号衰减,难以有效提取扰动特征,造成系统漏检率高、识别精度差。为此,基于相位敏感光时域反射仪(Φ-OTDR)光纤传感技术,对煤矿井下带式输送机异物检测方法展开研究。... 受井下强机械振动与宽频电磁噪声干扰,传统相位解调技术因时频混叠与信号衰减,难以有效提取扰动特征,造成系统漏检率高、识别精度差。为此,基于相位敏感光时域反射仪(Φ-OTDR)光纤传感技术,对煤矿井下带式输送机异物检测方法展开研究。布设聚四氟乙烯涂层光纤构建U形全断面感知网络;建立获取Φ-OTDR信号的数学模型,利用Φ-OTDR技术中的相干检测与拍频解调机制,实现高频相位信号向可测电信号的转换;引入滑动平均算法对Φ-OTDR信号进行预处理;通过阈值判别触发潜在异物事件,结合定位模型输出异物的精确位置。实验结果表明:滑动平均算法可显著平滑噪声信号;该方法对金属及矸石、绳索、木材的检测精度高,召回率在91.5%~100%,检测效果较为可靠。 展开更多
关键词 带式输送机 异物检测 光纤传感技术 Φ-OTDR 滑动平均算法
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煤矿井下煤水分离刮板转载机设计计算
9
作者 高晋利 胡万飞 +3 位作者 徐振忠 刘金有 田彬宜 白海麟 《煤矿机械》 2026年第1期26-29,共4页
井下选矿环节转运提升设备的可靠性不足严重制约了采-选-充一体化技术的发展。为解决这一问题,以煤矿井下跳汰洗选系统的特殊工况需求为导向,创新性地提出了一种具有模块化设计特征的新型煤水分离刮板转载机。该设备在结构优化与运行效... 井下选矿环节转运提升设备的可靠性不足严重制约了采-选-充一体化技术的发展。为解决这一问题,以煤矿井下跳汰洗选系统的特殊工况需求为导向,创新性地提出了一种具有模块化设计特征的新型煤水分离刮板转载机。该设备在结构优化与运行效率方面具有显著技术优势。研究重点围绕驱动功率计算与脱水时间优化两大关键技术展开理论分析,建立了相应的数学模型,并结合实际工况验证了计算方法的准确性。研究结果可为同类设备的选型与优化设计提供理论依据,对提高井下煤水分离效率、降低能耗及推动智能化矿山建设具有重要的工程应用价值。 展开更多
关键词 煤水分离 刮板转载机 运行阻力 驱动功率 脱水
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钢丝绳芯输送带剥胶器及刀具优化设计
10
作者 陈万胜 谭震 +3 位作者 高永军 朱信龙 刘杰 于福年 《煤矿机械》 2026年第1期144-150,共7页
为提高钢丝绳芯输送带的维护效率及安全性,提升其剥胶操作的自动化水平,设计了一种钢丝绳芯输送带剥胶器并分析了其工作原理。基于ABAQUS有限元分析软件对刀具剥胶过程进行仿真分析,并以刀具切入角、剥离楔角及脱离角为研究变量,开展正... 为提高钢丝绳芯输送带的维护效率及安全性,提升其剥胶操作的自动化水平,设计了一种钢丝绳芯输送带剥胶器并分析了其工作原理。基于ABAQUS有限元分析软件对刀具剥胶过程进行仿真分析,并以刀具切入角、剥离楔角及脱离角为研究变量,开展正交试验,研究各参数对剥离力的影响程度。通过极差法对结构参数进行优化,结果表明:刀具切入角对剥离力影响最大,剥离楔角次之,脱离角影响最小,得出最优角度组合为切入角16°,剥离楔角38°,脱离角24°。依据最优参数组合对优化后刀具剥胶性能进行分析,并通过试验验证其优越性。研究表明,优化后剥胶器刀具有良好的剥胶性能,可有效降低操作强度,提升剥离效率与作业安全性。 展开更多
关键词 钢丝绳芯输送带 剥胶器 有限元仿真 结构优化 正交试验
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顺槽转运环节块煤率提升方法探究
11
作者 刘涛 张鹏 +1 位作者 高晋利 刘金有 《煤矿机械》 2026年第1期84-87,共4页
在煤炭市场,块煤相较于末煤具有低粉尘、低硫粉、杂质含量低、易清洗、单位发热量高等优点,同品质块煤价格高于末煤价格。因此,最大限度地提高块煤率,对提高煤矿经济效益有重要的意义。综合分析原煤生产系统表明,破碎系统问题是造成原... 在煤炭市场,块煤相较于末煤具有低粉尘、低硫粉、杂质含量低、易清洗、单位发热量高等优点,同品质块煤价格高于末煤价格。因此,最大限度地提高块煤率,对提高煤矿经济效益有重要的意义。综合分析原煤生产系统表明,破碎系统问题是造成原煤块煤损失的主要原因。通常情况下,在顺槽运输阶段,顺槽破碎机与顺槽转载机配套使用,是顺槽运输环节必不可少的重要装备。提出了在顺槽运输阶段将工作面原煤先筛分,使小块原煤及末煤不经过破碎机直接卸载到带式输送机,只让大块原煤经破碎机破碎,从而降低块煤的损失率。 展开更多
关键词 顺槽转载机 顺槽破碎机 筛分孔 块煤率
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矿用防爆柴油机无轨胶轮车可靠性研究
12
作者 韩霏 《煤矿机械》 2026年第1期193-196,共4页
近年来,我国超过90%的新建矿井采用了无轨胶轮车运输。以矿用防爆柴油机无轨胶轮车为例,介绍了其柴油机排气系统的组成和功能;采用失效模式、影响及危害性分析(FMECA)方法,从故障方式、故障起因、故障后果及严酷度等方面开展了失效模式... 近年来,我国超过90%的新建矿井采用了无轨胶轮车运输。以矿用防爆柴油机无轨胶轮车为例,介绍了其柴油机排气系统的组成和功能;采用失效模式、影响及危害性分析(FMECA)方法,从故障方式、故障起因、故障后果及严酷度等方面开展了失效模式和影响分析(FMEA),确定了排气系统的故障模式,明确了严酷度分级,提出了设计改进和现场补偿措施;在FMEA的基础上进行危害性分析(CA),测算了风险优先数(RPN);改进不合理设计后,再次测算了RPN,验证了改进效果。 展开更多
关键词 矿用防爆柴油机无轨胶轮车 可靠性 FMECA RPN
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刮板输送机用整铸中部槽及关键技术研究
13
作者 冯帆 田季英 +1 位作者 吴世龙 孙波 《煤矿机械》 2026年第1期115-120,共6页
随着大采高、长运距综采工作面数量的增加,对刮板输送机可靠性和使用寿命提出了更高的要求。针对综采工作面对刮板输送机中部槽整体耐磨性及韧性的综合需求,创新性地提出将中部槽的生产工艺改为整体铸造。基于各个工艺节点所面临的难点... 随着大采高、长运距综采工作面数量的增加,对刮板输送机可靠性和使用寿命提出了更高的要求。针对综采工作面对刮板输送机中部槽整体耐磨性及韧性的综合需求,创新性地提出将中部槽的生产工艺改为整体铸造。基于各个工艺节点所面临的难点,采用一次成模、高强度及高透气性薄壳涂料、自动化造型与浇注、超强贝氏体钢新型材料及热处理工艺等一系列整体铸造技术,有效解决了传统铸造工艺严重影响生产效率提升的问题。现场应用结果表明,整铸中部槽具有优异的高强度和长寿命性能,显著提升了综采作业效率与可靠性,降低了故障率。 展开更多
关键词 刮板输送机 整体铸造 中部槽 关键技术
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基于电液控的大行程输送带自移机尾推移机构
14
作者 徐振忠 张庭利 +2 位作者 刘震 白海麟 高晋利 《煤矿机械》 2026年第1期128-131,共4页
近年来,煤矿井工开采不断向高产、高效、智能化发展,工作面推进频率不断提高。为减少自移机尾推移及顺槽输送带架体拆除频次,大行程输送带自移机尾应用日益广泛。随着自移机尾推移行程加长、设备自身重量的增加,对推移机构的可靠性与操... 近年来,煤矿井工开采不断向高产、高效、智能化发展,工作面推进频率不断提高。为减少自移机尾推移及顺槽输送带架体拆除频次,大行程输送带自移机尾应用日益广泛。随着自移机尾推移行程加长、设备自身重量的增加,对推移机构的可靠性与操作便捷性提出了更高的要求。对现有大行程输送带自移机尾推移机构进行了对比分析,设计了一种基于电液控制系统的新型机构,该机构可实现自动大行程推移,有效提高工作面推进效率、降低人工劳动强度。 展开更多
关键词 大行程输送带自移机尾 锁紧装置 电液控 控制逻辑
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装车溜槽落料过程数字建模方法
15
作者 肖雅静 申婕 《煤矿机械》 2026年第1期106-109,共4页
提出了一种用于溜槽落料过程数字化建模的方法,以提高散料卸料的效率和精度。通过在溜槽上集成位置、角度、速度及加速度传感器,实现对溜槽运动状态的全面监测。利用这些传感数据,结合溜槽的三维模型,建立溜槽从物理空间到数字空间的参... 提出了一种用于溜槽落料过程数字化建模的方法,以提高散料卸料的效率和精度。通过在溜槽上集成位置、角度、速度及加速度传感器,实现对溜槽运动状态的全面监测。利用这些传感数据,结合溜槽的三维模型,建立溜槽从物理空间到数字空间的参数映射。根据堆密度测量结果和散料属性,确定散料颗粒参数,并生成散料模拟颗粒,用以仿真溜槽内部物料的流动行为。装车溜槽落料过程数字建模方法为溜槽落料过程的优化提供了理论指导,有助于提升装车自动化水平。 展开更多
关键词 溜槽 落料 数字化 三维模型
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大型露天铁矿卡车无人驾驶关键技术与应用示范
16
作者 刘东阳 杨浩 韩有朋 《中国设备工程》 2026年第1期10-13,共4页
随着智能矿山建设的推进,无人驾驶技术成为矿业领域实现降本增效、保障安全生产的关键技术路径。本文以重钢西昌矿为研究对象,系统阐述了露天矿卡车无人驾驶的关键技术体系及其应用示范效果。通过构建无人驾驶运输系统、协同作业系统以... 随着智能矿山建设的推进,无人驾驶技术成为矿业领域实现降本增效、保障安全生产的关键技术路径。本文以重钢西昌矿为研究对象,系统阐述了露天矿卡车无人驾驶的关键技术体系及其应用示范效果。通过构建无人驾驶运输系统、协同作业系统以及有人驾驶与无人驾驶混行等典型应用场景,实现区域内无人驾驶矿卡“装、运、卸”典型作业过程的无人自主运行。结果表明,无人驾驶系统在车辆和无人驾驶系统以及智能云控平台能够持续稳定运行,显著提升了运输效率,降低了人工成本,增强了本质安全。本研究不仅验证了无人驾驶技术在金属露天矿山的可行性,还为行业标准制定和规模化推广提供了实践经验,为行业高质量发展注入新动能,是新质生产力的典型实践案例。 展开更多
关键词 露天矿山 无人驾驶 环境感知 安全管控
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基于MEBP-YOLOv10的无人矿卡行进道路障碍物检测 被引量：1
17
作者 顾清华 陈永琪 +1 位作者 李学现 王丹 《黄金科学技术》 北大核心 2025年第4期888-899,共12页
随着露天矿无人驾驶技术的广泛应用,无人驾驶卡车在复杂矿区环境下的障碍物检测问题日益凸显。针对障碍物检测存在的多尺度目标精度差和小目标特征融合不足等问题,提出了一种基于MEBPYOLOv10的矿卡前进道路上的障碍物检测模型。该模型... 随着露天矿无人驾驶技术的广泛应用,无人驾驶卡车在复杂矿区环境下的障碍物检测问题日益凸显。针对障碍物检测存在的多尺度目标精度差和小目标特征融合不足等问题,提出了一种基于MEBPYOLOv10的矿卡前进道路上的障碍物检测模型。该模型首先设计了C2f-MSC模块,采用分组策略和多尺度卷积提高特征提取效率;其次在主干网络中嵌入ECA注意力机制,强化了模型对障碍物的特征提取能力;然后使用BiFPN特征融合模块,调整权重占比以提高小目标障碍物的特征融合能力;最后将预测框损失函数更换为PIoU损失函数,通过惩罚项加快模型收敛。试验结果表明,改进后的模型对露天矿区中障碍物的检测精度、召回率、mAP和实时检测速度分别达到89.8%、79.8%、83.5%和103.4FPS,显著提高了矿卡前进道路上障碍物的检测精度,同时兼顾了实时处理能力和模型轻量化需求,方便部署在矿卡上的边缘设备。 展开更多
关键词 露天矿 无人矿卡 机器视觉 障碍物检测 特征融合
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改进RT-DETR的煤矿刮板输送机链条故障智能识别方法 被引量：1
18
作者 毛清华 郭文瑾 +2 位作者 苏毅楠 司马俊雷 薛旭升 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第9期469-479,共11页
针对目前煤矿刮板输送机链条多故障识别中的主要问题,提出一种基于改进RT-DETR(Real-Time DEtection TRansformer)的煤矿刮板输送机链条故障智能识别方法。该方法在数据集构建时,运用基于HSV三通道的图像预处理方法对煤矿刮板输送机链... 针对目前煤矿刮板输送机链条多故障识别中的主要问题,提出一种基于改进RT-DETR(Real-Time DEtection TRansformer)的煤矿刮板输送机链条故障智能识别方法。该方法在数据集构建时,运用基于HSV三通道的图像预处理方法对煤矿刮板输送机链条图像进行数据降噪与增强处理,提升图像质量。在改进的RT-DETR算法中,通过采用MobileNetV4作为主干特征网络,提升主干网络特征提取效率;通过将混合编码器中的普通卷积替换为效果更佳的Ghost卷积,降低算法参数量,提升识别速度;通过运用CSPStage特征融合模块和Inner-GIoU损失函数,增强特征利用和融合的能力,提高识别准确率。为了验证算法改进模块的效果,通过消融实验结果表明:改进RT-DETR算法与原RT-DETR算法相比,识别准确度提升1.6%,每秒处理的帧数提升15.5 frames/s,模型大小降低36%,参数量减少35.9%。运用改进RT-DETR算法与YOLOv8m-ghost、YOLOv8m-RT-DETR和YOLOv10s算法进行多故障识别对比实验,对比实验结果表明:改进RT-DETR识别算法在各指标上均效果最优,能够实现刮板输送机链条断链故障和磨损故障的高效准确识别,识别准确率达到97.6%,每秒处理的FPS值达到67.2 frames/s,能够在空载和未满载状态下,满足煤矿刮板输送机链条故障在线高效准确识别的需求。 展开更多
关键词 煤矿刮板输送机 链条故障 RT-DETR 智能识别 MobileNetV4 HSV三通道
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基于VAE-WGAN的矿井提升机主轴承小样本故障诊断方法 被引量：1
19
作者 江帆 宋泓炎 +2 位作者 沈熙 朱真才 程舒曼 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第S1期468-482,共15页
作为提升机的关键组件,主轴承在长时间高速重载服役过程中,其性能会发生退化并导致故障产生,故开展提升机主轴承故障诊断对保障矿井提升机安全高效运行具有重要意义。然而,矿井提升机运行状态监测的数据中正常服役与故障状态的比重严重... 作为提升机的关键组件,主轴承在长时间高速重载服役过程中,其性能会发生退化并导致故障产生,故开展提升机主轴承故障诊断对保障矿井提升机安全高效运行具有重要意义。然而,矿井提升机运行状态监测的数据中正常服役与故障状态的比重严重失调,呈现出正常样本多、故障样本少、标签样本不足等特点,导致矿井提升机主轴承故障模型训练效果不理想、诊断准确度低。针对小样本下矿井提升机主轴承故障诊断准确率低的问题,通过融合变分自编码器和Wasserstein生成对抗网络,构建基于VAE-WGAN的矿井提升机主轴承样本增广模型,进而提出基于CBAM-MoblieNetV2的故障诊断方法,实现小样本数据下的矿井提升机主轴承故障诊断。在算法层面上,引入Wasserstein距离度量,解决生成对抗网络训练梯度消失问题。在数据层面上,使用凯斯西储大学数据集对VAE-WGAN进行测试,并通过量化指标评价VAE-WGAN生成能力的方式优选超参数,再用矿井提升机模拟实验台轴承数据集训练VAE-WGAN,实现小样本数据集增广扩容。为了提升故障诊断模型的特征提取能力和故障诊断准确率,在轻量化卷积神经网络MobileNetV2的基础上,将卷积块注意力机制CBAM融合到MobileNetV2深层特征映射,搭建注意力机制卷积分类网络CBAMMobileNetV2,通过融合跨通道信息和空间信息实现更多地关注故障特征。最后与WGAN_GP、DCGAN,VAE以及WGAN等传统生成模型进行了对比分析,VAE-WGAN+CBAM-MobileNetV2在4种小样本比例数据集上的准确率均高于其他4种方法,证明了所提样本增广和故障诊断方法在不同小样本比例故障数据集上的故障诊断准确率更高,能够满足小样本下的故障诊断要求。 展开更多
关键词 生成对抗网络 小样本 矿井提升机 主轴承 故障诊断
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