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气动开铁口机及控制系统改造

冶金设备 2024年第4期 76-79页

作者：刘敏孙厢李振明冯卓中钢集团西安重机有限公司陕西西安710201

文章结合某钢厂2800m^(3)高炉改造工程,对现场所使用的气动型开铁口机存在问题进行分析,对设备及其控制系统进行升级改造,改造后设备的整体性能得到了大幅提高,已解决用户现场检修困难、维护成本高、凿岩机开口效率低等问题。在使用过... 详细信息

文章结合某钢厂2800m^(3)高炉改造工程,对现场所使用的气动型开铁口机存在问题进行分析,对设备及其控制系统进行升级改造,改造后设备的整体性能得到了大幅提高,已解决用户现场检修困难、维护成本高、凿岩机开口效率低等问题。在使用过程中取得了良好的效果,为钢铁公司提供了设备改造的参考依据。

关键词：开铁口机开孔液压系统遥控操作

基于EtherCAT总线的空间结构点阵自动同步加载系统研发

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土木工程学报 2024年第1期57卷 10-25,82页

作者：郝际平黄育琪孙晓岭赵敏薛强樊春雷李存良卜延渭刘鹏飞西安建筑科技大学陕西西安710055 陕西建工控股集团未来城市创新科技有限公司陕西西安710116 陕西建工机械施工集团有限公司陕西西安710032 博世力士乐(西安)电子传动与控制有限公司陕西西安710018

大型空间结构试验通常具有加载点数量多、覆盖面积广、加载工况较多的特点,传统的加载方法很难兼顾成本适宜、安全高效。该文提出了一种新型空间结构点阵自动同步加载系统,该加载系统采用水作为试验载荷,应用实时工业以太网EtherCAT总... 详细信息

大型空间结构试验通常具有加载点数量多、覆盖面积广、加载工况较多的特点,传统的加载方法很难兼顾成本适宜、安全高效。该文提出了一种新型空间结构点阵自动同步加载系统,该加载系统采用水作为试验载荷,应用实时工业以太网EtherCAT总线技术,可实现任意比例下多点同步精确加载。加载系统的控制模块、数据采集模块和加载容器可根据试验需要在控制总线上无限挂载和自由分布,具有通用性强、自动化程度高、安全高效、加载耗材清洁廉价的特点。该文详细介绍了该加载系统的原理与组成,以及EtherCAT总线主从式结构下主站和从站的具体实现,并将其应用于马鞍形正交索网结构承载力试验,整个加载过程中荷载稳步匀速增长、数值稳定准确,验证了该加载系统的可行性和准确性。

关键词：空间结构加载装置 EtherCAT总线控制验证

基于多线激光雷达的井下斜坡道无人矿卡定位与建图方法

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煤炭学报 2024年第3期49卷 1680-1688页

作者：顾清华白昌鑫陈露李萌付明宇王维西安建筑科技大学资源工程学院陕西西安710055 西安建筑科技大学、西安市智慧工业感知计算与决策重点实验室陕西西安710055 中钢集团山东矿业有限公司山东临沂277700

井下斜坡道的定位与建图是实现井下斜坡道无人驾驶的关键技术之一,矿山井下斜坡道区域为典型非结构化环境特征,且道路具有一定倾斜角度,采用传统SLAM算法无法获得精确里程计信息,导致定位与建图精度难以满足无人矿卡行驶需求。针对上述... 详细信息

井下斜坡道的定位与建图是实现井下斜坡道无人驾驶的关键技术之一,矿山井下斜坡道区域为典型非结构化环境特征,且道路具有一定倾斜角度,采用传统SLAM算法无法获得精确里程计信息,导致定位与建图精度难以满足无人矿卡行驶需求。针对上述问题,通过研究激光SLAM(Simultaneous Localization And Mapping)算法LeGO-LOAM,笔者提出一种适用于矿山井下斜坡道环境的定位与建图方法。首先,针对井下斜坡道口两侧均为光滑水泥墙壁,特征点稀少问题,设计了基于人工路标的辅助增强定位方法,有效增加点云特征数量,从而优化位姿估计结果,避免建图漂移现象;然后在特征预处理阶段,提出了一种基于激光点云高度差与坡度信息融合的提取地面点高效算法,通过改善地面地点的选取策略,针对倾斜坑洼路面仍能有效识别地面点,解决了井下斜坡道定位与建图倾斜角度大、误差大等问题;其次,基于CVC(Curved-Voxel Clustering)聚类算法设计了一种斜坡道点云曲率体素聚类算法,采用曲率体素和基于哈希的数据结构对点云进行分割,大幅提高在井下稀疏、噪声环境下点云聚类的鲁棒性;最后,运用Scan-To-Map进行点云匹配,同时兼顾点云配准的性能与速度。在中钢集团山东某井下斜坡道的现场实验证明:与原算法相比精度提升13.15%,Z轴误差降低22.3%,地图质量明显提升,能有效解决井下无人驾驶建图及定位的难题。

关键词：井下斜坡道无人驾驶激光SLAM 地面点分割点云聚类

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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

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基于视觉惯性融合的井下无人车定位方法研究

矿业研究与开发 2024年第2期44卷 178-185页

作者：远洋尤文博江松付信凯徐中华何润丰西安建筑科技大学资源工程学院陕西西安710055 西安建筑科技大学建筑设计研究院陕西西安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市243000 西安优迈智慧矿山研究院有限公司陕西西安710000 中钢集团山东富全矿业有限公司山东济宁市272000

同步定位与建图(SLAM)技术是矿山井下作业车辆实现复杂环境下自主运行的关键技术之一。基于ORB-SLAM3的算法提出了一种视觉相机和惯性传感器融合的全局定位方法,通过地图点管理机制简化ORB-SLAM3算法中的特征点管理,提高了特征点匹配的... 详细信息

同步定位与建图(SLAM)技术是矿山井下作业车辆实现复杂环境下自主运行的关键技术之一。基于ORB-SLAM3的算法提出了一种视觉相机和惯性传感器融合的全局定位方法,通过地图点管理机制简化ORB-SLAM3算法中的特征点管理,提高了特征点匹配的准确性。试验结果显示,融合定位新方法在公开数据集的5个序列中,单目、双目以及双目+IMU的模式下平均分别提升了50.5%、8.89%和77.46%,比上一代ORB-SLAM算法更具优势。在矿山井下实地测试中,融合定位新方法在最优模式下实现了更高的全局轨迹精度,全局轨迹误差仅0.4 m,在实际应用中不仅具有更优的性能,而且部署成本更低,有很大的潜力。

关键词：视觉相机惯性传感器全局定位地图构建特征匹配

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中国XRT智能预选抛废技术应用研究与实践

金属矿山 2024年第8期 79-92页

作者：罗主平刘建华孙业长杨婷杨璐阳建国张文国周承丞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 马钢集团设计研究院有限责任公司安徽马鞍山243000 中国有色金属工业西安勘察设计研究院有限公司陕西西安710061 西安天宙矿业科技集团有限公司陕西西安710048 北京霍里思特科技有限公司北京102600

我国矿石资源普遍禀赋差,选矿成本高,但选矿工艺技术及设备研发水平较高。为了推动近年取得重大突破的高效大块预选设备———XRT智能选矿机更好地服务矿山,提升矿山的生产力水平和经济效益,建设绿色生态矿山,在简要介绍了XRT智能选矿... 详细信息

我国矿石资源普遍禀赋差,选矿成本高,但选矿工艺技术及设备研发水平较高。为了推动近年取得重大突破的高效大块预选设备———XRT智能选矿机更好地服务矿山,提升矿山的生产力水平和经济效益,建设绿色生态矿山,在简要介绍了XRT智能选矿机系统组成与分选原理、工艺技术的适用性及要求、工艺技术与设备的特点和优越性基础上,按矿种分类介绍了代表性矿山开展XRT智能预选抛废研究与生产实践的情况。试验研究与生产实践表明:XRT智能选矿机对矿种具有广泛的适应性,且具有分选客观、科学、精准、智能、节能、环保等特点;可以兼顾两种及以上目标矿物或元素的高效综合回收;应用工艺简单,对现场碎矿流程的冲击、干扰小;入选粒度粗,高度契合能抛早抛、能收早收理念;对薄、小、边、残、贫矿石资源的开发具有显著的扩能、降本、提质意义。并就XRT智能选矿机的研发和工艺技术应用给出了7点建议:解决分选粒度向上下拓展与分选效率、可靠性、稳定性和工艺的适应性问题,以实现多抛多收的目标;解决设备的大型化、系列化问题,以降低投资和生产成本,并方便现场配置和生产管理;研发三产品XRT智能选矿机,为后续制定高效的选矿工艺和产品方案创造条件;制定全面、科学的矿废判定标准,以实现资源效益的最大化;支持并携手矿石选择性破碎技术共同发展,为预选创造更好的条件;科学制定包容其他预选抛废技术的高效抛废工艺,使抛废更彻底、工艺流程更简洁顺畅、技术经济指标更好;论证废石洗矿工艺替代筛分洗矿工艺或给矿洗矿工艺的科学性,以使全系统工艺流程更简单、生产环境更整洁、投资和生产成本更低。最后指出,除磁铁矿石外,其他铁矿石及非金属矿石的粗粒预选抛废,应用不断进步的XRT智能预选抛废技术应是大势所趋。

关键词： XRT 智能选矿机废石混入率早抛多抛早收多收综合利用降本增效提质绿色矿山

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基于无人机影像深度学习的滑坡灾害智能识别

中国安全科学学报 2024年第7期34卷 229-238页

作者：江松李研博何旭乾何润丰张超张存良西安建筑科技大学资源工程学院陕西西安710055 西安建筑科技大学管理学院陕西西安710055 中钢集团马鞍山矿山研究总院有限公司安徽马鞍山243000 洛阳栾川钼业集团股份有限公司河南洛阳471500 内蒙古汇能煤电集团有限公司内蒙古鄂尔多斯017000

为精确识别和预警露天矿滑坡灾害,提出一种基于面向对象的标注数据集和Res-U-Net模型相结合的露天矿滑坡智能识别方法。首先,以无人机航测获取研究区矿山滑坡影像数据;其次,采用多尺度-光谱差异分割方法和阈值分离原理,对露天矿滑坡数... 详细信息

为精确识别和预警露天矿滑坡灾害,提出一种基于面向对象的标注数据集和Res-U-Net模型相结合的露天矿滑坡智能识别方法。首先,以无人机航测获取研究区矿山滑坡影像数据;其次,采用多尺度-光谱差异分割方法和阈值分离原理,对露天矿滑坡数据进行分割和分类,完成基于面向对象方法的滑坡数据集构建;然后,以U-Net网络作为基础架构,在每个卷积层融入ResNet的残差模块,构建基于Res-U-Net的滑坡识别语义分割模型;最后,识别不同方法构建的滑坡数据集,并对比Res-U-Net模型与主流的语义分割模型全卷积神经网络(FCN)、U-net。结果表明:基于面向对象标注的滑坡数据集相比于传统人工标注数据集具有更好的滑坡识别效果,在准确率、召回率、F 1分数和kappa系数上都有12%以上的提升;Res-U-Net模型的滑坡识别精度均在0.8以上,实现露天矿山滑坡灾害精准识别。

关键词：无人机影像深度学习滑坡灾害智能识别面向对象 Res-U-Net

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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

TiB添加量对SiN-SiC耐火材料性能的影响

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耐火材料 2024年

作者：李铁军邓军平廉晓庆曹会彦王龙庆华小虎邓丽荣西安科技大学材料科学与工程学院中钢集团洛阳耐火材料研究院有限公司先进耐火材料国家重点实验室

为改善反应烧结Si3N4-SiC耐火材料性能，以SiC颗粒和细粉、Si粉为原料，TiB2细粉为添加剂，采用反应烧结法经1 400 ℃保温2 h制备了Si3N4-SiC耐火材料。通过MIP、XRD、SEM等研究了TiB2高纯细粉添加量（加入质量分数分别为0、0.2%、0.4%... 详细信息

为改善反应烧结Si3N4-SiC耐火材料性能，以SiC颗粒和细粉、Si粉为原料，TiB2细粉为添加剂，采用反应烧结法经1 400 ℃保温2 h制备了Si3N4-SiC耐火材料。通过MIP、XRD、SEM等研究了TiB2高纯细粉添加量（加入质量分数分别为0、0.2%、0.4%、0.6%和0.8%）对反应烧结Si3N4-SiC耐火材料致密性、高温抗折强度、物相组成和显微结构的影响，分析了致密化机制。结果表明：1)添加适量TiB2有助于提高试样致密性和高温抗折强度（1 200 ℃），增加≤1 μm小孔比例；2)随着TiB2添加量的增加，Si2N2O杂相含量减小，Si粉氮化率提高，α/β-Si3N4相比例减小，Si3N4开始为晶须状，后演变为发育良好的长棒状，最后异常长大；3)致密化机制为：添加少量TiB2可增加SiO气相分压，促进Si3N4晶须遵循气固机制生长；当TiB2添加量为0.6%（w）时，Si3N4在适量高温液相作用下发育为长棒状，形成三维交叉网络结构，继续增加TiB2添加量至0.8%（w），试样中液相再次增多，棒状Si3N4异常长大；4)当TiB2添加量为0.6%（w），热处理温度为1 400 ℃时，试样综合性能最佳，其体积密度为2.75 g·cm-3，显气孔率为11.6%，常温抗折强度为40.8 MPa，1 200 ℃高温抗折强度为52.5 MPa。

关键词： TiB Si N -SiC 致密化气固生长机制