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基于LSTM的液压支架尾梁倾角预测方法

煤炭科学技术 2024年

作者：姚钰鹏张境麟熊武北京天玛智控科技股份有限公司

综放开采是我国特厚煤层主要的开采方式，放煤执行机构控制精度很大程度上依赖于尾梁姿态的数据反馈。为了提高放煤执行机构的控制精度，提出了一种基于长短期记忆神经网络（LSTM）的支架尾梁倾角预测方法。将与尾梁放煤动作相关的支架... 详细信息

综放开采是我国特厚煤层主要的开采方式，放煤执行机构控制精度很大程度上依赖于尾梁姿态的数据反馈。为了提高放煤执行机构的控制精度，提出了一种基于长短期记忆神经网络（LSTM）的支架尾梁倾角预测方法。将与尾梁放煤动作相关的支架底板绝对坐标、尾梁倾角、尾梁相对高度、移架速率和立柱压力作为RNN卷积网络和LSTM神经网络的输入变量，使用某煤矿综放工作面放煤历史数据对支架尾梁姿态预测模型进行训练和验证，建立支架尾梁姿态预测模型，对尾梁倾角进行连续16小时预测，结果预测的尾梁倾角曲线与实际尾梁倾角曲线的拟合程度达98.7%。在综采放顶煤工作面开展了3～4个生产班的液压支架尾梁倾角预测试验，经过对比分析预测的尾梁倾角曲线与实际尾梁倾角曲线，当置信区间为(0.98，1.02)时，连续生产16小时预测准确率为98.40%。基于LSTM的支架尾梁倾角姿态预测方法解决了电液控系统自适应放煤作业尾梁倾角控制问题，为综放工作面无人放煤奠定了基础。

关键词：支架尾梁姿态倾角预测长短期神经网络时序处理放煤工艺

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多视角看大模型安全及实践

计算机研究与发展 2024年第5期61卷 1104-1112页

作者：王笑尘张坤张鹏北京智谱华章科技有限公司北京100086

随着人工智能领域大模型(large model)的广泛应用,大模型,尤其是大语言模型(large language model,LLM)的安全问题受到了广泛关注.大模型作为一种新兴技术,与之相关的安全态势分析以及安全体系建设均亟待挖掘与探索.从社会关系以及技术... 详细信息

随着人工智能领域大模型(large model)的广泛应用,大模型,尤其是大语言模型(large language model,LLM)的安全问题受到了广泛关注.大模型作为一种新兴技术,与之相关的安全态势分析以及安全体系建设均亟待挖掘与探索.从社会关系以及技术应用2个视角,分析了大模型安全的整体趋势.同时,基于大模型自身的特点,梳理了大模型安全能力建设的实践思路,为大模型研发、大模型应用构建提供了安全体系构建的参考方案.介绍的大模型安全能力实践方案包括安全评估基准建设、模型价值观对齐方法、模型线上服务安全系统建设3个部分.

关键词：大模型大模型线上服务安全系统人工智能伦理大模型安全形势分析

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基于UWB的综采工作面推进度测量系统

工矿自动化 2024年第4期50卷 33-40页

作者：刘清刘军锋北京天玛智控科技股份有限公司北京101399

针对目前综采工作面推进度的测量和计算方式存在费时费力、累计误差大、传感器损坏后无法重新计算等问题,提出了一种基于UWB测距技术的综采工作面推进度实时测量系统。该系统采用矿用本安型测距分站与测距标志卡组合的方式,通过无线通... 详细信息

针对目前综采工作面推进度的测量和计算方式存在费时费力、累计误差大、传感器损坏后无法重新计算等问题,提出了一种基于UWB测距技术的综采工作面推进度实时测量系统。该系统采用矿用本安型测距分站与测距标志卡组合的方式,通过无线通信实现对综采工作面巷道推进度的实时测量。在综采工作面端头液压支架布置测距分站,在回采巷道固定标志点悬挂测距标志卡,通过巷道内UWB无线信号测距,当即将开采到最近的测距标志卡位置时,撤掉该处测距标志卡,后续测距标志卡接替进行巷道推进度的测量与计算,依此循环往复,不断进行更替测量。结合采煤工艺,建立了依据采煤机位置和液压支架动作的限幅中值平均滤波模型,该模型将限幅滤波、中值滤波、算术平均滤波深度融合,以剔除海量数据中由于受到测量、遮挡等影响而造成的测量偏差较大的无效数据,同时消除有效数据中的最大和最小偏差数据,进一步保证了通过算术平均运算得到的测量值的准确性和有效性,实现了综采工作面推进度的连续测量。地面测试结果表明,测距分站1的最大误差为0.32 m,误差小于0.2 m的占比为84.62%;测距分站2的最大误差为0.48 m,误差小于0.2 m的占比为76.92%。井下工业性试验结果表明:该系统与矿方实测数据日平均推进度差值为0.13 m,证明了UWB测距技术在井下巷道条件下测距的可行性和基于采煤工艺的推进度测量模型的准确性。

关键词：综采工作面推进度测量 UWB测距双边双向测距法限幅中值平均滤波模型

基于截割顶底板高度预测模型的采煤机自动调高技术

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工矿自动化 2024年第1期50卷 9-16页

作者：李重重刘清北京天玛智控科技股份有限公司北京101399

传统的煤层截割路径规划通过几何控制、规划计算等方式对采煤机滚筒高度进行预测,但存在预测的数据误差较大、无法适应地质条件变化的问题。针对上述问题,提出了一种基于截割顶底板高度预测模型的采煤机自动调高技术。首先,分析了影响... 详细信息

传统的煤层截割路径规划通过几何控制、规划计算等方式对采煤机滚筒高度进行预测,但存在预测的数据误差较大、无法适应地质条件变化的问题。针对上述问题,提出了一种基于截割顶底板高度预测模型的采煤机自动调高技术。首先,分析了影响截割顶底板高度的因素,指出影响顶底板高度的主要因素包括煤层的起伏变化数据、历史截割数据、刮板输送机的高程数据及人工操作记录,将上述4类数据融合处理,建立以长短期记忆(LSTM)模型和灰色马尔可夫模型为基础的截割顶底板高度预测模型,通过算法模型预测出截割顶底板的高度。然后,以截割顶底板的高度数据为基础,结合采煤机位姿和空间坐标,建立计算滚筒高度的几何模型,同时依据刮板输送机上窜下滑量及是否执行加减刀工艺等因素进行修正,最终将顶底板高度序列转换为滚筒高度序列,即将截割顶底板高度转换为采煤机滚筒的目标高度,由采煤机执行到目标高度,实现滚筒自动调高工业性试验结果表明:(1)在自动调高技术的控制下,顶滚筒和底滚筒的预测高度与实际高度偏差值有90%的数据量均在10 cm以内,滚筒的预测高度和实际高度具有明显的一致性。(2)与传统手动控制方式相比,中部截割一刀煤的人工干预调高次数由49次下降为21次,说明截割顶底板的高度预测模型和计算滚筒高度的几何模型是准确合理的,采煤机滚筒的自动调高技术是可行的。

关键词：采煤机滚筒自动调高截割顶底板高度预测长短期记忆灰色马尔可夫采煤机位姿人工干预

基于工况触发的采煤机滚筒截割高度模板生成方法

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工矿自动化 2024年第4期50卷 144-152页

作者：李重重姚钰鹏北京天玛智控科技股份有限公司北京101399

针对采煤机在工作过程中易受不同工况条件的影响导致滚筒调高精度低的问题,提出了一种基于工况触发的采煤机滚筒截割高度模板生成方法。对采煤机历史传感器数据进行预处理和特征提取,选择影响滚筒高度调节的截割电动机电流、截割电动机... 详细信息

针对采煤机在工作过程中易受不同工况条件的影响导致滚筒调高精度低的问题,提出了一种基于工况触发的采煤机滚筒截割高度模板生成方法。对采煤机历史传感器数据进行预处理和特征提取,选择影响滚筒高度调节的截割电动机电流、截割电动机温度、俯仰角、横滚角、牵引速度5维特征数据,构建用于生成滚筒截割高度模板的补偿回声状态网络(C−ESN)模型;建立工况触发机制,将采煤机传感器实时数据输入C−ESN模型,以测试误差为判断准则,识别当前采煤机的工况为正常区域、三角煤区域或异常工况;最后,C−ESN模型生成相应的滚筒截割高度模板。当三角煤区域和正常区域测试误差都大于阈值时,采用迁移学习方法对测试误差小的截割高度模板参数进行修正,以保证异常工况下截割高度模板的精度。基于现场采煤机实际数据的实验结果表明:左右滚筒截割高度模板与实际截割高度相比,在正常区域的最大误差分别为11.47,9.96 cm,在三角煤区域最大误差分别为12.91,7.94 cm,能够满足工程实际要求;与传统回声状态网络和径向基函数网络模型相比,C−ESN模型的精度在正常区域分别提升了54%和57%,在三角煤区域分别提升了10%和69%。

关键词：采煤机滚筒高度截割高度模板补偿回声状态网络工况触发迁移学习

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综采工作面液压支架测高传感器设计

工矿自动化 2024年第6期50卷 129-135页

作者：高思伟谷敏永李殿鹏北京天玛智控科技股份有限公司北京101399

针对综采工作面液压支架高度测量困难和可靠性、稳定性差等问题,设计了一种基于帕斯卡定律的液压支架测高传感器。该测高传感器内置一根细长液管,液管中充满甲基硅油,测高传感器两端安装压力传感器,通过测量密闭液管的两端压力,得到测... 详细信息

针对综采工作面液压支架高度测量困难和可靠性、稳定性差等问题,设计了一种基于帕斯卡定律的液压支架测高传感器。该测高传感器内置一根细长液管,液管中充满甲基硅油,测高传感器两端安装压力传感器,通过测量密闭液管的两端压力,得到测高传感器两端位置的高度差。甲基硅油在环境温度变化时具有明显的热胀冷缩特性,会引起密闭空间内的压力急剧变化,影响测量精度,提出了一种补偿方法:采用波纹管存储一部分甲基硅油,利用波纹管自身的弹性补偿甲基硅油热胀冷缩造成的体积变化;并在软件中通过算法校准甲基硅油体积变化带来的密度变化,从而确保测高传感器的测量精度。试验结果表明:测高传感器可工作在0~40℃环境下,测量误差在4 cm以内。在薄煤层、中厚煤层综采工作面液压支架的现场应用结果表明:与人工测量结果相比,测高传感器的高度测量误差在5 cm以内,说明该传感器可靠性较高。

关键词：综采工作面液压支架测高传感器压力传感器波纹管温度补偿密度校准

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基于工艺驱动的采煤机智能截割调控

工矿自动化 2024年第5期50卷 23-27,150页

作者：郑闯李丹宁冯银辉北京天玛智控科技股份有限公司北京101399

传统采煤机截割调控缺乏对采煤机滚筒状态的分析,导致截割模板生成质量低;未充分考虑工作面起伏情况和地质环境条件,无法得到最优截割路径;依赖采煤机自身控制单元无法及时调整滚筒高度。针对上述问题,提出了一种基于工艺驱动的采煤机... 详细信息

传统采煤机截割调控缺乏对采煤机滚筒状态的分析,导致截割模板生成质量低;未充分考虑工作面起伏情况和地质环境条件,无法得到最优截割路径;依赖采煤机自身控制单元无法及时调整滚筒高度。针对上述问题,提出了一种基于工艺驱动的采煤机智能截割调控方案。按照工作面液压支架编号,实时采集对应的滚筒截割高度数据,并结合滚筒截割高度历史数据对实时数据进行处理,生成符合工作面顶底板曲线趋势的采煤机截割模板;基于工作面顶底板写实数据、人工割煤经验,规划采煤机截割路径并进行实时干预,实现采煤机滚筒截割高度与工作面顶底板曲线的自适应耦合;通过编辑采煤工艺和设置截割模板数据,形成采煤工艺表文件,并依此调节采煤机滚筒截割高度,实现采煤机自适应调高控制。基于工艺驱动的采煤机智能截割调控方案应用于神东煤炭集团榆家梁煤矿43207工作面,实现了无人化采煤常态化作业,将生产班工作面作业人员由3人减少至工作面中部无人,采煤机自动割煤率达97%以上。

关键词：采煤机截割调控工艺驱动截割模板路径规划滚筒调高

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煤矿井下水力压裂自动控制系统设计

工矿自动化 2024年第3期50卷 6-13页

作者：刘波北京天玛智控科技股份有限公司北京101399

分析指出目前煤矿井下水力压裂技术面临压裂泵输出压力和流量无法快速精确调节、远程安全监控效果及自动化水平有待提高等难题。设计了一种煤矿井下水力压裂自动控制系统。根据煤矿井下水力压裂工艺及系统构成,明确了控制系统关键技术... 详细信息

分析指出目前煤矿井下水力压裂技术面临压裂泵输出压力和流量无法快速精确调节、远程安全监控效果及自动化水平有待提高等难题。设计了一种煤矿井下水力压裂自动控制系统。根据煤矿井下水力压裂工艺及系统构成,明确了控制系统关键技术为高压大流量压裂泵输出流量和压力的快速精确调节,远程高可靠性安全、高速实时监控,一键启停及图形化分析等。以KXH12本安型控制器为核心,搭配变频器、组合开关、监控主机、电动开度球阀等设备,以及光纤加CAN总线的双线冗余通信方案,研发了控制系统硬件,并编制了压裂泵控制器、水箱控制器及中央控制器软件,实现了压裂系统快速变流量注水、稳定保压及远程高速实时监控和报警等功能。在煤矿现场对水力压裂自动控制系统进行工业性试验,结果表明该系统压力控制精度为0.1 MPa,流量控制精度为0.1 m3/h,在连续完成14次压裂过程中,每次煤岩层开裂后均能实现较好的保压效果,且操作简单,安全性高,满足煤矿井下水力压裂工艺要求。

关键词：矿井水力压裂压裂流量控制压裂压力控制远程自动控制变频电力驱动

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本安型电磁阀动静态特性分析及影响参数优化研究

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工矿自动化 2024年第6期50卷 150-158页

作者：姚卓王伟韦文术卢德来李向波北京天玛智控科技股份有限公司北京101399

针对在驱动功率和电磁阀体积约束下存在的电磁铁驱动力不足、电磁阀响应速度慢的问题,分析了电磁阀的动静态特性,通过仿真分析和样机试验验证了提高本安型电磁铁电磁力可明显改善电磁阀的响应特性,确定了通过优化电磁力改善电磁阀响应... 详细信息

针对在驱动功率和电磁阀体积约束下存在的电磁铁驱动力不足、电磁阀响应速度慢的问题,分析了电磁阀的动静态特性,通过仿真分析和样机试验验证了提高本安型电磁铁电磁力可明显改善电磁阀的响应特性,确定了通过优化电磁力改善电磁阀响应特性的方案。提出了本安型电磁铁特性评价指标:有效行程指标、平均电磁力指标和静态综合性能指标,解决了因电磁铁行程不同而造成的电磁铁性能评价困难的问题。利用Maxwell电磁仿真软件分析了导向筒深度变化量δ_(a)、衔铁半径变化量δ_(b)、非工作气隙变化量δ_(c1)、非工作气隙变化量δ_(c2)、盆口高度变化量δd对电磁铁静态特性的影响,得到不同参数对静态特性的敏感度,为参数优化中尺寸控制范围的选择提供参考依据。通过正交试验结果构建了铁芯结构参数对电磁铁综合特性评价指标的二阶响应面模型,利用遗传算法对铁芯参数进行优化。样机试验结果表明:优化后电磁铁水平段电磁力提升了50%,有效行程提高了26%,本安型电磁阀的开启响应时间缩短了52.5%。

关键词：本安型电磁阀本安型电磁铁电磁力动静态特性响应特性遗传算法铁芯参数优化