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基于深度学习的综采工作面煤岩识别方法研究

发布时间:2021-11-02 05:32
  综采工作面的“无人化”或“少人化”对实现煤矿安全高效生产具有重要意义。采煤机作为综采工作面的关键机电装备之一,其智能化水平直接影响着整个综采工作面的安全生产和开采效率,而煤岩识别是实现采煤机智能化的核心技术,已成为煤炭开采领域亟需解决的技术难题。本文以综采工作面煤岩图像为研究对象,以识别煤岩分布为目标,对煤岩图像数据集构建、识别和语义分割等关键技术进行了研究,主要工作如下:(1)在分析综采装备协同工作过程的基础上,结合煤岩识别系统的功能需求,构建了综采工作面煤岩识别系统的总体架构,并分析了煤岩识别系统的主要组成与识别流程。(2)搭建了采煤机煤岩截割实验台,获取了采煤机滚筒截割煤壁后的煤岩分布图像,通过对图像进行缩放、旋转、裁剪和噪声混叠等操作实现了煤岩图像的扩充,通过煤岩图像数据集的标注和划分,构建了煤岩图像分类数据集和煤岩图像语义分割数据集。(3)设计了综采工作面煤岩图像分类的CRnet网络模型,通过深度可分离卷积和Res2net模块减少了模型参数,提升了CRnet网络模型的性能,并基于Dropout、正则化和批标准化对CRnet网络模型进行了优化。仿真结果验证了本文所提出的CRne... 

【文章来源】:中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】:93 页

【学位级别】:硕士

【部分图文】:

基于深度学习的综采工作面煤岩识别方法研究


综采装备协同工作位置示意图

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2综采工作面煤岩识别系统总体设计13进行图像采集的隔爆摄像仪安装在每台液压支架顶梁下方,如图2-3所示;选用的隔爆摄像仪支持最大图像尺寸为3840×2160,支持多种网络通讯协议,有TCP/IP、HTTP、HTTPS、ICMP、DNS、DDNS等,防爆标志为ExdiMb,如图2-4(a)所示。隔爆摄像仪将采集到的煤岩图像信号通过MIC-IN传输至煤岩识别装置中,随后煤岩识别装置对其中进行相应的处理和识别。新研制的煤岩识别装置如图2-4(b)所示,它是基于ATX架构的嵌入式计算处理装置,搭载Windows10操作系统,选用Intel酷睿i59600KF六核处理器,选用Kingston的DDR43600MHz内存条,容量为16GB,2T的数据存储空间,提供4个USB3.0接口和2个10/100/1000Mbps网络接口。采煤机机载控制器如图2-4(c)所示,其核心部分是一套SIMATICS7-300系列PLC,该PLC包含CPU模块、数字量输入模块、数字量输出模块、模拟量输入模块、模拟量输出模块、高速计数模块和以太网通信模块等。采煤机都是通过PLC发出相应的控制指令进行的调速、调高、启停等动作时,现场数据以及控制指令的远程传输则是通过以太网通讯模块实现。图2-3隔爆摄像仪位置示意图Figure2-3Locationsketchofexplosion-proofcamera图2-4综采工作面煤岩识别系统主要组成Figure2-4Majorcomponentsofcoal-rockrecognitionsysteminfully-mechanizedcoalminingface(a)隔爆摄像仪(b)煤岩识别装置(c)采煤机机载控制器

示意图,煤岩,识别系统,工作面


2综采工作面煤岩识别系统总体设计13进行图像采集的隔爆摄像仪安装在每台液压支架顶梁下方,如图2-3所示;选用的隔爆摄像仪支持最大图像尺寸为3840×2160,支持多种网络通讯协议,有TCP/IP、HTTP、HTTPS、ICMP、DNS、DDNS等,防爆标志为ExdiMb,如图2-4(a)所示。隔爆摄像仪将采集到的煤岩图像信号通过MIC-IN传输至煤岩识别装置中,随后煤岩识别装置对其中进行相应的处理和识别。新研制的煤岩识别装置如图2-4(b)所示,它是基于ATX架构的嵌入式计算处理装置,搭载Windows10操作系统,选用Intel酷睿i59600KF六核处理器,选用Kingston的DDR43600MHz内存条,容量为16GB,2T的数据存储空间,提供4个USB3.0接口和2个10/100/1000Mbps网络接口。采煤机机载控制器如图2-4(c)所示,其核心部分是一套SIMATICS7-300系列PLC,该PLC包含CPU模块、数字量输入模块、数字量输出模块、模拟量输入模块、模拟量输出模块、高速计数模块和以太网通信模块等。采煤机都是通过PLC发出相应的控制指令进行的调速、调高、启停等动作时,现场数据以及控制指令的远程传输则是通过以太网通讯模块实现。图2-3隔爆摄像仪位置示意图Figure2-3Locationsketchofexplosion-proofcamera图2-4综采工作面煤岩识别系统主要组成Figure2-4Majorcomponentsofcoal-rockrecognitionsysteminfully-mechanizedcoalminingface(a)隔爆摄像仪(b)煤岩识别装置(c)采煤机机载控制器


本文编号:3471436

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