發(fā)布時(shí)間：2021-11-02 05:32

　　綜采工作面的“無人化”或“少人化”對實(shí)現(xiàn)煤礦安全高效生產(chǎn)具有重要意義。采煤機(jī)作為綜采工作面的關(guān)鍵機(jī)電裝備之一,其智能化水平直接影響著整個(gè)綜采工作面的安全生產(chǎn)和開采效率,而煤巖識(shí)別是實(shí)現(xiàn)采煤機(jī)智能化的核心技術(shù),已成為煤炭開采領(lǐng)域亟需解決的技術(shù)難題。本文以綜采工作面煤巖圖像為研究對象,以識(shí)別煤巖分布為目標(biāo),對煤巖圖像數(shù)據(jù)集構(gòu)建、識(shí)別和語義分割等關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)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(chǔ)上,結(jié)合煤巖識(shí)別系統(tǒng)的功能需求,構(gòu)建了綜采工作面煤巖識(shí)別系統(tǒng)的總體架構(gòu),并分析了煤巖識(shí)別系統(tǒng)的主要組成與識(shí)別流程。（2）搭建了采煤機(jī)煤巖截割實(shí)驗(yàn)臺(tái),獲取了采煤機(jī)滾筒截割煤壁后的煤巖分布圖像,通過對圖像進(jìn)行縮放、旋轉(zhuǎn)、裁剪和噪聲混疊等操作實(shí)現(xiàn)了煤巖圖像的擴(kuò)充,通過煤巖圖像數(shù)據(jù)集的標(biāo)注和劃分,構(gòu)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(shè)計(jì)了綜采工作面煤巖圖像分類的CRnet網(wǎng)絡(luò)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(luò)模型的性能,并基于Dropout、正則化和批標(biāo)準(zhǔn)化對CRnet網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行了優(yōu)化。仿真結(jié)果驗(yàn)證了本文所提出的CRne... 

【文章來源】：中國礦業(yè)大學(xué)江蘇省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：93 頁

【學(xué)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(shí)別系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)13進(jìn)行圖像采集的隔爆攝像儀安裝在每臺(tái)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(luò)通訊協(xié)議，有TCP/IP、HTTP、HTTPS、ICMP、DNS、DDNS等，防爆標(biāo)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(shí)別裝置中，隨后煤巖識(shí)別裝置對其中進(jìn)行相應(yīng)的處理和識(shí)別。新研制的煤巖識(shí)別裝置如圖2-4(b)所示，它是基于ATX架構(gòu)的嵌入式計(jì)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(chǔ)空間，提供4個(gè)USB3.0接口和2個(gè)10/100/1000Mbps網(wǎng)絡(luò)接口。采煤機(jī)機(jī)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P(yáng)LC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(jì)數(shù)模塊和以太網(wǎng)通信模塊等。采煤機(jī)都是通過PLC發(fā)出相應(yīng)的控制指令進(jìn)行的調(diào)速、調(diào)高、啟停等動(dòng)作時(shí)，現(xiàn)場數(shù)據(jù)以及控制指令的遠(yuǎn)程傳輸則是通過以太網(wǎng)通訊模塊實(shí)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(shí)別系統(tǒng)主要組成Figure2-4Majorcomponentsofcoal-rockrecognitionsysteminfully-mechanizedcoalminingface(a)隔爆攝像儀(b)煤巖識(shí)別裝置(c)采煤機(jī)機(jī)載控制器

2綜采工作面煤巖識(shí)別系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)13進(jìn)行圖像采集的隔爆攝像儀安裝在每臺(tái)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(luò)通訊協(xié)議，有TCP/IP、HTTP、HTTPS、ICMP、DNS、DDNS等，防爆標(biāo)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(shí)別裝置中，隨后煤巖識(shí)別裝置對其中進(jìn)行相應(yīng)的處理和識(shí)別。新研制的煤巖識(shí)別裝置如圖2-4(b)所示，它是基于ATX架構(gòu)的嵌入式計(jì)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(chǔ)空間，提供4個(gè)USB3.0接口和2個(gè)10/100/1000Mbps網(wǎng)絡(luò)接口。采煤機(jī)機(jī)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P(yáng)LC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(jì)數(shù)模塊和以太網(wǎng)通信模塊等。采煤機(jī)都是通過PLC發(fā)出相應(yīng)的控制指令進(jìn)行的調(diào)速、調(diào)高、啟停等動(dòng)作時(shí)，現(xiàn)場數(shù)據(jù)以及控制指令的遠(yuǎn)程傳輸則是通過以太網(wǎng)通訊模塊實(shí)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(shí)別系統(tǒng)主要組成Figure2-4Majorcomponentsofcoal-rockrecognitionsysteminfully-mechanizedcoalminingface(a)隔爆攝像儀(b)煤巖識(shí)別裝置(c)采煤機(jī)機(jī)載控制器


本文編號：3471436