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深部开采煤矿典型动力灾害孕灾主控因素与机制研究进展

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煤炭学报 2025年

作者：杨科郭鹏慧袁亮曹安业张永将马衍坤李家卓安徽理工大学深部煤炭安全开采与环境保护全国重点实验室安徽理工大学煤矿安全高效开采省部共建教育部重点实验室安徽理工大学深部煤矿采动响应与灾害防控国家重点实验室中国矿业大学矿业工程学院瓦斯灾害监控与应急技术国家重点实验室

进入深部开采，煤岩非线性行为、大范围高能级灾害、多物理场耦合现象加剧，冲击地压和煤与瓦斯突出二者相互诱导、相互激励，煤矿典型动力灾害危险性和危害性渐趋严重，成为制约我国深部煤炭资源安全高效生产的“绊脚石”，防治煤矿典... 详细信息

进入深部开采，煤岩非线性行为、大范围高能级灾害、多物理场耦合现象加剧，冲击地压和煤与瓦斯突出二者相互诱导、相互激励，煤矿典型动力灾害危险性和危害性渐趋严重，成为制约我国深部煤炭资源安全高效生产的“绊脚石”，防治煤矿典型动力灾害的前提和基础是对其发生机理深入研究。因此，需要掌握我国煤矿冲击地压、煤与瓦斯突出和煤岩瓦斯复合动力灾害机理研究领域的整体进展以及孕灾主控因素与机制。总结了前人及研究团队已有研究成果，利用CiteSpace软件对文献进行梳理，通过关键词共现和突现知识图谱分析，阐述了煤矿典型动力灾害领域发展历程中每个阶段的研究热点以及未来发展态势；厘清了不同孕灾条件对煤与瓦斯突出和冲击地压影响的差异性；探讨了煤矿典型动力灾害孕育的“五效应”机制。分析认为，围绕煤矿典型动力灾害领域的研究均是从其发生机理及孕灾因素为基点，孕灾因素以天然地质条件为主、开采技术条件为辅，不同的孕灾环境形成的典型动力灾害表现形式不同，典型动力灾害孕育机制包括物质内在效应、应力超载效应、能量驱动效应、结构异变效应和煤岩体时变效应，五者相互作用、相互影响。根据当前深部开采面临的问题和亟需攻克的关键难题提出了研究展望，亟待深入研究煤矿典型动力灾害全生命周期孕育特征、演化规律、致灾机理，深部强扰动作用下煤矿典型动力灾害前兆信息智能辨识、预警指标融合，以及多灾种链生灾害联防联控体系，从而有效保障深部煤炭资源安全高效开采。

关键词：深部开采煤与瓦斯突出冲击地压煤岩瓦斯复合动力灾害

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面向低样本的工业图像异常检测综述

计算机工程与应用 2025年

作者：郭新茹宋丽娟朱文倩杜方马子睿宁夏大学信息工程学院宁夏“东数西算”人工智能与信息安全重点实验室宁夏大数据与人工智能省部共建协同创新中心

异常检测是计算机视觉的重要研究方向之一，被广泛应用于工业产品检测、医疗诊断和视频监控等领域。它可以监控产品质量并快速识别不符合标准的产品，从而实现自动化质量控制。在工业图像异常检测中，由于获取大量训练样本既耗时又昂贵... 详细信息

异常检测是计算机视觉的重要研究方向之一，被广泛应用于工业产品检测、医疗诊断和视频监控等领域。它可以监控产品质量并快速识别不符合标准的产品，从而实现自动化质量控制。在工业图像异常检测中，由于获取大量训练样本既耗时又昂贵，因此低样本的工业图像异常检测成为研究热点和趋势。同时，大型视觉语言模型的出现推动了工业图像异常检测从单模态驱动发展到多模态融合，提高了检测的全面性。针对近四年的低样本工业图像异常检测，本文探讨了模态数量对异常检测性能的影响，并根据检测算法在处理数据和检测异常时采用的不同策略以及特征提取技术的提取范围对低样本异常检测方法进行分类。这旨在帮助研究人员快速了解并进一步改进异常检测技术和优化特征提取策略，从而提升低样本环境下的检测效率和准确性。此外，还对不同方法在MVTec AD和VisA数据集上的检测结果进行了对比，对比结果表明多模态融合方法中的混合特征融合在分类和分割异常方面表现突出。通过对比不同的检测技术和模型，本研究总结了不同的低样本工业异常检测方法以及解决的问题，并讨论了未来的研究方向。

关键词：工业图像异常检测低样本单模态驱动多模态融合混合特征融合

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应力波在树木径切面内的传播速度模型

林业科学 2016年第7期52卷 104-112页

作者：翁翔李光辉冯海林杜晓晨陈方翔浙江农林大学信息工程学院浙江省林业智能监测与信息技术研究重点实验室临安311300

【目的】研究应力波在不同树木径切面内传播速度的变化情况,建立传播速度模型,以期进一步认识应力波在树木径切面内的传播规律及其影响因素,为树木内部缺陷的三维成像技术提供理论依据。【方法】首先通过理论分析,建立应力波在树木径切... 详细信息

【目的】研究应力波在不同树木径切面内传播速度的变化情况,建立传播速度模型,以期进一步认识应力波在树木径切面内的传播规律及其影响因素,为树木内部缺陷的三维成像技术提供理论依据。【方法】首先通过理论分析,建立应力波在树木径切面内的传播速度模型;然后以浙江农林大学植物园内8类有代表性的树种(香樟、枫香、乐昌含笑、鹅掌楸、响叶杨、悬铃木、松树、白杨)为试验材料,在样本径切面上,采用Arbotom应力波木材无损检测仪测量与径向成不同角度方向的应力波传播时间,计算不同角度方向上的应力波传播速度,并对健康样本径切面内沿方向角θ的应力波速度vθ和径向应力波速度v0的比值vθ/v0与方向角θ之间的关系进行回归分析。【结果】应力波在健康香樟样本径切面内的传播速度随方向角的增大而增大,径向传播速度最小,其原因是当应力波在树木内部沿径向传播时,传播方向与树木纤维方向垂直,受到细胞壁边界的阻碍较多,传播速度较慢;而随着方向角的增大,应力波传播方向与树木纤维方向逐渐平行,受到细胞壁边界的阻碍变少,传播速度逐渐增加。枫香、乐昌含笑、鹅掌楸、响叶杨4种树种的健康样本在相同方向角上的应力波传播速度大小不同,但其变化规律与香樟活力木相同。对健康样本试验数据的拟合结果为vθ/v0≈kθ2+1(0≤k≤1),k值取决于被测树木的物理力学参数。在所建立的回归模型中,决定系数R2均大于0.92,表明模型具有较高的拟合优度。在有缺陷的悬铃木样本试验中,径切面上方向角为-20°^-50°的应力波传播路径经过缺陷区域,其余传播路径均位于健康区域内。当应力波传播路径位于径切面的健康区域时,传播速度随方向角的变化趋势满足一元二次函数模型;但当应力波经过径切面的缺陷区域时,传播速度明显降低,不再符合正常情况下的传播速度模型。针对松树和白杨原木试样,人工设计了空洞缺陷,并对产生空洞前后的原木径切面的应力波传播速度进行了对比。最后,基于建立的径切面内应力波传播速度模型,设计了一种树木内部缺陷四向交叉检测方法,该方法能够较准确地检测木材内部缺陷的位置。【结论】在健康树木的径切面上,方向角θ与vθ/v0之间满足一元二次函数关系vθ/v0≈kθ2+1(0≤k≤1),对不同树种的检测结果均表明了该模型的有效性;进一步的试验证明了该速度模型对于树木内部缺陷检测具有很好的指导作用。

关键词：应力波径切面传播速度无损检测树木

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基于电子鼻的霉变黄豆和白芸豆检测方法

中国食品学报 2016年第3期16卷 190-197页

作者：郑飞翔李剑楼雄伟惠国华浙江农林大学信息工程学院浙江省林业智能监测与信息技术研究重点实验室浙江临安311300

豆类富含蛋白质、碳水化合物等营养物质,不但可直接烹饪食用,而且可以作为其它食品的原料。在储藏过程中,豆类易受环境的影响而霉变,而霉变豆类中所含霉菌毒素进入体内后将严重损害健康。因此,霉变程度评估对指导豆类储藏具有重要意义... 详细信息

豆类富含蛋白质、碳水化合物等营养物质,不但可直接烹饪食用,而且可以作为其它食品的原料。在储藏过程中,豆类易受环境的影响而霉变,而霉变豆类中所含霉菌毒素进入体内后将严重损害健康。因此,霉变程度评估对指导豆类储藏具有重要意义。本文用黄豆和白芸豆为试验材料,根据豆类霉变所产生的特征气体,合理选用相应的气敏传感器组成阵列,构建用于豆类霉变程度检测的电子鼻系统。采用人工感官方法评价豆类样品的霉变状态。同时使用电子鼻检测不同储藏时间的豆样品,以主成分分析法区分电子鼻检测的试验数据,并采用随机共振方法提取豆类样品的霉变特征值,构建豆类霉变检测模型,用于黄豆和白芸豆样品霉变状态的快速表征。

关键词：黄豆白芸豆霉变状态电子鼻非线性

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基于树木整体图像和集成迁移学习的树种识别

农业机械学报 2019年第8期50卷 235-242,279页

作者：冯海林胡明越杨垠晖夏凯浙江农林大学信息工程学院杭州311300 浙江省林业智能监测与信息技术研究重点实验室杭州311300 林业感知技术与智能装备国家林业局重点实验室杭州311300

为解决自然场景中拥有复杂背景的树木整体图像识别问题,提出了一种基于树木整体图像和集成迁移学习的树种识别方法。首先使用AlexNet、VggNet-16、Inception V3及ResNet 50这4种在ImageNet大规模数据集上预训练的模型对图像进行特征提取... 详细信息

为解决自然场景中拥有复杂背景的树木整体图像识别问题,提出了一种基于树木整体图像和集成迁移学习的树种识别方法。首先使用AlexNet、VggNet-16、Inception V3及ResNet 50这4种在ImageNet大规模数据集上预训练的模型对图像进行特征提取,然后迁移到目标树种数据集上,训练出4个不同的分类模型,最后通过相对多数投票法和加权平均法建立集成模型。构建了一个新的树种图像数据集——TreesNet,基于该数据集,设计了多类实验,并将该方法与传统的图像识别方法进行了分析比较。实验结果表明:该方法对复杂背景下树种图像识别准确率达到99.15%,对于树木整体图像识别具有较好的效果。

关键词：树种识别迁移学习图像识别深度学习集成学习

基于无人机多光谱影像和OPT-MPP算法的水质参数反演

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环境科学 2020年第8期41卷 3591-3600页

作者：黄昕晰应晗婷夏凯冯海林杨垠晖杜晓晨浙江农林大学信息工程学院杭州311300 浙江省林业智能监测与信息技术研究重点实验室杭州311300 林业感知技术与智能装备国家林业局重点实验室杭州311300

无人机多光谱遥感可用于监测多个水质参数,如悬浮物、浊度、总磷和叶绿素等,建立稳定和准确的水质参数反演模型是开展这一工作的前提.matching pixel-by-pixel(MPP)算法是一种针对无人机影像高分辨率特点的反演算法,但其存在运算量过大... 详细信息

无人机多光谱遥感可用于监测多个水质参数,如悬浮物、浊度、总磷和叶绿素等,建立稳定和准确的水质参数反演模型是开展这一工作的前提.matching pixel-by-pixel(MPP)算法是一种针对无人机影像高分辨率特点的反演算法,但其存在运算量过大和过拟合的问题,基于此,提出optimize-MPP(OPT-MPP)算法,以克服运算量过大和过拟合的问题.本研究以浙江省杭州市青山湖作为研究区域,采集45个样本,分别构建悬浮物浓度(SS)与浊度(TU)的OPT-MPP算法反演模型.结果表明,最佳悬浮物反演模型的决定系数R^2达到0.7870,综合误差为0.1308;最佳浊度反演模型的决定系数R^2达到0.8043,综合误差为0.1503.最后利用分别建立的两个参数的最优模型,实现青山湖各实验区域的水质参数空间分布信息的反演.

关键词：无人机(UAV) 遥感多光谱水质参数反演模型空间分布

基于冲击回波的原木内部空洞位置检测方法研究

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振动与冲击 2018年第11期37卷 265-272页

作者：梁臣冯海林方益明李剑浙江农林大学信息工程学院杭州311300 浙江省林业智能监测与信息技术研究重点实验室杭州311300

为了沿原木轴向快速检测内部空洞位置,提出一种基于原木应力波信号分解的冲击回波法。首先对原木内部采集的应力波信号进行集合经验模态(EEMD)分解,然后基于时域特征和分量相关系数相结合的方法找出对空洞敏感的固有模态函数(IMF)分量,... 详细信息

为了沿原木轴向快速检测内部空洞位置,提出一种基于原木应力波信号分解的冲击回波法。首先对原木内部采集的应力波信号进行集合经验模态(EEMD)分解,然后基于时域特征和分量相关系数相结合的方法找出对空洞敏感的固有模态函数(IMF)分量,最后对该固有模态函数进行傅里叶变换,根据频域特征实现原木内部空洞径向缺陷定位。实验结果表明,该方法能够较准确的对原木内部空洞进行定位。

关键词：冲击回波法原木 EEMD 相关系数

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生猪养殖污水水质指标相关性分析与建模

农业工程学报 2020年第1期36卷 200-207页

作者：周昊徐爱俊周素茵浙江农林大学信息工程学院杭州311300 浙江省林业智能监测与信息技术研究重点实验室杭州311300

生猪养殖污水成分复杂且对环境存在较大的污染风险,常规实验室监测法准确性高但效率低且时效性差,自动监测法速度快但成本高。为寻求一种能兼顾两种方法优点的监测方案,该研究以一家规模生猪养殖场的排放污水为研究对象,对衡量污水水质... 详细信息

生猪养殖污水成分复杂且对环境存在较大的污染风险,常规实验室监测法准确性高但效率低且时效性差,自动监测法速度快但成本高。为寻求一种能兼顾两种方法优点的监测方案,该研究以一家规模生猪养殖场的排放污水为研究对象,对衡量污水水质的7个主要指标的变化特征、相关性和其中2个指标的回归建模进行了研究。通过对不同季节及不同气候条件下30组随机样本的检测与相关性分析,发现氨氮、总氮和电导率有相似的变化趋势且彼此之间均存在强相关性,相关系数分别为0.772、0.775和0.920。基于相关性分析结果,对氨氮和总氮分别进行了一元和多元回归分析建模,并确定了相对最佳的适合于氨氮的"多项式回归模型"和总氮的"综合模型"。经验证,两个模型的决定系数分别为0.855和0.953,可较好地用于评价生猪养殖污水中氨氮和总氮2个指标的浓度大小。基于这2个模型,生猪养殖污水需直接检测的主要指标的数量可有效减少、检测难度和成本均明显降低。因此,模型可为生猪养殖污水高效、低成本的自动监测方案的建立提供重要的理论基础。

关键词：生猪养殖污水水质相关性回归分析

基于Fick-小波包变换方法对土壤CO_2浓度时间序列的去噪处理

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传感技术学报 2019年第5期32卷 715-722页

作者：谢宝良胡军国李烨斐陈芳毛国平浙江农林大学信息工程学院林业感知技术与智能装备国家林业和草原局重点实验室浙江省林业智能监测与信息技术研究重点实验室杭州311300

土壤CO_2浓度时间序列的数据质量易受到外界环境及土壤监测仪质量的影响,导致不能精确的测定土壤呼吸。针对土壤CO_2浓度时间序列的数据质量问题,本文提出小波包变换和Fick第二定律结合的方法对时间序列进行去噪分析。实验结果显示,无... 详细信息

土壤CO_2浓度时间序列的数据质量易受到外界环境及土壤监测仪质量的影响,导致不能精确的测定土壤呼吸。针对土壤CO_2浓度时间序列的数据质量问题,本文提出小波包变换和Fick第二定律结合的方法对时间序列进行去噪分析。实验结果显示,无论从均值,信噪比,均方根误差和斜率距离来看,本文算法都优于由传统方法计算得到的结果。同时,在研究区域分别测量了早中晚三个时间段的土壤CO_2浓度,对其进行去噪处理之后,利用Fick第一定律计算获得的土壤碳通量与LI-8100测得的仅相距1μmol/m^2/s左右。说明通过本文算法不仅精确算得了开放型气室内任意时间任意位置的CO_2浓度时间序列,并且通过计算处理后的时间序列获得了与LI-8100相近的土壤碳通量。

关键词：小波包变换时间序列去噪 Fick定律土壤CO2浓度土壤碳通量