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钻爆法隧道施工装备技术进展与展望

现代隧道技术 2024年第2期61卷 190-202页

作者：刘飞香中国铁建重工集团股份有限公司长沙410100

随着我国水利、交通、能源等基础工程蓬勃发展,隧道及地下工程建设迎来了高速大发展时期。首先,介绍了钻爆法施工装备发展,依次从“人工”、“小型机械化”、“单一工序大型机械化”、“全工序大型机械化”等4个阶段进行阐述;然后分别... 详细信息

随着我国水利、交通、能源等基础工程蓬勃发展,隧道及地下工程建设迎来了高速大发展时期。首先,介绍了钻爆法施工装备发展,依次从“人工”、“小型机械化”、“单一工序大型机械化”、“全工序大型机械化”等4个阶段进行阐述;然后分别对目前钻爆法在施工过程中存在的岩芯收获率、超欠挖控制、拱架设立效率、湿喷回弹、锚杆注浆密实度等问题的现状及发展趋势进行了阐述和思考,并提出了钻爆法施工装备、协同管理平台、绿色施工装备等未来着重发展的建造技术;最后,对钻爆法隧道智能装备与隧道智能建造发展前景进行了展望,以推动我国隧道工程向无人、智能、信息、环保、节能与可持续的目标发展。

关键词：钻爆法施工超挖控制智能建造协同管理平台数字孪生绿色施工装备

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高延伸率锚索动态力学特性及工程应用

煤炭科学技术 2024年第2期52卷 49-62页

作者：付玉凯吴拥政周鹏赫孙卓越李军臣中煤科工开采研究院有限公司北京100013 天地科技股份有限公司开采设计事业部北京100013 煤炭科学研究总院开采研究分院北京100013 煤炭智能开采与岩层控制全国重点实验室北京100013

传统锚索延伸率低、抗冲击能力差,在强冲击载荷作用下易出现脆性破断失效,导致巷道出现冒顶、冲击地压事故等问题。基于此,自主开发了具有高强度、高延伸率及高抗冲击等特性的锚索,采用实验室试验、理论分析及现场试验等综合手段,分析... 详细信息

传统锚索延伸率低、抗冲击能力差,在强冲击载荷作用下易出现脆性破断失效,导致巷道出现冒顶、冲击地压事故等问题。基于此,自主开发了具有高强度、高延伸率及高抗冲击等特性的锚索,采用实验室试验、理论分析及现场试验等综合手段,分析了高延伸率锚索的静、动载力学性能,研究了高延伸率锚索化学成分、金相组织和夹杂物与普通锚索的差异,提出了高延伸率锚索支护吸能原理,并将高延伸率锚索在现场进行了应用。研究结果表明:静载作用下,高延伸率锚索抗拉强度为1790 MPa,最大力总延伸率8.1%,是普通锚索的1.61~2.25倍;动载作用下,高延伸率锚索钢丝不易散开,破断载荷与普通锚索基本相同,断后伸长率分别是锚索A、B、C的1.82倍、1.68倍和1.52倍,单位长度吸能量分别是锚索A、B、C的2.54倍、1.99倍和1.70倍,高延伸率锚索塑性变形能力更强,吸能能力更高。高延伸率锚索通过在冶炼和轧制工艺过程中控制有害化学元素和有益化学元素含量、细化金相组织及减少夹杂物尺寸和数量等方式提高了钢丝的塑性变形能力,进而提高锚索整体的抗冲击性能。高延伸率锚索在现场应用过程中经受了多次大能量冲击后,巷道支护效果良好,高延伸率锚索未出现破断,有效控制了巷道冲击破坏。

关键词：冲击地压深部巷道锚杆支护落锤高延伸率锚索

坚硬主控覆岩预裂弱化控制导水裂缝带高度机制研究

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岩石力学与工程学报 2024年第S1期43卷 3363-3373页

作者：张玉军肖杰李友伟宋业杰煤炭科学研究总院开采研究院北京100013 中煤科工开采研究院有限公司北京100013 天地科技股份有限公司开采设计事业部北京100013 煤炭智能开采与岩层控制全国重点实验北京100013

煤矿顶板水害防控与水资源保护的核心是控制导水裂缝带发育高度,降低煤层开采对上覆含水层扰动。基于覆岩破坏控制技术和顶板预裂弱化控制矿山压力显现方面研究现状,提出通过主动预裂弱化坚硬主控岩层,在不影响开采效率和资源回收率的... 详细信息

煤矿顶板水害防控与水资源保护的核心是控制导水裂缝带发育高度,降低煤层开采对上覆含水层扰动。基于覆岩破坏控制技术和顶板预裂弱化控制矿山压力显现方面研究现状,提出通过主动预裂弱化坚硬主控岩层,在不影响开采效率和资源回收率的情况下控制采动导水裂缝带发育高度的低损害开采技术构想。采用相似模拟,理论分析和数值模拟分析相结合的研究方法探究预裂弱化坚硬主控岩层控制导水裂缝带发育高度作用机制,并根据数值模拟结果提出含水层下坚硬覆岩预裂层位确定方法。研究结果表明:坚硬岩层相较于软弱岩层采动破断块度较大,采动破坏后整齐堆积于采空区,采动破坏膨胀量较小;不同层位坚硬岩层预裂弱化条件下采动响应存在显著差异,因此预裂层位选择将直接决定预裂弱化控制导水裂缝带高度效果;数值模拟结果显示中位岩层预裂和中、低位岩层同时预裂时导水裂缝带发育高度控制效果较好。研究成果为含水层下煤炭资源安全、高效和绿色开采提供了新的技术途径。

关键词：采矿工程导水裂缝带控制预裂弱化坚硬主控岩层水害防治水资源保护

基于改进灰狼优化算法的QFN芯片图像多阈值分割方法

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光学精密工程 2024年第6期32卷 930-944页

作者：巢渊徐魏刘文汇曹震张敏江苏理工学院机械工程学院江苏常州213001 常州祥明智能动力股份有限公司江苏常州213011

在QFN芯片封装缺陷检测中,增加图像分割环节可有效提高缺陷检测准确性与检测效率。针对图像分割中传统算法效率低、智能优化算法分割精度低稳定性差的问题,本文提出一种基于改进灰狼优化算法(IGWO)的图像多阈值分割方法。首先,改进原始... 详细信息

在QFN芯片封装缺陷检测中,增加图像分割环节可有效提高缺陷检测准确性与检测效率。针对图像分割中传统算法效率低、智能优化算法分割精度低稳定性差的问题,本文提出一种基于改进灰狼优化算法(IGWO)的图像多阈值分割方法。首先,改进原始灰狼优化算法非线性因子,平衡算法搜索效率与挖掘能力;其次,引入反向学习策略提高种群整体质量,引入正弦函数、调整头狼权重以改进灰狼更新策略,增强算法多样性与挖掘能力;然后,提出头狼靠拢与种群变异交替进行的位置更新策略,平衡算法收敛性能与跳出局部最优能力;最后,以Kapur熵为适应度函数,求解最优分割阈值。将本文提出的改进灰狼优化算法的多阈值图像分割方法,与灰狼优化算法(GWO)、基于翻筋斗觅食策略的灰狼优化算法(DSF-GWO)、基于莱维飞行的樽海鞘群优化算法(LSSA)、改进北方苍鹰算法(INGO)的图像分割方法进行实验对比,结果表明:本文方法在分割用时方面,约为DSF-GWO的1/2,INGO的1/4;在分割精度与稳定性方面,在进行QFN芯片缺陷图像的连续30次分割时,本文方法具有最大Kapur熵平均值、最小标准差与最短分割时间。因此本文方法可实现高精度、高稳定性与高效率的QFN芯片图像多阈值分割。

关键词：灰狼优化算法多阈值分割 Kapur熵 QFN

基于激光雷达点云的煤炭快速装车质量检测方法

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煤炭科学技术 2024年

作者：张俊升王洪磊朱西硕李佳城刘晓明天地科技股份有限公司北京技术研究分公司煤炭科学研究总院有限公司智能矿山研究院煤炭智能开采与岩层控制全国重点实验室(北京)

为了提高煤炭快速定量装车系统智能化无人化水平，实现火车装车质量快速实时检测，避免火车超偏载情况的发生，针对现有非接触式装车质量检测系统的不足，提出了基于激光雷达点云的煤炭快速装车超偏载检测方法。结合煤炭火车装车站装载... 详细信息

为了提高煤炭快速定量装车系统智能化无人化水平，实现火车装车质量快速实时检测，避免火车超偏载情况的发生，针对现有非接触式装车质量检测系统的不足，提出了基于激光雷达点云的煤炭快速装车超偏载检测方法。结合煤炭火车装车站装载流程，利用激光雷达三维扫描技术和车号识别技术，构建火车装车质量检测系统。提出一种基于马氏距离的离群点滤波算法，对每个点的邻域进行统计分析，计算其到临近点的马氏距离，去除火车车厢点云中存在大量的随机噪声，如装车时的粉尘、喷洒的水雾、外界环境的扰动（雨、雪、煤尘）等。提出了一种标签连通域聚类算法，通过点云连通域区域标记和聚类，完成相邻两节车厢之间的分割，提出一种基于PCA分析的火车车厢拼接算法，完成车厢点云的三维点云拼接。提出一种基于点云切片的装载物料点云提取方法，通过构建点云局部领域提高计算速度，在车厢长度和宽度方向上分别进行切片，滤除车厢前后、左右车帮点云。最后，提出了火车装车质量主要指标装载高度、装煤量、偏载量的计算方法，通过表面三维重建直观显示检测结果，实现火车装车质量的检测。试验表明，利用本文方法可以完成火车装车表面的实时扫描建模和装车质量检测，且该方法适用于不同尺寸车型，具有通用性。

关键词：装车质量激光雷达扫描连通域聚类点云拼接偏载检测

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煤巷钻锚一体化快速掘进技术与装备及应用

煤炭学报 2024年第1期49卷 131-151页

作者：康红普姜鹏飞王子越张小峰刘畅罗超韦尧中郭吉昌陈志良王锐韩存地李发泉何宗科苏超中煤科工开采研究院有限公司北京100013 天地科技股份有限公司北京100013 煤炭智能开采与岩层控制全国重点实验室北京100013 中国煤炭科工集团太原研究院有限公司山西太原030006 陕西陕煤曹家滩矿业有限公司陕西榆林918000

分析煤巷掘进技术与装备现状及存在的问题,介绍研发的钻锚一体化快速掘进新模式、新技术、新装备及井下应用效果。研发出钻锚一体化锚杆支护技术与设备,包括钻锚一体化锚杆、泵注式锚固剂、钻锚一体化钻臂、钻箱、锚杆仓、锚固剂泵注系... 详细信息

分析煤巷掘进技术与装备现状及存在的问题,介绍研发的钻锚一体化快速掘进新模式、新技术、新装备及井下应用效果。研发出钻锚一体化锚杆支护技术与设备,包括钻锚一体化锚杆、泵注式锚固剂、钻锚一体化钻臂、钻箱、锚杆仓、锚固剂泵注系统及智能控制系统,将传统树脂锚固锚杆安装6道工序简化为1道连续工序,实现了锚杆自动化“一键”打设,单根锚杆作业时间由原来5~6 min减少为3 min。研发出自动化喷涂支护技术与装备,包括高强、速凝、抗变形喷涂护表材料,抗拉强度超过9 MPa,断裂伸长率超过100%,黏结强度高于3 MPa;研发出6自由度喷涂系统,可实现随掘自动化快速喷涂作业。研发出巷道随掘变形动态监测技术与系统,实现随掘大粉尘、多干扰、低照度环境下的巷道表面变形监测,监测精度能够满足围岩稳定性评价要求。提出煤巷掘支锚运分区并行协同快速掘进新模式,研制出钻锚一体化快速掘进成套装备。对试验矿井陕西陕煤曹家滩煤矿回采巷道掘进过程中围岩位移和稳定性进行了监测,在时间上,巷道掘出2~3 h后80%以上的围岩位移已经发生;在空间上,距离掘进工作面相当于2倍巷道宽度的位置,90%以上的围岩位移已经完成。快速掘进引起的巷道围岩位移在很短时间内就基本完成,要求支护必须及时且快速。在曹家滩煤矿10 m超大采高综采工作面特大断面回采巷道完成近6000 m的巷道掘进工程,打设钻锚一体化锚杆60000余根。锚杆施工时间、支护用工人数及作业人员劳动强度大幅降低,掘进速度、效率及自动化水平显著提高。试验巷道顶板位移量小、完整稳定,支护效果良好。煤巷钻锚一体化快速掘进技术与装备井下试验取得成功,具备了特大断面煤巷月掘进进尺1500~2000 m的能力。

关键词：煤巷快速掘进钻锚一体化喷涂支护随掘变形监测掘支并行协同

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前沿技术缩短人形机器人开发周期

企业家 2024年第6期 50-51页

作者：赛迪顾问股份有限公司赛迪顾问股份有限公司

问题和挑战:多项基础部件函待优化,产品成熟度较低。一是基础部组件性能不足。受伺服电机、减速器、空心杯电机等零部件限制,现有电驱动执行器的总体性能和轻量化水平无法满足人形机器人的更高需求,同时,结构组件和动力能源总成产品也... 详细信息

问题和挑战:多项基础部件函待优化,产品成熟度较低。一是基础部组件性能不足。受伺服电机、减速器、空心杯电机等零部件限制,现有电驱动执行器的总体性能和轻量化水平无法满足人形机器人的更高需求,同时,结构组件和动力能源总成产品也需进一步优化。二是感知系统和控制算法深度开发不足。目前,新一代传感器、高算力智能控制器、智能控制算法和人工智能大模型等产品和技术尚不成熟,且用于训练迭代的实际场景数据积累不足。三是整机性能和稳定性问题突出。

关键词：人形机器人智能控制算法人工智能感知系统智能控制器动力能源基础部件伺服电机

面向稳控系统E1通道的网络靶场实验台的设计与实现

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中国电力 2024年

作者：童和钦许剑冰梁师哲麦成徐海波国电南瑞科技股份有限公司

随着智能电网和跨区稳定控制技术的发展，信息通信与电力系统的耦合将更加紧密，网络攻击带来的安全风险也越来越高。稳控系统E1通道作为重要的测控通道，其安全性对稳控系统起到重要的作用，因此，开展面向稳控系统E1通道的半实物仿真... 详细信息

随着智能电网和跨区稳定控制技术的发展，信息通信与电力系统的耦合将更加紧密，网络攻击带来的安全风险也越来越高。稳控系统E1通道作为重要的测控通道，其安全性对稳控系统起到重要的作用，因此，开展面向稳控系统E1通道的半实物仿真和攻防演练，发现E1通道的安全漏洞有重要意义。首先，基于半实物仿真技术设计了面向稳控系统E1通道的网络靶场实验台，介绍基于该实验台的攻防演练方案；然后，通过该实验台对一个典型的在运稳控系统E1通道开展仿真和攻击模拟实验，测试了稳控系统的安全隐患，并验证了实验台的有效性；最后，提出几种提升E1通道安全性的方法，并展望了实验台的应用前景。

关键词：稳控系统网络安全半实物仿真实验台网络靶场 E1通道

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异构能源系统模块化建模及控制策略研究

太阳能学报 2024年第6期45卷 161-170页

作者：胡帆董文杰周小光吴任博毕燕雷广东电网有限责任公司广州供电局广州510620 东方电子股份有限公司烟台264000

基于模块化思想提出一种新型异构能源系统建模方法,并设计了相应控制策略。其中,综合考虑光伏发电、热电联产、储能技术,以混合逻辑动态系统表示方法建立异构能源系统模型;针对投资、运行和维护成本优化,构建模型预测控制策略。该文所... 详细信息

基于模块化思想提出一种新型异构能源系统建模方法,并设计了相应控制策略。其中,综合考虑光伏发电、热电联产、储能技术,以混合逻辑动态系统表示方法建立异构能源系统模型;针对投资、运行和维护成本优化,构建模型预测控制策略。该文所提策略中考虑了异构能源系统与上游能源系统之间的能源交易、系统非线性或混合系统行为。通过将所提策略与传统控制策略进行比较,分析不同用户行为、不断变化的气候条件和预测误差对节能潜力的影响。算例分析结果表明:所提方法可有效利用可变的清洁能源和储能技术来优化异构能源系统的运营,每年可节省3%~6%的成本。

关键词：可再生能源优化调度电池储能异构能源系统成本优化