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硬岩隧道掘进多臂协同钻孔技术研究

煤炭科学技术 2023年第9期51卷 261-273页

作者：崔孟豪姬会福惠延波张中伟崔玉明宋丹河南工业大学机电工程学院河南郑州450001 江苏师范大学机电工程学院江苏徐州221116 中铁工程装备集团有限公司专用设备研究院河南郑州450001

为实现硬岩隧道掘进机械化施工,提高三臂凿岩台车应用于硬岩隧道掘进时的施工效率,对三臂凿岩台车钻孔定位精度、多臂协同钻孔路径优化进行了研究分析。首先,基于D-H法建立三臂凿岩台车运动学模型,通过蒙特卡洛法得到三臂凿岩台车的有... 详细信息

为实现硬岩隧道掘进机械化施工,提高三臂凿岩台车应用于硬岩隧道掘进时的施工效率,对三臂凿岩台车钻孔定位精度、多臂协同钻孔路径优化进行了研究分析。首先,基于D-H法建立三臂凿岩台车运动学模型,通过蒙特卡洛法得到三臂凿岩台车的有效工作空间,采用RBF神经网络算法实现钻臂钻孔的精确定位;其次,以钻臂末端移动距离最短和钻臂运动过程中各关节变量之和最小作为优化目标,提出一种改进遗传算法对三臂凿岩台车进行孔序优化,并与蚁群优化算法和自适应遗传算法两种现有孔序规划算法进行对比;最后,以两种不同方案钻孔顺序和所划分工作空间对多钻臂协同钻孔碰撞干涉进行仿真数值模拟分析。数值模拟结果表明:(1)3个钻臂的钻孔定位误差最大为2.94 mm,误差控制在3%以内;(2)与两种现有孔序规划算法相比,以钻臂末端移动距离最短作为优化目标时,3个钻臂末端行驶的总距离分别缩短了5.39 m和10.84 m,以关节变量之和最小作为优化目标时,3个钻臂的各关节变量之和分别减少了2.76 rad、5.34 rad;(3)以最短距离所得钻孔顺序进行钻孔作业时,中间钻臂与左右钻臂之间最短距离分别为984.6、580.8 mm,各钻臂之间不会发生碰撞干涉,以关节变量最小孔序方案钻孔作业时,综合钻臂结构尺寸及安全性,中间钻臂与左钻臂之间最短距离为193.5 mm,可能发生碰撞。综上,RBF神经网络算法可以实现钻孔精确定位,依据距离最短为优化目标所得孔序方案施工时可以提高三臂凿岩台车掘进效率,为硬岩隧道掘进施工提供了理论支撑。

关键词：硬岩隧道掘进三臂凿岩台车协同钻孔孔序优化钻孔定位改进遗传算法

三臂凿岩台车钻臂协同钻孔防碰撞路径规划研究

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隧道建设（中英文） 2023年第10期43卷 1801-1809页

作者：吕为盛崔孟豪姬会福张中伟河南工业大学机电工程学院河南郑州450001 河南农业大学烟草学院河南郑州450002

针对三臂凿岩台车3个钻臂协同钻孔时,由于路径规划不合理导致钻臂碰撞干涉,造成设备损坏、影响掘进施工效率的问题,提出一种基于改进人工势场法的钻臂协同钻孔防碰撞路径规划方法。首先,采用改进的D-H法建立三臂凿岩台车钻臂运动学模型... 详细信息

针对三臂凿岩台车3个钻臂协同钻孔时,由于路径规划不合理导致钻臂碰撞干涉,造成设备损坏、影响掘进施工效率的问题,提出一种基于改进人工势场法的钻臂协同钻孔防碰撞路径规划方法。首先,采用改进的D-H法建立三臂凿岩台车钻臂运动学模型,采用包络盒法对钻臂结构进行合理简化,建立碰撞检测数学模型;其次,对传统势场法中的势场函数进行重建,将势能引入钻臂各关节,保证势场可以约束钻臂的运动姿态;最后,以188孔位隧道掌子面为例,钻臂依据优化后的钻孔顺序进行作业,基于此对钻臂进行防碰撞路径规划仿真实验。仿真结果表明:1)基于距离最短钻孔顺序时中间钻臂与左右钻臂之间的最短距离分别为984.6、580.8 mm,均未发生碰撞干涉;2)基于关节变量最小钻孔顺序时中间钻臂与左右钻臂之间的最短距离分别为193.5、580.8 mm,此时考虑施工安全性及钻臂结构尺寸存在碰撞风险,故应选取距离最短钻孔顺序进行钻孔施工,以实现三臂凿岩台车多钻臂协同钻孔作业。

关键词：三臂凿岩台车防碰撞路径规划人工势场法钻臂碰撞干涉检测

基于RBF神经网络的七自由度凿岩台车钻臂运动学研究

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机电工程 2022年第9期39卷 1312-1318页

作者：崔孟豪姬会福惠延波宋丹张中伟河南工业大学机电工程学院河南郑州450001 中铁工程装备集团有限公司专用设备研究院河南郑州450001

运动学研究是凿岩台车钻臂定位控制的前提,由于七自由度凿岩台车钻臂结构不满足Pieper准则,采用解析法、数值法无法获得其有效的运动学模型,针对这一问题,提出了一种基于径向基函数(RBF)神经网络的钻臂逆运动学求解方法。首先,基于凿岩... 详细信息

运动学研究是凿岩台车钻臂定位控制的前提,由于七自由度凿岩台车钻臂结构不满足Pieper准则,采用解析法、数值法无法获得其有效的运动学模型,针对这一问题,提出了一种基于径向基函数(RBF)神经网络的钻臂逆运动学求解方法。首先,基于凿岩台车钻臂施工运动约束条件,采用改进D-H法建立了钻臂的正运动学矩阵模型,通过正运动学矩阵采集了钻臂运动样本数据,并利用MATLAB平台构建了三层RBF神经网络逆运动学模型,并对所采集的样本进行了训练预测;其次,以63孔位隧道掌子面为例,采用RBF法和数值法对孔位进行了预测验证;最后,利用ADAMS-Simulink联合仿真的方式,对钻臂定位施工可行性进行了验证。研究结果表明:通过仿真获得钻臂的最大定位预测误差为0.62%,RBF法预测孔位位姿X、Y方向最大误差分别为2.588 mm、2.336 mm,预测精度优于数值法;所提出的控制方法能够实现钻臂末端定位的误差在钻孔施工允许范围内,可以提高凿岩台车钻孔的定位精度,避免隧道断面发生超欠挖现象。

关键词：凿岩台车钻臂结构钻臂定位控制末端定位误差运动学分析径向基函数神经网络

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Z公司业财融合实施及其绩效评价研究

Z公司业财融合实施及其绩效评价研究

作者：孟豪安徽财经大学

学位级别：硕士

融资租赁企业涉及客户范围广、数据处理量大,易出现业财信息分散、处理效率低等问题,随着业务规模的扩大,传统的业务和财务相分离的管理方式已难以满足精细化的管理需求,同时,在监管趋严,竞争趋烈的行业形势下,为保证业务运营的持续性... 详细信息

融资租赁企业涉及客户范围广、数据处理量大,易出现业财信息分散、处理效率低等问题,随着业务规模的扩大,传统的业务和财务相分离的管理方式已难以满足精细化的管理需求,同时,在监管趋严,竞争趋烈的行业形势下,为保证业务运营的持续性和稳定性,企业需改革业财管理方式以提升管理能力,业财融合的提出为众多管理者打开了优化自身管理的新思路,另外,在国家强调数字化转型的背景下,业财融合理念与企业数字化转型的良好契合性,为融资租赁企业进行业财融合提供了政策支持。在此研究背景上,本文围绕融资租赁公司业财融合的实施、评价及完善展开研究,研究问题包括:融资租赁公司应怎样开展业财融合?业财融合实施是否对绩效有影响?如何从提升绩效的角度优化业财融合?针对上述问题,本文采用案例分析法,以行业典型企业为例从四个方面展开研究。首先,通过梳理业财融合及绩效评价的相关文献,明确本文的相关概念及绩效评价方法,以及业财融合的模式及发展现状;其次,梳理Z公司业财融合的模式,以及其整体实施阶段和实施路径,并进行业财融合运行状况分析;接着,构架Z公司绩效评价框架,根据行业特点确定绩效评价指标体系,利用熵权法确定指标权重,在绩效评价完成后,对比Z公司业财融合前后的绩效变化,并通过综合分析绩效结果的影响因素,得出业财融合实施对绩效的影响,以及业财融合对绩效影响的作用机理;最后,根据具体指标表现,结合融资租赁行业特点,从提升绩效的角度出发,提出Z公司业财融合的优化措施。通过以上研究,本文得出的主要研究结论是:(1)业财融合对绩效提升有一定的促进作用;(2)业财融合通过提升客户管理能力促进绩效提升;(3)业财融合对绩效促进还需配合相关管理制度支持。根据Z公司业财融合的不足之处,从提升绩效的角度出发,本文提出Z公司业财融合的优化建议有:(1)梳理信息需求,联通多维数据,嵌入预算模块以改造信息化系统功能;(2)统一绩效考核,加强业务和财务的双向沟通,促进业务和财务组织融合;(3)丰富人才队伍,完善业财融合评价机制以不断推动业财融合的完善。本文的研究成果可以对融资租赁企业施行业财融合提供借鉴,为更多融资租赁企业从绩效评价角度实施和完善业财融合提供参考,助力更多融资租赁企业提升经营效率,更好应对市场竞争。

关键词：业财融合融资租赁公司绩效评价

凿岩台车钻孔系统设计与钻臂运动控制仿真研究

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凿岩台车钻孔系统设计与钻臂运动控制仿真研究

作者：顾孟豪烟台大学

学位级别：硕士

凿岩台车作为钻爆法施工中使用的主要机械设备,具有工作效率高,安全性能好的优点,实现凿岩台车的自主作业,可以有效改善工人的工作环境,降低工人劳动强度,进一步提升工作效率。因此,本文以单臂凿岩台车为研究对象,针对凿岩台车钻臂运动... 详细信息

凿岩台车作为钻爆法施工中使用的主要机械设备,具有工作效率高,安全性能好的优点,实现凿岩台车的自主作业,可以有效改善工人的工作环境,降低工人劳动强度,进一步提升工作效率。因此,本文以单臂凿岩台车为研究对象,针对凿岩台车钻臂运动学、炮孔自动布置、炮孔定位以及钻臂运动学控制等问题进行了研究。(1)针对某型凿岩台车钻臂结构,采用DH法构建坐标系组,并进行了正运动学分析,获得了钻臂运动学方程。利用蒙特卡洛法求出了目标钻臂的工作范围。对目标钻臂进行了逆运动学分析,使用牛顿——拉弗森迭代法,结合四元数以及广义逆矩阵,基于MATLAB编写了目标钻臂逆运动学求解算法,实现了关节位置的准确求解。(2)根据炮孔布置原则,针对掏槽孔、周边孔、内圈孔以及崩落孔的布置流程进行了设计,并且在Linux环境下基于Qt开发平台编写了各类炮孔的布置算法,最后完成了用户界面的设计,将炮孔布置以及数据输出功能进行了集成,获得了炮孔的平面位置信息,并针对拱形断面输出了炮孔布置图,验证了炮孔布置算法的准确性。(3)根据单目视觉测距原理,利用OpenCV算法库,编写了图像识别算法以及测距算法,实现了工作平面距离的测定,并且对实际测距效果进行了验证。设计了用户操作界面,将图像识别以及测距功能进行了集成,结合炮孔平面位置信息,实现了炮孔布置效果图以及炮孔三维位置信息的输出。(4)采用五次多项式插值方法对钻臂关节运动轨迹进行规划。基于MATLAB/simulink模块构建了完整的仿真模型。最后结合钻臂运动学、炮孔布置和炮孔定位三个部分的研究结果,设计实验案例,分别使用PID和模糊PID两种控制方法对关节轨迹跟踪效果进行了仿真实验分析。本文针对运动学分析、炮孔布置、平面测距以及钻臂运动控制四个关键问题,分别进行了理论层面的相关研究,设计了应用软件并进行了仿真分析,实现了炮孔布置定位和钻臂运动控制的有机结合,为凿岩台车智能化提供了理论基础。

关键词：凿岩台车运动学分析炮孔布置单目视觉运动控制

SiteWise评估原位化学氧化修复地下水污染环境足迹研究

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土壤学报 2024年

作者：刘鹏桑春晖张红振肖萌孟豪李香兰北京师范大学地理科学学部全球变化与地球系统科学研究院北京建工环境修复股份有限公司生态环境部环境规划院土壤保护与景观设计中心

污染场地原位化学氧化修复技术（ISCO）的环境足迹评估对推动绿色可持续修复具有重要的科研价值与实践意义。以华北某氯代烃污染场地为研究对象，地下水ISCO修复分为材料消耗、运输过程、修复过程和样品测试四个环节，采用SiteWiseTM工... 详细信息

污染场地原位化学氧化修复技术（ISCO）的环境足迹评估对推动绿色可持续修复具有重要的科研价值与实践意义。以华北某氯代烃污染场地为研究对象，地下水ISCO修复分为材料消耗、运输过程、修复过程和样品测试四个环节，采用SiteWiseTM工具开展环境足迹评估。结果表明，采用ISCO技术修复7.38万m3污染含水层，温室气体（GHG）排放1 261 t CO2-eq、总能耗16 876 GJ、硫氧化物（SOx）排放4 096kg、氮氧化物（NOx）排放2 678 kg、可吸入颗粒物（PM10）排放912 kg，其环境足迹主要来自材料过硫酸钠和氢氧化钠的使用，施工电能消耗造成了较高的大气污染物排放。蒙特卡洛分析结果表明，温室气体排放量的变异系数低于10%，不确定性来源主要包括ISCO冗余设计以及国内外机械效率和排放因子等方面差别较大。SiteWiseTM工具对中国污染场地ISCO修复工程的环境足迹评估具有参考价值，未来研究工作中应考虑机械类型与效率、排放因子和计量单位等进行本土化更新，以更适用于我国污染场地环境足迹评估工作。

关键词：氯代烃生命周期分析温室气体原位化学氧化(ISCO)

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基于匹配线索回归的侧面脊柱关键点检测

激光与光电子学进展 2024年第4期61卷 317-324页

作者：高孟豪郭立君张荣倪丽欣王强何秀超宁波大学信息科学与工程学院浙江宁波315211 宁波大学医学院浙江宁波315211 宁波市海曙区第二医院浙江宁波315099 宁波大学附属第一医院浙江宁波315000

在检测侧面脊柱关键点时,由于受到器官遮挡的影响,以往的热图回归方法难以区分不同椎骨上的关键点,容易出现关键点与对应椎骨的匹配错误。为了解决这个问题,提出了一个新的单阶段侧面脊柱关键点检测方法,该方法同时预测关键点热图和关... 详细信息

在检测侧面脊柱关键点时,由于受到器官遮挡的影响,以往的热图回归方法难以区分不同椎骨上的关键点,容易出现关键点与对应椎骨的匹配错误。为了解决这个问题,提出了一个新的单阶段侧面脊柱关键点检测方法,该方法同时预测关键点热图和关键点匹配线索(椎骨中心热图和关键点offset),利用匹配线索建立关键点与对应椎骨的匹配关系。为了提升匹配效果,提出几何感知特征增强模块,通过提取关键点特征增强椎骨中心的特征表达。此外,利用加权损失函数缓解关键点热图和椎骨中心热图中正负样本比例失衡问题。实验结果表明,所提方法的平均检测误差为8.84,相较于性能第二的方法精度提升36%。

关键词：医用光学关键点检测卷积网络可变形卷积脊柱侧弯

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基于ECM和SGPR的高鲁棒性锂离子电池健康状态估计方法

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上海交通大学学报 2024年第5期58卷 747-759页

作者：崔显陈自强上海交通大学海洋工程国家重点实验室上海200240

锂离子电池健康状态(SOH)的准确估计对于保障电池系统安全运行具有重要意义.针对传统SOH估计方法在可变工况下失效的问题,提出了一种基于等效电路模型和稀疏高斯过程回归的锂离子电池SOH在线估计方法.通过两个在线滤波器,在恒流充电过... 详细信息

锂离子电池健康状态(SOH)的准确估计对于保障电池系统安全运行具有重要意义.针对传统SOH估计方法在可变工况下失效的问题,提出了一种基于等效电路模型和稀疏高斯过程回归的锂离子电池SOH在线估计方法.通过两个在线滤波器,在恒流充电过程中动态地辨识了锂离子电池等效电路模型的各项参数,构建了工况不敏感的健康因子,结合稀疏高斯过程回归实现SOH的间接估计.该方法在多种工况下使用统一的信号处理方法和特征映射模型,兼具鲁棒性强和冗余度低的优点.实验结果表明,该方法在多种工况下的平均绝对误差不超过0.94%,均方根误差不超过1.12%,与现有方法相比,该方法在综合性能上具有显著优势.

关键词：锂离子电池健康状态健康因子粒子滤波稀疏高斯过程回归

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道路施工中的成本管理与效益分析

中国科技期刊数据库工业A 2024年第5期 0042-0045页

作者：李孟豪中国电建市政建设集团有限公司天津300000

伴随城市化发展的快速推进,道路施工已经转变为基础建设的关键环节。在道路施工过程中对成本管理和效益分析在确保工程顺畅实,施、提升建设水平、把握费用支出以及获得经济效益方面扮演着至关重要的角色。本篇文章主要聚焦于道路施工的... 详细信息

伴随城市化发展的快速推进,道路施工已经转变为基础建设的关键环节。在道路施工过程中对成本管理和效益分析在确保工程顺畅实,施、提升建设水平、把握费用支出以及获得经济效益方面扮演着至关重要的角色。本篇文章主要聚焦于道路施工的成本管理手段和效益分析方法的研究。探究了传统与当代的成本管理手段评估它们的利弊,提出了一整套融合型的管理方案;对交通建设的经济效益进行了数值化考察,阐明了它与成本管理之间的联系;最终,在案例分析的基础上,归纳出了增进成本管理和提升经济效益的行之有效的方法。

关键词：道路施工成本管理效益分析管理策略经济效益