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基于激光SLAM的井筒变形监测及损坏特征提取

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基于激光SLAM的井筒变形监测及损坏特征提取

作者：耿智江中国矿业大学

学位级别：硕士

我国是矿业生产大国,矿业资源丰富,矿业的开采和生产为国民经济发展注入源源不断的动力。矿井是采矿工作的“生命线”,不仅关系到采矿人员的生命安全,还关系到采矿仪器设备的安全。因此对井筒进行变形监测与安全检测进而而保证井筒的正... 详细信息

我国是矿业生产大国,矿业资源丰富,矿业的开采和生产为国民经济发展注入源源不断的动力。矿井是采矿工作的“生命线”,不仅关系到采矿人员的生命安全,还关系到采矿仪器设备的安全。因此对井筒进行变形监测与安全检测进而而保证井筒的正常运行尤为重要。对于矿井进行高效、高精度、便捷安全的监测是目前采矿工作最重要的研究课题之一。常规的井筒监测技术存在监测效率低,现场施测困难,获取数据质量差等问题,不能满足采矿行业自动化、标准化的需要。本文利用三维激光扫描得到待测点坐标,生成高精度的井筒表面三维模型,通过对井筒点云进行数据处理与算法研究,提取并分析井筒的倾斜状况和损坏状况,能够辅助生成维护方案,做到有效及时的预警,避免潜在事故的发生。本研究基于激光SLAM(Simultaneous Localization and Mapping)技术,针对矿井的安全监测领域进行拓展,为井筒的变形与损坏监测提供了一种精度高、作业高效、非接触式的方法,本文针对矿井安全监测的主要工作与成果如下:(1)提出了利用激光SLAM对井筒进行变形监测的方法,评定了激光SLAM监测井筒方法的精度范围。并探究了激光SLAM监测井筒的原理和外业数据采集方法。(2)设计并得到了井筒变形监测最优方案。根据可行的监测方案,通过对控制点布设实验展开研究,得到了最优的控制点布设方案;为了进一步提高建图精度,设计了井筒监测下放平台,以矿山井筒进行监测实验,实验结果满足理论误差推导的最小值,表明监测方案最优。(3)提出了井筒点云数据处理及变形损坏提取方法。探究了点云数据求取井筒中心轴线的处理方法;介绍了基于质心分析算法提取破损区域的流程;阐释了基于点云强度的井筒渗流特征提取算法,为井筒倾斜变形和损坏特征提取提供了重要的方法。(4)以峰峰矿区牛儿庄矿主井井筒及辛安矿副井井筒为实例进行了工程应用研究,不仅得到了井筒的倾斜变形和损坏特征,而且对现场采用的不同井筒监测方法进行讨论分析,将激光SLAM应用于矿山井筒监测能够取得良好的应用效果。本论文共有图64幅,表10个,参考文献108篇。

关键词： SLAM技术三维激光扫描矿山井筒变形监测损坏特征提取

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基于SLAM的井筒倾斜变形监测方法研究

煤矿安全 2023年第4期54卷 156-162页

作者：耿智江周大伟白志辉占喜林刁鑫鹏中国矿业大学环境与测绘学院江苏徐州221116 冀中能源峰峰集团有限公司河北邯郸056005

针对传统矿山井筒安全监测方法中存在效率低(需停产监测)、数据量少、误差大等问题,提出利用激光SLAM(Simultaneous Localization and Mapping实时定位与建图)技术监测井筒倾斜变形的方法。以峰峰集团牛儿庄矿主井为研究对象,设计监测... 详细信息

针对传统矿山井筒安全监测方法中存在效率低(需停产监测)、数据量少、误差大等问题,提出利用激光SLAM(Simultaneous Localization and Mapping实时定位与建图)技术监测井筒倾斜变形的方法。以峰峰集团牛儿庄矿主井为研究对象,设计监测方案并利用激光SLAM技术感知井筒的内部信息,采用K′-means算法提取井筒边界点云,建立马尔可夫数学模型得到点云切片的中心,进而建立井筒中心基准线,根据整体和分段的方法分析了井筒倾斜变形。结果表明:井筒整体竖向倾斜1.99‰,上部井筒(距井口0~100 m)竖向倾斜3.06‰,下部井筒(距井口150~205 m)竖向倾斜1.85‰;相对于传统监测方法,激光SLAM工作时长由1 d甚至更长时间缩短至1 h,在井筒罐笼检修时间内即可完成监测工作,不需要停产的同时工作效率显著提高。

关键词：井筒倾斜变形三维激光扫描 SLAM技术监测方法点云处理

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优化超体素凹凸性的矿区地物提取算法研究

金属矿山 2023年第10期 162-167页

作者：汪骁周大伟占喜林周健刁鑫鹏耿智江中国矿业大学环境与测绘学院江苏徐州221116

快速准确地获取矿区地物信息对煤矿安全开采工作的规划与部署具有重要的指导意义。不同于传统人工调查受到矿区环境因素的限制,机载Li DAR作为近年来矿区地表监测的新手段,可以高效获取矿区地表点云,利用点云分割算法实现矿区地物的提... 详细信息

快速准确地获取矿区地物信息对煤矿安全开采工作的规划与部署具有重要的指导意义。不同于传统人工调查受到矿区环境因素的限制,机载Li DAR作为近年来矿区地表监测的新手段,可以高效获取矿区地表点云,利用点云分割算法实现矿区地物的提取。但常规点云分割算法主要适用于分割地形相对简单的区域,在复杂地形的地面点与非地面点聚类分割效果较差。基于此,提出一种优化超体素凹凸性的聚类分割算法用于矿区的复杂地形特征地物分割,主要步骤为:(1)对矿区点云进行超体素过分割;(2)根据模糊聚类算法(FCM)对超体素的边界进行细化;(3)使用增加高程阈值的凹凸聚类算法对超体素进行分割,提取机载Li DAR点云的地面点与地物点。以鄂尔多斯某矿开采工作面为例进行实验,并与改进前超体素分割算法和区域生长算法的分割效果进行比较。结果显示:整体上看,本文算法在保证数据完整的前提下,分割效果仍可以满足矿区在地物分割工程上的需求;分割细节上看,比改进前的超体素分割算法的加权平均精确度提升了13.1%,加权平均召回率提升了2.3%;比区域增长算法的加权平均精确度提升了30%,加权平均召回率提升了6.3%。

关键词：点云分割地物提取超体素凹凸性模糊聚类

基于GNSS的阳泉煤矿地表开采沉陷监测方法研究

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煤炭与化工 2022年第10期45卷 4-7页

作者：耿睿智耿智江陈真河南水文水资源局河南郑州450003 中国矿业大学江苏徐州221116

由于煤炭的大规模开采,矿区及周边地区地质灾害频繁发生,相关问题日益突出,开采区地表沉陷监测颇为重要。本文分析了常用的开采沉陷监测方法的优缺点,总结了精密点定位(PPP)技术的发展,根据其优势提出了基于精密单点定位的开采沉陷监测... 详细信息

由于煤炭的大规模开采,矿区及周边地区地质灾害频繁发生,相关问题日益突出,开采区地表沉陷监测颇为重要。本文分析了常用的开采沉陷监测方法的优缺点,总结了精密点定位(PPP)技术的发展,根据其优势提出了基于精密单点定位的开采沉陷监测方法,介绍了该技术在阳泉矿区地表沉陷监测中的应用,为合理开采地下矿产资源,控制地面沉降提供决策依据,对矿区的可持续发展有借鉴作用。

关键词：开采沉陷沉陷监测精密单点定位技术

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计算流体力学在果蔬干燥领域的研究进展

食品科学 2024年第6期45卷 294-305页

作者：李孟卿耿智化朱丽春张茜杨旭海石河子大学机械电气工程学院新疆石河子832000 现代农业机械兵团重点实验室新疆石河子832000 绿洲特色经济作物生产机械化教育部工程研究中心新疆石河子832000

干燥是延长果蔬保质期的主要方法之一。随着计算机技术的发展,计算流体力学在果蔬干燥领域中得到广泛的应用。该技术可以对果蔬干燥过程中的流体流动、传热传质等动力学现象进行模拟和预测,并输出可视化结果。与传统实验相比,计算流体... 详细信息

干燥是延长果蔬保质期的主要方法之一。随着计算机技术的发展,计算流体力学在果蔬干燥领域中得到广泛的应用。该技术可以对果蔬干燥过程中的流体流动、传热传质等动力学现象进行模拟和预测,并输出可视化结果。与传统实验相比,计算流体力学技术拥有节能、低成本、模拟速度快、灵活度高等优点。本文详细介绍了计算流体力学在果蔬干燥领域的工作原理,并对其在不同果蔬干燥方式中的研究进展进行综述,报道了耦合收缩的数值模型研究进度,并对计算流体力学在果蔬干燥领域的发展方向进行展望,以期为研究者提供新的见解和参考。

关键词：计算流体力学果蔬干燥模拟收缩

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融合GPS/Galileo/QZSS重叠频率单频短基线解算精度分析

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测绘技术装备 2021年第1期23卷 12-17页

作者：耿智江华北水利水电大学河南郑州450046

随着全球卫星导航系统的快速发展,多系统、多频组合定位将是今后发展的趋势,而多系统、重叠频率组合定位又将是多频组合定位中关注的重点。针对GPS、Galileo、QZSS重叠频率组合定位精度分析问题,基于自测试4 km短基线,分析L1/E1/L1和L5/... 详细信息

随着全球卫星导航系统的快速发展,多系统、多频组合定位将是今后发展的趋势,而多系统、重叠频率组合定位又将是多频组合定位中关注的重点。针对GPS、Galileo、QZSS重叠频率组合定位精度分析问题,基于自测试4 km短基线,分析L1/E1/L1和L5/E5a/L5重叠频率单频组合短基线相对定位精度。结果表明,双系统或者三系统组合能有效提升GPS、Galileo单系统对应重叠频率的卫星可用数与卫星空间几何结构,且能有效提升单系统对应重叠频率的短基线相对定位精度以及历元可用率,尤其是对GPS系统L5频率的提升效果最为明显,可为今后多系统兼容频率组合定位频率的选择提供一定的参考。

关键词：基线解算相对定位精度重叠频率组合短基线精度分析

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析题意，写佳篇

作文成功之路 2024年第22期 57-59页

作者：耿智慧江苏省建湖县九龙口镇中心学校

初中是语文素养发展的重要阶段，写作则是提升语言运用能力、思辨能力和创造力的有效途径之一。然而，在写作过程中，很多同学常常陷入迷茫，不知如何下笔。因此，有必要对审题立意进行深入探讨，学习作文审题立意技巧，并在写作实践中...

初中是语文素养发展的重要阶段，写作则是提升语言运用能力、思辨能力和创造力的有效途径之一。然而，在写作过程中，很多同学常常陷入迷茫，不知如何下笔。因此，有必要对审题立意进行深入探讨，学习作文审题立意技巧，并在写作实践中灵活准确应用，写出高水平的作文，并从中收获创造的乐趣与喜悦。

关键词：

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高中英语教学中听说训练模式创新探索

校园英语 2024年第23期 28-30页

作者：耿智强西安市第六十二中学

在新课改、新高考背景下，听力测试和学生口语训练被摆在十分重要的位置。教师亟须进行教学改革，不断完善教学课型，创设有利于学生英语学科核心素养持续发展的高质量教学环境。听说课是高中英语教学体系中的重要课型。在高中英语教学... 详细信息

在新课改、新高考背景下，听力测试和学生口语训练被摆在十分重要的位置。教师亟须进行教学改革，不断完善教学课型，创设有利于学生英语学科核心素养持续发展的高质量教学环境。听说课是高中英语教学体系中的重要课型。在高中英语教学中可以发现，许多学生参与听说训练的积极性不高，训练效果不理想。或者教师更重视学生的阅读理解训练，而忽视学生进行听说训练，导致学生的英语学习只停留在学习理解层次，无法进行实践拓展和迁移创新。听和说是两项紧密相关、相辅相成的训练内容，教师不仅要提高对这两项训练的重视程度，还要将其二者融为有机整体，重塑课内外教学范式，促进学生英语口语表达能力和听力能力协同发展。

关键词：高中英语教学听说训练创新

饲料中添加南极磷虾粉对中华绒螯蟹繁殖性能及胚胎质量的影响

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中国水产科学 2024年第06期 652-661页

作者：黄晓荣谈如张涛冯广朋耿智赵峰杨刚庄平中国水产科学研究院东海水产研究所农业农村部东海与远洋渔业资源开发利用重点实验室上海长江口渔业资源增殖和生态修复工程技术研究中心

为探讨饲料中添加南极磷虾粉对中华绒螯蟹(Eriocheir sinensis)亲蟹的营养强化作用,通过60 d的饲养实验,评估了南极磷虾粉对中华绒螯蟹繁殖性能及胚胎质量的影响,分别在饲料中添加0%、10%和20%南极磷虾粉作为3个实验组,并以投喂缢蛏作... 详细信息

为探讨饲料中添加南极磷虾粉对中华绒螯蟹(Eriocheir sinensis)亲蟹的营养强化作用,通过60 d的饲养实验,评估了南极磷虾粉对中华绒螯蟹繁殖性能及胚胎质量的影响,分别在饲料中添加0%、10%和20%南极磷虾粉作为3个实验组,并以投喂缢蛏作为对照组,每组设3个平行。分析各组雌蟹肝胰腺重量(HW)、性腺重量(GW)、肝胰腺指数(HSI)和性腺指数(GSI)的变化特征。营养强化结束后开展了亲蟹的繁殖实验研究,每组设3个重复,每缸中放5只雄蟹和10只雌蟹,比较各组中雌蟹的产卵量、生殖力和生殖指数等繁殖性能,分析胚胎卵径、重量、生化成分及脂肪酸组成。结果表明:(1)营养强化后,各饵料组中雌蟹的肝胰腺重量和肝胰腺指数均显著低于强化前(P0.05)。(3)各实验组胚胎卵径、卵重、水分、粗蛋白、总蛋白和粗脂肪均不存在显著差异, 20%组中磷脂(PL)含量最高,且与其他各组均有显著差异(P0.05)。结果表明,饲料中添加10%～20%南极磷虾粉能促进中华绒螯蟹雌蟹的性腺发育,其中20%南极磷虾粉能显著提高繁殖性能和改善胚胎质量。

关键词：南极磷虾粉中华绒螯蟹性腺指数产卵量生化成分脂肪酸