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基于改进ConvNeXt网络的矿物图像智能识别

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地质通报 2024年第7期43卷 1266-1275页

作者：李雷卢才武江松景文刚王洛锋西安建筑科技大学资源工程学院陕西西安710055 西安市智慧工业感知、计算与决策重点实验室陕西西安710055 洛阳栾川钼业集团股份有限公司河南洛阳471500

矿物识别是地质研究的重要工作,但是如何准确识别矿物仍然是一项重要的挑战。针对矿物形态特征,提出了一种利用迁移学习策略并引入通道注意力的改进ConvNeXt网络矿物图像智能识别模型。首先,利用ImageNet数据集上已预训练的ConvNeXt网... 详细信息

矿物识别是地质研究的重要工作,但是如何准确识别矿物仍然是一项重要的挑战。针对矿物形态特征,提出了一种利用迁移学习策略并引入通道注意力的改进ConvNeXt网络矿物图像智能识别模型。首先,利用ImageNet数据集上已预训练的ConvNeXt网络模型,运用迁移学习的方式,加载到矿物识别模型中;其次,在ConvNeXt网络的基础上,以ConvNeXt块之后与注意力机制相结合的方式,进一步提升其特征融合能力;最后,以26类矿物的矿石图像为研究对象,总计34576张图像,以6∶2∶2比例划分训练集、验证集与测试集,模型在实验训练过程中与VGG19、GoogLeNet、ResNet50、ResNeXt50和ConvNeXt网络相比,收敛速度明显加快。实验结果表明,矿物智能识别模型在准确率、精确率和召回率上分别达到98.58%、98.62%和98.73%,而消融实验证明本文提出的优化方法有助于提升模型性能,同时,通过对不同模型矿物图像特征图的可视化对比分析,验证了本文提出的矿物识别模型对于矿物特征的准确提取,进一步证明了模型的有效性,提高了矿物识别的准确率。

关键词：矿物图像 ConvNeXt 迁移学习注意力机制矿物识别

基于改进U-net的少样本煤岩界面图像分割方法

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金属矿山 2024年第1期 149-157页

作者：卢才武宋义良江松章赛王懋纪凡西安建筑科技大学资源工程学院陕西西安710055 西安市智慧工业感知、计算与决策重点实验室陕西西安710055 西安优迈智慧矿山研究院有限公司陕西西安710055 陕西财经职业技术学院大数据与人工智能学院陕西咸阳712000

煤岩图像语义分割技术是煤岩界面识别的重要研究方向,现有的语义分割模型通常依赖于大样本数据集进行训练,然而目前已标注的煤岩图像数据样本难以获取,并且缺乏公开数据集。针对以上问题,提出了一种基于改进U-net模型的样本煤岩界面图... 详细信息

煤岩图像语义分割技术是煤岩界面识别的重要研究方向,现有的语义分割模型通常依赖于大样本数据集进行训练,然而目前已标注的煤岩图像数据样本难以获取,并且缺乏公开数据集。针对以上问题,提出了一种基于改进U-net模型的样本煤岩界面图像分割模型。将裁剪后具有更强特征提取能力且结构上更为简单的VGG16替换U-net的原始骨干特征提取网络,提升对图像信息的特征提取能力并获得更快的训练速度,在U-net网络的跳跃连接和解码器上采样部分引入注意力机制模块,对提取的特征层进行处理,提升模型对煤岩界面图像关键特征的提取能力,提高分割精度。使用迁移学习方法对改进的模型进行预训练,提高模型泛化能力同时避免过拟合,使模型更适用于小样本数据集训练。通过使用自制的煤岩界面数据集对所改进的网络模型性能进行验证,并将该模型与经典Unet、DeepLabv3+、PspNet、HrNet网络模型进行了对比。试验结果表明:在同样使用由125幅煤岩界面图片构建的小样本数据集进行训练的情况下,所提改进模型相较于经典U-net模型在分割精确度和检测效率方面都有显著提升,模型精确度提高了1.84%,平均交并比提高了5.34%,类别平均像素准确率提高了0.48%,检测速度增幅为5.3%。同时,与其他网络模型相比,所提改进模型在小样本煤岩界面图像的语义分割中优势显著,表明所提改进思路的有效性。

关键词：煤岩识别语义分割少样本学习 U-net 深度学习机器视觉技术

低照度下改进YOLOX的煤矿无人电机车轨道障碍物检测方法

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安全与环境学报 2024年第3期24卷 952-961页

作者：章赛纪凡卢才武江松李萌刘力刘迪朱兴攀西安建筑科技大学资源工程学院西安710055 西安市智慧工业感知、计算与决策重点实验室西安710055 西安建筑科技大学管理学院西安710055 陕西陕煤榆北煤业有限公司陕西榆林719000

为解决地下煤矿光照不足进而导致无人电机车脱轨、撞车或侧翻等问题,提出了一种低照度多特征融合的YOLOX-CBAM目标检测算法,对矿井无人电机车轨道障碍物进行有效识别与分类。首先,通过实际场景采集及标注构建地下煤矿障碍物数据集,并将... 详细信息

为解决地下煤矿光照不足进而导致无人电机车脱轨、撞车或侧翻等问题,提出了一种低照度多特征融合的YOLOX-CBAM目标检测算法,对矿井无人电机车轨道障碍物进行有效识别与分类。首先,通过实际场景采集及标注构建地下煤矿障碍物数据集,并将其输入微光数据处理Zero_DCE模型中;其次,对YOLOX目标检测网络进行改进,分别在骨干网络CSPDarknet和特征金字塔(Feature Pyramid Networks,FPN)部分增加双通道CBAM注意力模块,解决了特征提取环节通道单一的问题;最后,将预测头部分的损失函数替换成SIoU,加快了模型迭代的速度。结果表明,与传统两阶段Faster-RCNN网络、YOLOv4网络、YOLOv5网络和原YOLOX网络相比,本模型精确率分别提高了4.65百分点、2.65百分点、2.19百分点、1.35百分点,召回率分别提高了9.39百分点、4.36百分点、0.82百分点、0.76百分点,速度分别提高了28.6帧/s、16帧/s、13.6帧/s、2.9帧/s,同时本模型与分别添加CBAM、SA、SA+SIoU、SE、SE+SIoU,YOLOX-CBAM模块的YOLOX模型相比,其精度分别提高了0.64百分点、0.84百分点、1百分点、1.29百分点和0.76百分点,速度分别提高了0.5帧/s、0.4帧/s、0.3帧/s、0.2帧/s和0.4帧/s。所提出的方法能实现地下煤矿井下无人电机车轨道障碍物的快速准确检测,并为地下矿运输设备的智能化升级及安全运行提供理论支撑。

关键词：安全工程井下无人电机车目标检测 CBAM注意力机制 SIoU损失函数

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毛细驱动诱发的尾矿强度劣化演化规律及机制

安全与环境学报 2024年第2期24卷 503-510页

作者：刘迪李泽宇卢才武杨辉张泽家顾清华连民杰西安建筑科技大学资源工程学院西安710055 西安市智慧工业感知计算与决策重点实验室西安710055 西安本末安全环保技术服务有限公司西安710100 中钢集团矿业开发有限公司北京100080

为了研究毛细作用对尾矿坝工程性质的影响规律及机制,以陕西某铜矿尾矿为研究对象,通过直剪试验对自然含水状态下、毛细饱和状态下、重力饱和状态下堆积坝外坡和沉积滩面不同距离处的尾矿进行力学性质测试。结果表明:尾矿黏聚力随粒径... 详细信息

为了研究毛细作用对尾矿坝工程性质的影响规律及机制,以陕西某铜矿尾矿为研究对象,通过直剪试验对自然含水状态下、毛细饱和状态下、重力饱和状态下堆积坝外坡和沉积滩面不同距离处的尾矿进行力学性质测试。结果表明:尾矿黏聚力随粒径减小逐渐增大,内摩擦角随粒径减小逐渐减小,二者共同作用影响其抗剪强度;随含水率的增大,尾矿强度逐渐下降;浸润线以上毛细饱和带中尾矿含水率与浸润线以下尾矿含水率相等;基于以上研究结果,引入毛细饱和带概念,提出了基于毛细作用影响的尾矿坝真实浸润线的概念与计算方法,修正了浸润线高度计算公式。

关键词：安全工程尾矿库安全毛细作用抗剪强度浸润线

Dynamic management system of ore blending in an open pit mine based on GIS/GPS/GPRS

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Mining Science and Technology 2010年第1期20卷 132-137页

作者： GU Qinghua lu caiwu GUO Jinping JING Shigun School of Management Xi'an University of Architecture & Technology Xi'an 710055 China luoyang luanchuan Molybdenum Industry Group lnc. luoyang 471500 China

Using GIS, GPS and GPRS, a dynamic management system of ore blending in an open pit mine has been designed and developed. A linear program was established in a practical application. The system is very good at automatically drawing up a daily production plan of ore blending and monitors and controls the process of mining production in real time. Experiments under real conditions show that the performance of this system is stable and can satisfy production standards of ore blending in open pit mines.

关键词： GIS GPS GPRS linear programming ore blending open pit mine

基于前馈补偿LQR与PID的矿井无轨胶轮车横纵向控制研究

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金属矿山 2024年第1期 139-148页

作者：江松武露云付信凯顾清华洪勇章赛卢才武西安建筑科技大学资源工程学院陕西西安710055 中钢集团马鞍山矿山研究总院股份有限公司安徽马鞍山243000 金属矿山安全与健康国家重点实验室安徽马鞍山243000 中钢集团山东富全矿业有限公司山东济宁272000

无人驾驶技术是实现无轨胶轮车井下安全、智能、高效运输的重要方案之一,为了提高无人驾驶过程中的轨迹跟踪精度,提出了基于前馈补偿的横向线性二次型调节器(Linear Quadratic Regulator,LQR)与纵向比例积分微分(Proportion Integration... 详细信息

无人驾驶技术是实现无轨胶轮车井下安全、智能、高效运输的重要方案之一,为了提高无人驾驶过程中的轨迹跟踪精度,提出了基于前馈补偿的横向线性二次型调节器(Linear Quadratic Regulator,LQR)与纵向比例积分微分(Proportion Integration Derivative,PID)位移速度调节器相结合的控制策略,实现车辆的横纵向协调控制。通过建立考虑轮胎侧偏特性的2自由度无轨胶轮车动力学模型和跟踪误差模型,并采用井下无轨胶轮车实车参数建立其电机模型,得到车辆的驱动制动输出。利用Carsim和Matlab/Simulink搭建联合仿真环境,分别在井下双车道工况、单车道工况与颠簸路面工况下进行了轨迹跟踪仿真验证。结果表明:在3种工况下车辆轨迹跟踪过程中的最大横向误差仅为5 cm,最大纵向误差仅为10 cm,速度误差控制在1 m/s以内,航向误差范围为±0.1 rad,前轮偏转角变化平稳未出现抖动现象。为验证控制器在井下实际环境下的跟踪性能,使用实验室小车于陕西某井下巷道进行了现场试验验证,结果表明:井下实际巷道下试验结果误差仍在合理范围内,解决了车辆运行过程中的速度和路径的时变问题,反映出该控制器具有较高的精度和较好的稳定性。

关键词：无轨胶轮车 LQR PID 前馈补偿电机模型横纵向协调控制智能矿山

基于CSSA-BPNN模型的胶结充填体动态抗压强度预测

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有色金属工程 2024年第2期14卷 92-101页

作者：王小林梅佳伟郭进平卢才武王颂李泽峰西安建筑科技大学资源工程学院西安710055 西安智慧工业感知计算与决策重点实验室西安710055

充填采矿法二步骤回采时胶结充填体稳定性受爆破扰动而降低。为快速准确地获得充填体动态抗压强度,利用分离式霍普金森压杆(SHPB)进行了40组不同应变率的单轴冲击实验,以灰砂比、充填体密度、养护龄期和平均应变率作为输入参数,充填体... 详细信息

充填采矿法二步骤回采时胶结充填体稳定性受爆破扰动而降低。为快速准确地获得充填体动态抗压强度,利用分离式霍普金森压杆(SHPB)进行了40组不同应变率的单轴冲击实验,以灰砂比、充填体密度、养护龄期和平均应变率作为输入参数,充填体动态抗压强度作为输出参数,建立了一种基于Logistic混沌麻雀搜索算法(CSSA)优化BP神经网络(BPNN)的预测模型,并与传统BPNN和麻雀搜索算法优化的BPNN进行了对比分析。结果表明:CSSA-BPNN模型的平均相对误差为4.11%,预测值与实测值之间拟合的相关系数均在0.96以上,模型预测精度高。CSSA-BPNN模型的均方根误差为0.395 0 MPa,平均绝对误差为0.359 2 MPa,决定系数为0.995 2,均优于另外两种预测模型。实现了对充填体动态抗压强度的准确预测,可大幅减小物理实验量,为矿山胶结充填体的强度设计提供了一种新方法。

关键词：混沌麻雀搜索算法(CSSA) BP神经网络(BPNN) 胶结充填体分离式霍普金森压杆(SHPB) 动态抗压强度

Spatio-temporal distribution of gaseous pollutants from multiple sources in industrial buildings with different flow patterns

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Building Simulation 2022年第9期15卷 1629-1644页

作者： Yingxue Cao Yi Wang Zhuolei Yu caiwu lu Songheng Wu Yang Yang Xiaojing Meng School of Resources Engineering Xi'an University of Architecture and TechnologyNo.13 Yanta RDXi'anShaanxi 710055China State Key Laboratory of Green Building in Western China Xi'an University of Architecture and TechnologyChina School of Building Services Science and Engineering Xi'an University of Architecture and TechnologyNo.13 Yanta RDXi'anShaanxi 710055China

Energy consumption of industrial buildings has remained continuously high,and the environmental quality requirements are also constantly *** by improving industrial environmental control technology based on the transport mechanism of the pollution,can the energy consumption of industrial building environmental control be further reduced,and the environmental quality of industrial buildings can be improved as ***,after verifying the numerical simulation by experiments,this study uses a self-label method to investigate the spatio-temporal distribution of gaseous pollutants from multiple time-series sources in industrial plants with different length-span *** results show that,the polluted flow in plants with different aspect ratios have different flow patterns:(i)the,,Back-mixingw flow pattern occurs when the ratio of ventilation rate 6 and polluted flow rate at the exhaust height b is less than 1,i.e.,G/L_(p)*** plants with the"Back-mixing"pattern,the following source pollutants enter a density stratified environment induced by the retained pre-source *** flow of following source pollutants released at the same intensity as the precursor source can reach the roof,while those with low velocity and density difference may be blocked during the ascending *** maximum height zm of the flow of the following source is related to both the initial Froude number Fr_(o)of the following source and the unsteady vertical density gradient of the fluid in the indoor environment dpa/*** plants with the,,One-way,/pattern,the flow from the following source enters into an environment with approximately uniform *** the condition of positive buoyancy,design parameters of ventilation corresponding to the vicinity of G/L_(p)=1 may be the optimal solution for safety and energy conservation.

关键词： multiple time-series sources flow pattern long and narrow industrial building industrial ventilation gaseous pollutants

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金属矿山高浓度充填管道磨损规律与防控技术

金属矿山 2024年第6期 181-190页

作者：王小林张润邱征郭进平吴爱祥王洪江乔思凯顾清华卢才武西安建筑科技大学资源工程学院陕西西安710055 北京科技大学土木与资源工程学院北京100083

金属矿高浓度充填能有效消除尾矿库和采空区危害,但充填管道磨损问题也成为制约充填效率的因素之一。基于对管道磨损类型的划分,从颗粒性质、料浆性质、料浆—管壁接触条件、管材性质和管道所处外部环境5个方面综述了充填管道磨损的影... 详细信息

金属矿高浓度充填能有效消除尾矿库和采空区危害,但充填管道磨损问题也成为制约充填效率的因素之一。基于对管道磨损类型的划分,从颗粒性质、料浆性质、料浆—管壁接触条件、管材性质和管道所处外部环境5个方面综述了充填管道磨损的影响因素;基于理论分析和现场实测归纳了5种不同形式充填管道的磨损规律,以此总结了充填管道磨损的防控技术。现有研究结果表明,不满管流时,充填管道最主要的磨损形式是冲蚀磨损,料浆流速的影响最显著;满管流时,磨蚀和腐蚀对管道磨损起重要作用,料浆浓度的影响最显著。垂直管道中,料浆—空气交界面处磨损最严重,提高满管率并采用等倍线设计可有效控制其磨损。水平直管和倾斜直管底部磨损最严重,水平弯管的底部和垂直弯管外侧为易磨部位。使用新型管道结构和耐磨管材,提高料浆均质性,优化充填骨料级配,改进充填作业制度,全面监测管网压力,革新管道磨损数据获取手段,采用数值模拟技术深入揭示管道磨损规律等措施,可直接或间接对充填管道磨损防控起到积极作用。研究结果可为矿山充填管道磨损控制提供指导。

关键词：金属矿山高浓度充填管道磨损磨损规律磨损防控