綜采工作面的“無人化”或“少人化”對實現(xiàn)煤礦安全高效生產(chǎn)具有重要意義。采煤機作為綜采工作面的關鍵機電裝備之一,其智能化水平直接影響著整個綜采工作面的安全生產(chǎn)和開采效率,而煤巖識別是實現(xiàn)采煤機智能化的核心技術,已成為煤炭開采領域亟需解決的技術難題。本文以綜采工作面煤巖圖像為研究對象,以識別煤巖分布為目標,對煤巖圖像數(shù)據(jù)集構建、識別和語義分割等關鍵技術進行了研究,主要工作如下:（1）在分析綜采裝備協(xié)同工作過程的基礎上,結(jié)合煤巖識別系統(tǒng)的功能需求,構建了綜采工作面煤巖識別系統(tǒng)的總體架構,并分析了煤巖識別系統(tǒng)的主要組成與識別流程。（2）搭建了采煤機煤巖截割實驗臺,獲取了采煤機滾筒截割煤壁后的煤巖分布圖像,通過對圖像進行縮放、旋轉(zhuǎn)、裁剪和噪聲混疊等操作實現(xiàn)了煤巖圖像的擴充,通過煤巖圖像數(shù)據(jù)集的標注和劃分,構建了煤巖圖像分類數(shù)據(jù)集和煤巖圖像語義分割數(shù)據(jù)集。（3）設計了綜采工作面煤巖圖像分類的CRnet網(wǎng)絡模型,通過深度可分離卷積和Res2net模塊減少了模型參數(shù),提升了CRnet網(wǎng)絡模型的性能,并基于Dropout、正則化和批標準化對CRnet網(wǎng)絡模型進行了優(yōu)化。仿真結(jié)果驗證了本文所提出的CRne... 

【文章來源】：中國礦業(yè)大學江蘇省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：93 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

綜采裝備協(xié)同工作位置示意圖

2綜采工作面煤巖識別系統(tǒng)總體設計13進行圖像采集的隔爆攝像儀安裝在每臺液壓支架頂梁下方，如圖2-3所示；選用的隔爆攝像儀支持最大圖像尺寸為3840×2160，支持多種網(wǎng)絡通訊協(xié)議，有TCP/IP、HTTP、HTTPS、ICMP、DNS、DDNS等，防爆標志為ExdiMb，如圖2-4(a)所示。隔爆攝像儀將采集到的煤巖圖像信號通過MIC-IN傳輸至煤巖識別裝置中，隨后煤巖識別裝置對其中進行相應的處理和識別。新研制的煤巖識別裝置如圖2-4(b)所示，它是基于ATX架構的嵌入式計算處理裝置，搭載Windows10操作系統(tǒng)，選用Intel酷睿i59600KF六核處理器，選用Kingston的DDR43600MHz內(nèi)存條，容量為16GB，2T的數(shù)據(jù)存儲空間，提供4個USB3.0接口和2個10/100/1000Mbps網(wǎng)絡接口。采煤機機載控制器如圖2-4(c)所示，其核心部分是一套SIMATICS7-300系列PLC，該PLC包含CPU模塊、數(shù)字量輸入模塊、數(shù)字量輸出模塊、模擬量輸入模塊、模擬量輸出模塊、高速計數(shù)模塊和以太網(wǎng)通信模塊等。采煤機都是通過PLC發(fā)出相應的控制指令進行的調(diào)速、調(diào)高、啟停等動作時，現(xiàn)場數(shù)據(jù)以及控制指令的遠程傳輸則是通過以太網(wǎng)通訊模塊實現(xiàn)。圖2-3隔爆攝像儀位置示意圖Figure2-3Locationsketchofexplosion-proofcamera圖2-4綜采工作面煤巖識別系統(tǒng)主要組成Figure2-4Majorcomponentsofcoal-rockrecognitionsysteminfully-mechanizedcoalminingface(a)隔爆攝像儀(b)煤巖識別裝置(c)采煤機機載控制器

2綜采工作面煤巖識別系統(tǒng)總體設計13進行圖像采集的隔爆攝像儀安裝在每臺液壓支架頂梁下方，如圖2-3所示；選用的隔爆攝像儀支持最大圖像尺寸為3840×2160，支持多種網(wǎng)絡通訊協(xié)議，有TCP/IP、HTTP、HTTPS、ICMP、DNS、DDNS等，防爆標志為ExdiMb，如圖2-4(a)所示。隔爆攝像儀將采集到的煤巖圖像信號通過MIC-IN傳輸至煤巖識別裝置中，隨后煤巖識別裝置對其中進行相應的處理和識別。新研制的煤巖識別裝置如圖2-4(b)所示，它是基于ATX架構的嵌入式計算處理裝置，搭載Windows10操作系統(tǒng)，選用Intel酷睿i59600KF六核處理器，選用Kingston的DDR43600MHz內(nèi)存條，容量為16GB，2T的數(shù)據(jù)存儲空間，提供4個USB3.0接口和2個10/100/1000Mbps網(wǎng)絡接口。采煤機機載控制器如圖2-4(c)所示，其核心部分是一套SIMATICS7-300系列PLC，該PLC包含CPU模塊、數(shù)字量輸入模塊、數(shù)字量輸出模塊、模擬量輸入模塊、模擬量輸出模塊、高速計數(shù)模塊和以太網(wǎng)通信模塊等。采煤機都是通過PLC發(fā)出相應的控制指令進行的調(diào)速、調(diào)高、啟停等動作時，現(xiàn)場數(shù)據(jù)以及控制指令的遠程傳輸則是通過以太網(wǎng)通訊模塊實現(xiàn)。圖2-3隔爆攝像儀位置示意圖Figure2-3Locationsketchofexplosion-proofcamera圖2-4綜采工作面煤巖識別系統(tǒng)主要組成Figure2-4Majorcomponentsofcoal-rockrecognitionsysteminfully-mechanizedcoalminingface(a)隔爆攝像儀(b)煤巖識別裝置(c)采煤機機載控制器


本文編號：3471436