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基于区域生长的非结构巷道点云去噪方法

工矿自动化 2024年第3期50卷 48-55页

作者：连忠文任助理郝英豪杨帆白刚方程袁瑞甫河南理工大学能源科学与工程学院河南焦作454003 中天合创能源有限责任公司煤炭分公司葫芦素煤矿内蒙古鄂尔多斯017000 河南理工大学河南省矿产资源绿色高效开采与综合利用重点实验室河南焦作454003 煤炭安全生产与清洁高效利用省部共建协同创新中心河南焦作454003

目前针对地下巷道点云去噪研究未完全满足巷道点云的特殊去噪需求,尤其是在狭长、密闭且复杂的地下巷道环境中,未能充分应对管壁附属物、粉尘和人为噪声等因素造成的挑战。通过分析井下非结构场景和传感器误差,考虑行人、移动设备和管... 详细信息

目前针对地下巷道点云去噪研究未完全满足巷道点云的特殊去噪需求,尤其是在狭长、密闭且复杂的地下巷道环境中,未能充分应对管壁附属物、粉尘和人为噪声等因素造成的挑战。通过分析井下非结构场景和传感器误差,考虑行人、移动设备和管网带来的噪声,提出一种基于区域生长的非结构巷道点云去噪方法。利用三维激光扫描技术获得井下巷道场景的3D点云信息,并分析其中由于井下非结构场景和传感器误差造成的异常点,以及行人、移动设备和风/水管网形成的噪声特点;利用k维树(kd-tree)构建点云的拓扑关系,选取适当的种子节点和生长准则,设定合适的曲率和角度阈值,通过区域生长算法实现巷道点云的有效分割,去除未加入分割区域的离群点云;根据噪声特点,基于巷道点云区域分割结果进一步去噪优化。试验结果表明:对于巷道中存在行人、设备等特征的情况,建议将区域生长算法的角度阈值设定为10°左右,曲率阈值设定为3左右;在实际应用中,应平衡数据量的减少与去噪效果,以确保数据处理的有效性,同时提高数据质量;采用基于区域生长的非结构巷道点云去噪方法进行去噪时,点云数量减少幅度介于SOR滤波器和低通滤波器之间,能有效移除行人、设备等噪声。

关键词：非结构巷道三维激光扫描点云去噪点云区域分割区域生长 kd-tree

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基于粒子群优化算法和ANFIS的矿体品位插值

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中国有色金属学报 2019年第1期29卷 194-202页

作者：任助理王李管贾明涛中南大学资源与安全工程学院长沙410083 中南大学数字矿山研究中心长沙410083

地质模型在矿产勘探与开发中具有重要作用,但在矿山生产实践中,由于成本和技术等诸多因素影响,很难获得整个区块的地质数据,而且传统插值方法依靠经验确定参数有很大局限性。提出将粒子群优化算法(PSO)和自适应神经模糊推理系统(ANFIS)... 详细信息

地质模型在矿产勘探与开发中具有重要作用,但在矿山生产实践中,由于成本和技术等诸多因素影响,很难获得整个区块的地质数据,而且传统插值方法依靠经验确定参数有很大局限性。提出将粒子群优化算法(PSO)和自适应神经模糊推理系统(ANFIS)应用到矿体品位插值中,利用粒子群优化算法的快速搜索能力,神经网络的学习机制和模糊系统的语言推理能力等优势构建PSO-ANFIS品位插值模型,并借助MATLAB生成571组样本数据作为输入空间对模型进行训练,其中每一个训练样本由待估点三维坐标及真实值和其周围8个样品点组成,最后用训练后的PSO-ANFIS模型对待估点进行品位插值,并与距离幂次反比插值法进行对比,其均方根误差(RMSE)提高了近15%,验证了该模型的可行性和有效性。

关键词：矿石品位空间插值粒子群优化算法自适应模糊神经推理系统优化

基于混合整数规划法的自然崩落法放矿计划优化

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工程科学学报 2017年第1期39卷 23-30页

作者：任助理毕林王李管陈鑫中南大学资源与安全工程学院长沙410083 中南大学数字矿山研究中心长沙410083

放矿计划是自然崩落法矿山生产过程中最重要的环节.针对传统手工编制放矿计划随意性大及出矿品位不均衡,在对其进行科学系统的分析基础上,本文运用混合整数规划法解决自然崩落法放矿计划优化问题.以计划期内与目标品位偏差最小为目标函... 详细信息

放矿计划是自然崩落法矿山生产过程中最重要的环节.针对传统手工编制放矿计划随意性大及出矿品位不均衡,在对其进行科学系统的分析基础上,本文运用混合整数规划法解决自然崩落法放矿计划优化问题.以计划期内与目标品位偏差最小为目标函数,综合考虑矿量、品位、放矿速率、崩落指数、排产指数等约束条件,构建放矿计划优化的混合整数规划模型,并在MATLAB环境下用YALMIP编写模型语言调用CPLEX求解器进行求解,使品位波动降低18%,进而得到最优短期放矿计划方案.经实例验证,此方法科学可行,对充分发挥自然崩落法的优越性和提高矿产资源的回收率具有重要的理论和现实意义.

关键词：自然崩落采矿法混合整数规划放矿计划优化

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基于混合整数规划法的采场回采顺序优化分析

中国有色金属学报 2016年第1期26卷 173-179页

作者：王李管任助理潘传鹏陈鑫中南大学资源与安全工程学院长沙410083 中南大学数字矿山研究中心长沙410083

针对地下矿山传统编制生产计划时存在的随意性大、效率低、不能编制出最优生产计划的弊端,提出运用混合整数规划法解决采场回采顺序优化问题的方法。对无底柱分段崩落法的采场回采顺序进行科学系统的分析,以计划周期内贴现值最大化为目... 详细信息

针对地下矿山传统编制生产计划时存在的随意性大、效率低、不能编制出最优生产计划的弊端,提出运用混合整数规划法解决采场回采顺序优化问题的方法。对无底柱分段崩落法的采场回采顺序进行科学系统的分析,以计划周期内贴现值最大化为目标函数,综合考虑逻辑、设备数量、空间顺序等约束条件,构建采场回采顺序优化的混合整数规划模型;在MATLAB环境下采用YALMIP编写模型语言并调用CPLEX求解器进行求解,进而得到采场回采顺序的最优布置方案。结果表明:此方法科学可行,克服传统手工方法编制生产计划的弊端,实现资源合理高效开采,对指导矿山的实际生产有重要的意义。

关键词：无底柱分段崩落法采场回采顺序混合整数规划生产计划

基于金属价格不确定性的地下矿生产计划风险分析

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黄金科学技术 2017年第6期25卷 52-60页

作者：任助理王李管中南大学资源与安全工程学院湖南长沙410083 中南大学数字矿山研究中心湖南长沙410083

针对采用无底柱分段崩落法生产的地下金属矿山的生产计划编制问题,通过构建以净现值(NPV)最大为目标函数并满足生产能力及空间顺序等约束条件的混合整数规划模型,用于确定各个采场之间开采的先后顺序,其中金属价格的变化不仅影响计划编... 详细信息

针对采用无底柱分段崩落法生产的地下金属矿山的生产计划编制问题,通过构建以净现值(NPV)最大为目标函数并满足生产能力及空间顺序等约束条件的混合整数规划模型,用于确定各个采场之间开采的先后顺序,其中金属价格的变化不仅影响计划编制结果而且使计划的风险显著增大。根据金属历史价格分布,运用几何布朗运动(GBM)模型预测15条金属价格走势曲线,通过求解生产计划的混合整数规划模型,得到不同价格走势下的生产计划结果,然后根据GBM模型预测更多金属价格走势曲线并分析不同计划结果下的净现值、上涨潜力、风险下限、条件风险价值(CVaR)和风险价值(VaR),最终运用熵值法确定金属价格不确定条件下收益高且风险小的生产计划。经实例验证,此方法科学可行,减少了传统手工方法编制生产计划时受到的价格风险的影响,实现资源低风险高效开采,对指导矿山的实际生产具有重要的意义。

关键词：无底柱分段崩落法生产计划混合整数规划优化金属价格几何布朗运动风险分析

基于RANSAC的地下矿山巷道边线检测算法

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黄金科学技术 2020年第1期28卷 105-111页

作者：毕林段长铭任助理中南大学资源与安全工程学院湖南长沙410083 中南大学数字矿山研究中心湖南长沙410083

巷道边线是井下铲运机反应式导航系统中重要的感知信息。为了准确可靠地在井下环境中感知巷道边线,提出一种基于二维激光扫描信息和随机抽样一致性(RANSAC)的巷道边线检测算法。首先计算每个激光点的曲率,根据曲率阈值将激光点云划分为... 详细信息

巷道边线是井下铲运机反应式导航系统中重要的感知信息。为了准确可靠地在井下环境中感知巷道边线,提出一种基于二维激光扫描信息和随机抽样一致性(RANSAC)的巷道边线检测算法。首先计算每个激光点的曲率,根据曲率阈值将激光点云划分为多个区域;然后基于RANSAC从每个区域提取直线,并根据铲运机航向角及巷道的设计标准进行筛选;最后合并筛选后的激光点云数据,使用RANSAC算法生成最终的巷道边线。基于地下矿山6种典型的巷道场景对算法效果进行验证,结果显示提取的巷道边线可靠度均达到96%以上,且算法具有很高的实时性和稳健性。

关键词：井下铲运机激光雷达随机抽样一致性巷道边线检测反应式导航地下矿山

基于改进混合A*算法的地下无人铲运机智能路径规划

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有色金属（矿山部分） 2023年第2期75卷 1-12页

作者：杜青炎任助理马宏超河南大有能源股份有限公司河南三门峡472300 河南理工大学能源科学与工程学院河南焦作454003

矿山无人铲运机自主定位导航是井下采矿装备智能化程度评价的重要指标,其中路径规划是铲运机自主行走的重要组成部分。而目前井下铲运机的规划路径多以巷道中心线为基础或难以执行,本文提出了一种适用于地下矿采场无人铲运机的混合A*算... 详细信息

矿山无人铲运机自主定位导航是井下采矿装备智能化程度评价的重要指标,其中路径规划是铲运机自主行走的重要组成部分。而目前井下铲运机的规划路径多以巷道中心线为基础或难以执行,本文提出了一种适用于地下矿采场无人铲运机的混合A*算法进行出矿点到卸矿点的全局路径规划。首先分析了井下铲运机的运动模型,确定其路径规划参考点及车辆本身的数学结构关系,简化路径规划问题复杂度;其次针对铲运机作为非完整约束机器人,从栅格地图中当前点到目标点启发式函数构建以及子节点扩展方法两个方面设计了混合A*算法进行全局路径规划方法;最终采用地下矿采场中常见的五种巷道交岔口场景进行了路径规划试验分析,证明了以Dubins曲线、Reeds-Shepp曲线以及A*算法的启发式函数值中最大值作为该节点启发式函数的值进行混合A*算法搜索更新较为合理,能得到可以行驶的优化路径。为进一步推进井下铲运机无人化提供了理论基础,保证了规划路径的可执行性。

关键词：地下矿山无人驾驶铲运机定位导航 A*算法路径规划

自然崩落法矿岩混合算法及最佳放矿高度模型研究

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矿业研究与开发 2017年第5期37卷 1-5页

作者：冯兴隆王李管刘华武刘杨吴明任助理云南迪庆有色金属有限责任公司云南昆明650002 长沙迪迈数码科技股份有限公司湖南长沙410205

在自然崩落法中最佳放矿高度的研究旨在准确计算可采矿量,并根据每个放矿点的经济价值来调整放矿点的布置并进行放矿点布置的优化。针对目前国内自然崩落法按照原地质品位估算每个放矿柱体高度的不准确问题,对放矿过程中矿石的流动进行... 详细信息

在自然崩落法中最佳放矿高度的研究旨在准确计算可采矿量,并根据每个放矿点的经济价值来调整放矿点的布置并进行放矿点布置的优化。针对目前国内自然崩落法按照原地质品位估算每个放矿柱体高度的不准确问题,对放矿过程中矿石的流动进行分析,运用混合算法对放矿柱体进行预先混合,求解混合后各分层品位,提出了最佳放矿高度的计算模型,解决了按原地品位计算最佳放矿高度不准确的问题。

关键词：自然崩落法混合算法分层品位最佳放矿高度

iOreDraw放矿管理系统在普朗铜矿放矿计划编制中的应用

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矿业研究与开发 2017年第3期37卷 108-111页

作者：刘华武王李管冯兴隆韦权伟李新翰任助理云南迪庆有色金属有限责任公司云南昆明650002 长沙迪迈数码科技股份有限公司湖南长沙410205

自然崩落法是一种大规模、低成本和高技术含量的采矿方法,其特点是崩落矿石和覆岩直接接触,在覆岩下出矿,因而回采矿石的贫化及损失较大。若放矿管理不当,将造成矿产资源的浪费和矿山企业经济效益下降,直接与崩落采矿法应用成败相关联... 详细信息

自然崩落法是一种大规模、低成本和高技术含量的采矿方法,其特点是崩落矿石和覆岩直接接触,在覆岩下出矿,因而回采矿石的贫化及损失较大。若放矿管理不当,将造成矿产资源的浪费和矿山企业经济效益下降,直接与崩落采矿法应用成败相关联。在利用iOreDraw软件方案设计提供的基础数据基础上,综合考虑矿山的计划需求矿量,放矿要求,构建放矿计划的混合整数规划模型,保证出矿品位均衡且矿石损失贫化小,运用iOreDraw放矿管理系统进行放矿计划编制和计划管理,为矿山实际生产和管理提供指导。

关键词：自然崩落法生产计划放矿计划放矿管理系统