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矿井水防治学科基本架构及内涵 被引量：3
1
作者 尹尚先 徐斌 +3 位作者 尹慧超 曹敏 丁莹莹 梁满玉 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第7期24-35,共12页
我国矿井水防治学科整体经历了20世纪的起步发展期和21世纪的成长成熟期2个大的发展历程,其基本架构及内涵已然成熟。按照系统论,拓展了矿井水广义内涵,规范了矿井水防治术语及科学范畴,提出了矿井水系统,即从水源补给到涌水排泄所涉及... 我国矿井水防治学科整体经历了20世纪的起步发展期和21世纪的成长成熟期2个大的发展历程,其基本架构及内涵已然成熟。按照系统论,拓展了矿井水广义内涵,规范了矿井水防治术语及科学范畴,提出了矿井水系统,即从水源补给到涌水排泄所涉及范围为边界且内部介质结构时变的高度复杂系统,水源输入和涌水输出齐备,采矿扰动激发而系统及时响应;构建了矿井水防治基本架构,即理论技术体系及技术管理体系等两大核心体系;理论技术体系涵盖理论基础、技术依托及工程支撑,致灾机理、条件评价、预测预报为理论基础,条件探查、预防治理、地质保障为技术依托,探水、防水、堵水、疏水、排水、截水、监水等七类为工程支撑;技术管理体系包括先进理念、总体思路和工作体系,按照“预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采”十六字总体思路,以源头预防区域治理井上下结合工程治理治保结合先进理念为引导,建设理念先进,基础扎实,勘探清楚,科技攻关,综合治理,效果评价及应急救援“七位一体”水害防治工作体系,实现减少矿井水影响、防止水害事故、减轻环境影响的总体目标。展望未来,水灾变物理机制,数据驱动的灾变规律,或者二者融合,是基础理论突破的重点方向,将带动技术及工程全面突围。 展开更多
关键词 矿井水 矿井水系统 矿井水防治架构 矿井防治水 矿井突水
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改进的FA-FCE模型在矿井水质评价中的应用
2
作者 韩行 杨雨 《黑龙江工程学院学报》 CAS 2024年第2期12-22,共11页
酸性矿井水会对水环境造成严重污染,对遭受污染的矿井水质进行评价是矿山环境保护与治理的重要前提。因此,以贵州省内的酸性矿井水分布区为研究区,采用因子分析(FA)、模糊综合评价法(FCE)和加权平均法,并引入级别特征值构建了FA-FCE水... 酸性矿井水会对水环境造成严重污染,对遭受污染的矿井水质进行评价是矿山环境保护与治理的重要前提。因此,以贵州省内的酸性矿井水分布区为研究区,采用因子分析(FA)、模糊综合评价法(FCE)和加权平均法,并引入级别特征值构建了FA-FCE水质评价模型,对矿井水质和水环境质量进行综合评价。结果显示,所评价的水样中V类水的占比达到70.37%,水质整体偏向于V类水,各地区的平均级别特征指数均大于2,矿井水水体环境遭受污染的程度较高。相较于传统的评价模型,文中提出的水质评价模型在选取评价指标及权重分配等方面有显著的优势,并综合考虑了所有评价指标在整体评价中的影响,使得评价结果更加科学合理。 展开更多
关键词 酸性矿井水 因子分析 模糊综合评价法 矿井水质评价 级别特征值 水体环境质量
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基于Unity3D的矿井火灾监测与防治虚拟仿真试验系统
3
作者 裴晓东 姚志远 +3 位作者 王亮 邵昊 王凯 吴征艳 《中国安全科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期109-116,共8页
为更好地开展矿业安全类专业试验实践教学和培训,培养安全应急一流复合型拔尖人才,设计一种基于Unity3D的矿井火灾监测与防治虚拟仿真试验教学系统。首先,采用3ds Max建立仿真模型,构建矿井火灾监测防治试验系统总体框架;其次,开展外因... 为更好地开展矿业安全类专业试验实践教学和培训,培养安全应急一流复合型拔尖人才,设计一种基于Unity3D的矿井火灾监测与防治虚拟仿真试验教学系统。首先,采用3ds Max建立仿真模型,构建矿井火灾监测防治试验系统总体框架;其次,开展外因火灾监测与远程自动控制救灾风门应急处置、内因火灾监测与温控胞衣阻化剂防灭火应急防控等人机交互试验实训;最后,建立综合评测的试验评价体系用于考核评估。结果表明:该试验系统具备虚拟现实沉浸性、交互性、构想性的技术特点,利于打造井下三维虚拟仿真场景,逼真展示矿井火灾演变过程;在试验与实训方面,可以突破传统模式在时间、空间、安全、资源等方面的限制,提供自主学习与多元评价方式。 展开更多
关键词 UNITY3D 矿井火灾 监测与防治 虚拟仿真 试验系统 应急处置
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关闭/废弃矿井抽水蓄能开发利用现状与进展
4
作者 文志杰 姜鹏飞 +3 位作者 宋振骐 李利平 蒋宇静 梁桐凯 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期1358-1374,共17页
探索清洁能源发展的创新途径是实现我国“双碳”目标的重要推动力。为解决大规模可再生能源电力供应不稳定的难题,新型电力系统的提出与加速成长促进了抽水蓄能电站的建设与发展,但生态保护与地形等因素制约了传统抽水蓄能电站发展。关... 探索清洁能源发展的创新途径是实现我国“双碳”目标的重要推动力。为解决大规模可再生能源电力供应不稳定的难题,新型电力系统的提出与加速成长促进了抽水蓄能电站的建设与发展,但生态保护与地形等因素制约了传统抽水蓄能电站发展。关闭/废弃矿井,由于具有丰富的地下空间及水资源,可创新性地开发抽水蓄能并延长矿区的经济寿命,降低对环境与经济的负面影响。为助力建立适合我国国情的废弃矿井抽水蓄能利用模式和管理体系,通过文献分析法综述了国内外废弃矿井抽水蓄能技术研究与应用进展。详细阐述了关闭/废弃矿井抽水蓄能技术原理、分类及其优缺点;总结了关闭/废弃矿井抽水蓄能电站利用模式,并在前人研究基础上对选址要素进行了修订;梳理了关闭/废弃矿井改建抽水蓄能电站的水-气两相流动特性、水泵水轮机工况特性、地下空间围岩稳定性及地下蓄水空间体积测算等的研究现状,明确了水泵-水轮机关键技术、地下空间稳定性控制关键技术等亟待解决的技术难题。此外,对关闭/废弃矿井抽水蓄能相关的生态与环境保护、市场需求与经济效益、政策与法规等研究成果进行了广泛的文献综述。发展关闭/废弃矿井地下空间抽水蓄能技术可为我国井下空间资源利用提供思路,为保障国家能源安全与经济社会高质量发展提供新途径。 展开更多
关键词 关闭/废弃矿井 抽水蓄能 清洁能源 地下空间 矿区治理
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煤矿矿井水水质形成及演化的水动力场-水化学场-微生物场耦合作用与数值模拟
5
作者 孙亚军 熊小锋 +4 位作者 陈歌 徐智敏 张莉 赵先鸣 DMYTRO Rudakov 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期941-957,共17页
煤矿矿井水的水质形成与演化过程机理复杂,受水动力场、水化学场和微生物场等多场作用影响显著。深入研究并揭示煤矿矿井水水质形成机理与演化趋势、阐明采空区封闭后矿井水的多场耦合作用机制是矿井水污染防控与修复的理论基础。以鄂... 煤矿矿井水的水质形成与演化过程机理复杂,受水动力场、水化学场和微生物场等多场作用影响显著。深入研究并揭示煤矿矿井水水质形成机理与演化趋势、阐明采空区封闭后矿井水的多场耦合作用机制是矿井水污染防控与修复的理论基础。以鄂尔多斯盆地某煤矿采空区为水文地质原型,在前期研究的基础上,进一步建立了煤矿采空区积水水位回升、蓄满后水动力-水化学-微生物场(HCB)多场耦合室内相似模拟和数值模型。采空区水动力场研究结果表明基质-裂隙双孔隙模型能有效模拟采空区水位回升过程,模拟误差为9.9%,其模拟精度远高于理论预测和单孔隙模型。水化学场模拟结果与试验较为吻合,SO_(4)^(2-)、HCO_(3)-和p H模拟相对误差分别为3.0%、21.0%和6.2%,模拟结果较为可靠。模拟结果显示采空区蓄水过程中水岩反应和微生物作用不明显;而蓄满后水动力几乎停滞,但水化学场和微生物场较为活跃,2号煤和3号煤层中黄铁矿的氧化反应使得SO_(4)^(2-)质量浓度提升约24.6%;后期采空区水环境演化为弱酸性、厌氧还原条件,微生物降解作用凸显,将SO_(4)^(2-)有一定的“自净”能力。通过调整微生物代谢速率常数,可将SO_(4)^(2-)降解比例提高到61.6%。实际工程场景中可通过补充碳源、人工建立密闭厌氧环境等强化手段实现这一目标。将多场耦合室内试验和数值模拟技术拓展到煤矿采空区积水水质形成与演化规律研究,研究结论可为煤矿区矿井水污染防治提供指导。 展开更多
关键词 矿井水水质 水动力场 水化学场 微生物场 多场耦合
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基于VMD和GA-SVM的矿井地震自适应噪声压制方法
6
作者 王勃 申思洪任 +2 位作者 蔚立元 刘盛东 曾林峰 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期1530-1538,共9页
煤矿井下地震信号往往呈现出复杂的波场特性且伴随着大量噪音干扰,导致地震信号的初至拾取精度降低,从而影响地震数据的反演与解释。针对复杂干扰环境下采集的低信噪比地震信号,提出了基于变分模态分解(VMD)和遗传算法优化支持向量机(GA... 煤矿井下地震信号往往呈现出复杂的波场特性且伴随着大量噪音干扰,导致地震信号的初至拾取精度降低,从而影响地震数据的反演与解释。针对复杂干扰环境下采集的低信噪比地震信号,提出了基于变分模态分解(VMD)和遗传算法优化支持向量机(GA-SVM)的地震噪声压制与初至提取方法,以提高煤矿井下复杂噪声条件下的地震信号质量。采用变分模态分解对含噪地震信号进行自适应分解,得到数个的变分模态分量(IMF);对VMD分解得到的IMF分量进行特征提取,将提取所得的信号特征作为信号有效性判别的依据;利用遗传算法对支持向量机模型进行优化,得到最优的惩罚因子c与核函数参数g;利用优化后的支持向量机模型对IMF分量进行有效性判别并将有效分量重构成高信噪比信号;通过对人工加噪的地震信号应用噪声压制算法,煤矿井下常见的不同类型噪声被有效地压制,验证了算法的可行性;对矿井巷道实采的地震记录进行噪声压制处理,有效地压制了数据中的干扰噪声,极大程度地提高了地震记录的信噪比,使初至拾取得更加准确。结果表明,基于VMD和GA-SVM的地震噪声压制方法可以很好地提取含噪地震记录中的有效信号,提高初至拾取精度,在矿井复杂干扰条件下具有显著的应用潜力,对解决矿井复杂干扰条件下的地震勘探问题有重要意义。 展开更多
关键词 矿井地震勘探 噪声压制 初至拾取 变分模态分解 遗传算法优化 支持向量机
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含细颗粒悬浮物矿井水的混凝沉淀参数优化
7
作者 侯嫔 秦浩铭 +4 位作者 刘昊 徐东莹 贾舒涵 张周爱 王建兵 《矿业科学学报》 CSCD 北大核心 2024年第2期278-285,共8页
针对宝日希勒露天煤矿矿井水中悬浮颗粒物粒径小、难去除的问题,采用单因素与正交实验方法确定了混凝沉淀工艺的最佳参数,分析了矿井水中细颗粒物的混凝机理。结果表明,混凝沉淀的最佳工艺参数为聚合氯化铝(PAC)投加量50 mg/L,非离子型... 针对宝日希勒露天煤矿矿井水中悬浮颗粒物粒径小、难去除的问题,采用单因素与正交实验方法确定了混凝沉淀工艺的最佳参数,分析了矿井水中细颗粒物的混凝机理。结果表明,混凝沉淀的最佳工艺参数为聚合氯化铝(PAC)投加量50 mg/L,非离子型聚丙烯酰胺(NPAM)投加量5.0 mg/L,快速搅拌(300 r/min)时间1 min,慢速搅拌(50 r/min)时间8 min,静置时间5 min;在最佳工艺条件下,悬浮物(SS)质量浓度为5.0 mg/L,去除率为99.1%,相比单独投加PAC时,10μm以下的细颗粒物去除率提高了25.9%,矿井水的ζ电位由-40.9 mV降低至-16.3 mV,说明细颗粒物的混凝机理主要为PAC吸附电中和作用和聚丙烯酰胺(PAM)吸附架桥作用。 展开更多
关键词 矿井水 细颗粒 悬浮物 混凝沉淀 参数优化 ζ电位 混凝机理
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考虑采动效应的闭坑矿井水硫酸盐污染规律
8
作者 齐跃明 周沛 +3 位作者 周来 蒋丹 杨雨晴 刘延卓 《煤田地质与勘探》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期89-100,共12页
高硫煤矿闭坑后成为埋藏在地表以下深部的产酸污染场,对相邻含水层和周边环境造成了潜在危害,且因采动效应影响和矿井空间分布复杂导致相邻含水层的污染过程与污染程度评价困难。以某闭坑矿区为研究对象,选取SO_(4)^(2-)作为特征污染物... 高硫煤矿闭坑后成为埋藏在地表以下深部的产酸污染场,对相邻含水层和周边环境造成了潜在危害,且因采动效应影响和矿井空间分布复杂导致相邻含水层的污染过程与污染程度评价困难。以某闭坑矿区为研究对象,选取SO_(4)^(2-)作为特征污染物,考虑多煤层采动裂隙对含水层结构的破坏影响,运用数值模拟技术对闭坑矿区酸性矿井水中SO_(4)^(2-)污染迁移特征进行研究,并分析流体扩散系数对含水层污染物运移的影响。结果表明:SO_(4)^(2-)在二叠系童子岩组砂岩含水层中水平迁移面积随时间增大而增大,增大速率逐渐减小,垂向渗透系数扩大10倍,空间变异性增强;闭坑5、10、15a后,最大水平迁移距离分别为215、414、612m,最大垂向迁移距离分别达到50、65、70m;而扩散系数越大,产酸时间越长,SO_(4)^(2-)迁移距离和污染范围将随之增大,相较于水平方向,垂向上SO_(4)^(2-)浓度变化对扩散系数的敏感度更高。基于模拟结果,结合闭坑矿区实际条件,针对性提出了“源头减量-过程阻断-末端治理”的综合防控与治理方案。研究结果将为该闭坑煤矿酸性矿井水污染治理与防控提供理论基础,也为其他同类矿井提供科学借鉴。 展开更多
关键词 闭坑煤矿 酸性矿井水 硫酸盐 导水裂隙带 采动效应 综合防控
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基于直线段检测和LT描述符的矿井图像线特征匹配算法
9
作者 朱代先 秋强 +2 位作者 孔浩然 胡其胜 刘树林 《工矿自动化》 CSCD 北大核心 2024年第2期72-82,共11页
图像匹配是同步定位与地图构建(SLAM)技术中极为重要的一环,用于根据图像之间的变换关系确定相机位姿。基于线特征的图像匹配方法具有较强的鲁棒性和抗噪能力,更加适用于井下图像匹配,基于深度学习的线描述符对线段遮挡等场景具有较高... 图像匹配是同步定位与地图构建(SLAM)技术中极为重要的一环,用于根据图像之间的变换关系确定相机位姿。基于线特征的图像匹配方法具有较强的鲁棒性和抗噪能力,更加适用于井下图像匹配,基于深度学习的线描述符对线段遮挡等场景具有较高的鲁棒性,性能优于传统描述符,但卷积神经网络架构的描述符将可变长度线段抽象为固定维进行描述,不利于线段长度及视差变化较大图像的匹配。针对上述问题,提出一种基于直线段检测和线描述符的矿井图像线特征匹配算法。在频域利用单参数同态滤波降低图像的照射分量,并增强反射分量,提升亮度及对比度;在YUV空间利用对比度受限的自适应直方图均衡化(CLAHE)算法对亮度分量进行均衡,使亮度分布更加均匀;变换至RGB空间提取直线段检测(LSD)线,引入一种基于Transformer架构的LT描述符构建LSD线的特征向量,最后完成线特征匹配。实验结果表明:该算法结合了同态滤波和CLAHE算法的优点,增强后图像的亮度适中,对比度良好,灰度分布均匀,增强效果优于单参数同态滤波算法、EnlightenGAN算法;该算法提取的线特征数较原图平均提升了32.92%,在不同相似纹理占比、不同程度旋转与平移变化的井下图像匹配中鲁棒性好,平均正确匹配数为61.75对,平均精度为86.83%,优于线二进制描述符(LBD)算法、LBD_NNDR算法、LT算法,能够满足矿井图像稳健匹配的需求。 展开更多
关键词 矿井图像匹配 线特征匹配 单参数同态滤波 CLAHE算法 直线段检测 LSD线 LT描述符 线描述符
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基于“深地-井下-地面”联动的煤矿矿井水处理利用模式初探
10
作者 张春晖 赵桂峰 +3 位作者 苏佩东 肖楠 张益臻 沈哲林 《矿业科学学报》 CSCD 北大核心 2024年第1期1-12,共12页
煤矿矿井水的高效低耗处理有助于推动煤炭资源的安全、高效开采。现有矿井水井下处理工艺选择受限、处理量小,地面处理占地面积大、运行成本高,矿井水处理后外排至地表又会产生高额的排水费。本文在总结分析煤矿矿井水处理技术现状基础... 煤矿矿井水的高效低耗处理有助于推动煤炭资源的安全、高效开采。现有矿井水井下处理工艺选择受限、处理量小,地面处理占地面积大、运行成本高,矿井水处理后外排至地表又会产生高额的排水费。本文在总结分析煤矿矿井水处理技术现状基础上,提出了“深地-井下-地面”联动的煤矿矿井水处理利用模式:对矿井涌水通过“井下-地面”协同的方式进行高效低耗处理,处理后的矿井水部分用于矿区生产和矿区居民生活,其余部分则进行深地回灌或外排。首先介绍了该模式的基本原理;然后从水质、水量、水文、地质、地下建筑结构和回灌工程可行性对矿井水回灌工程的适用性进行评估和分析;最后介绍了不同水质矿井水处理技术和“井下-地面”协同处理技术体系,尤其针对回灌含水层选择、回灌施工作业、回灌试验、回灌水质模拟、回灌安全性分析等进行总结。 展开更多
关键词 煤矿 矿井水 循环利用 回灌
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煤矿矿井水资源化绿色短流程关键技术与装备
11
作者 何绪文 王绍州 +1 位作者 张学伟 季晓晴 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期958-966,共9页
煤炭是我国重要的工业原料,与我国经济发展关系密切。煤炭开采过程中会产生大量矿井水,是重要的非常规水资源,需妥善处理。然而现有矿井水处理技术普遍存在占地大、流程长、需加药、运行维护复杂和出水水质不稳定等问题,为缩短处理流程... 煤炭是我国重要的工业原料,与我国经济发展关系密切。煤炭开采过程中会产生大量矿井水,是重要的非常规水资源,需妥善处理。然而现有矿井水处理技术普遍存在占地大、流程长、需加药、运行维护复杂和出水水质不稳定等问题,为缩短处理流程、提高处理效率和保证出水水质,亟需研发新的关键技术与装备。采用聚瓷膜直滤技术处理矿井水,通过对膜通量、膜比通量、运行压力和循环流量等条件的对比分析,确定最佳运行参数为:运行压力0.2 MPa,循环流量18 m3/h,处理过程无需加药,出水悬浮物质量浓度稳定<1 mg/L,浊度稳定<1 NTU。采用广泛应用的膜堵塞模型来探讨膜污染机制,膜污染分析结果表明,膜污堵主要以滤饼层污堵为主,并伴随中间污堵,具体表现为膜的表面污染和膜孔的堵塞。通过水力反洗及时清除膜表面污染,最佳反洗时间为60 s,通量恢复率为85.12%;通过定时化学清洗清除膜孔污堵,用复配制剂清洗3 h,通量恢复率可达95%以上。工程案例表明,聚瓷膜直滤可直接取代“混凝沉淀-过滤-超滤”(一代三),且已连续稳定运行2 a,满足设计产水量要求,系统回收率均在90%以上,处理后水质达到GB 3838—2002地表水环境质量III类24种标准限值要求,且自动化程度高,可无人值守,实现了矿井水资源化利用绿色短流程、节能高效和智能化新要求,可为该技术大规模推广应用提供技术参考。 展开更多
关键词 煤矿矿井水 聚瓷膜 直滤 膜污染 资源化
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矿井湿喷过程的产尘特性和复合降尘外加剂的制备
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作者 蒋仲安 司明理 +2 位作者 张国梁 曾发镔 李聪 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期865-875,共11页
矿井湿喷过程的粉尘污染是制约湿喷支护工程高效、清洁和安全生产的重要因素。为降低湿喷过程粉尘对作业人员的危害,提高矿山企业粉尘防治和职业健康保障的能力,运用气溶胶力学与HertzMindlin碰撞理论,构建了湿喷混凝土冲击产尘的动力... 矿井湿喷过程的粉尘污染是制约湿喷支护工程高效、清洁和安全生产的重要因素。为降低湿喷过程粉尘对作业人员的危害,提高矿山企业粉尘防治和职业健康保障的能力,运用气溶胶力学与HertzMindlin碰撞理论,构建了湿喷混凝土冲击产尘的动力学模型;并针对湿喷工艺特点,建立了湿喷混凝土相似实验装置,对不同工艺条件下的产尘特性进行分析;结合湿喷过程外加剂的降尘机制,对外加剂的减弹降尘性能进行研究,配置适用于湿喷工艺的高性能复合降尘外加剂。结果表明,湿喷过程中弥散在空气中的气溶胶颗粒粒径大部分在2μm以下,2μm以下(不含2μm)颗粒数占比在90%以上。湿喷产尘主要受喷射距离、喷射压力和水灰比影响。喷射距离不宜太大或太小;随着喷射距离的增加,颗粒浓度呈先降低后增加的趋势。同样,喷射压力为0.4 MPa时,较为合适。当压力太大时,会导致回弹率和粉尘质量浓度增加;当压力太小时,物料到达受喷面时的动能较小,不能很好地黏附在受喷面。同时,在保证物料流动性的同时,可通过减小水灰比来降低回弹率和产尘量。研制的复合降尘外加剂主要由速凝剂、络合剂、早强剂、黏结剂以及表面活性剂复配形成。通过正交实验以及优化实验,最终确定的湿喷复合降尘外加剂配方及其质量分数为:A-55%、B-3%、C-4.5%、D-0.5%、E-0.15%、水-36.85%。掺入该复合降尘外加剂后,湿喷过程粉尘质量浓度下降了约57%,有效降低湿喷过程的粉尘产生量,降尘效果明显。 展开更多
关键词 降尘外加剂 产尘特性 粉尘 湿喷 矿井
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矿井无线电波防爆安全发射功率研究
13
作者 孙继平 彭铭 《工矿自动化》 CSCD 北大核心 2024年第3期1-5,共5页
5G,5.5G,WiFi6,WiFi7,UWB,ZigBee等矿井移动通信系统及人员和车辆定位系统等发射的大功率无线电波有点燃瓦斯和煤尘的风险。因此,需要合理设置防爆无线电设备发射的无线电波防爆安全功率阈值,限制防爆无线电设备发射的无线电波功率。欧... 5G,5.5G,WiFi6,WiFi7,UWB,ZigBee等矿井移动通信系统及人员和车辆定位系统等发射的大功率无线电波有点燃瓦斯和煤尘的风险。因此,需要合理设置防爆无线电设备发射的无线电波防爆安全功率阈值,限制防爆无线电设备发射的无线电波功率。欧洲标准CLC/TR 50427:2004《Assessment of inadvertent ignition of flammable atmospheres by radio-frequency radiation-Guide》规定了爆炸性气体环境中无线电波防爆安全接收点火功率阈值,但缺少无线电波防爆安全发射功率阈值的内容。国家标准GB/T 3836.1—2021《爆炸性环境第1部分:设备通用要求》和国际标准IEC 60079-0:2017《Explosive atmospheres-Part 0:Equipment-General requirements》虽然有无线电波防爆安全发射功率阈值的相关规定,但错误地将欧洲标准CLC/TR 50427:2004中的无线电波防爆安全接收点火功率阈值修改为无线电波防爆安全发射功率阈值,大大降低了爆炸性环境中无线电设备所能允许的最大发射功率。由于煤矿井下没有能作为接收天线的起重机这类细长结构物体,且现有矿井无线通信及定位系统工作频率均远大于30 MHz,所以,无线电波防爆安全接收点火功率阈值应为8 W,而不是国家标准GB/T 3836.1—2021和国际标准IEC 60079-0:2017规定的无线电波防爆安全发射功率阈值6 W。在发射天线发射的无线电波能量全部被等效天线吸收的最不利于无线电防爆的传输和耦合情况下,无线电设备工作频率为等效天线谐振频率时,接收点火功率达到最大,为等效天线接收的总功率的一半,即发射功率的一半。在实际工程中,无线传输效率和耦合效率均不会为1,因此,无线电波防爆安全发射功率阈值应是无线电波防爆安全接收点火功率阈值2倍以上。煤矿井下无线电波防爆安全接收点火功率阈值为8 W,因此,煤矿井下无线电波防爆安全发射功率阈值应大于16 W。 展开更多
关键词 矿井无线电波 防爆安全 接收点火功率 发射功率
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基于改进图像超分辨卷积网络的矿井OFDM信道估计研究
14
作者 王安义 梁艳 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2024年第2期211-217,共7页
针对煤矿井下环境恶劣,传统信道估计算法存在准确度低的问题,提出一种改进图像超分辨卷积网络(Super Resolution Convolutional Network,SRCNN)进行信道估计。在改进SRCNN模型中,将导频处的估计值作为输入,改进SRCNN模型取代了传统信道... 针对煤矿井下环境恶劣,传统信道估计算法存在准确度低的问题,提出一种改进图像超分辨卷积网络(Super Resolution Convolutional Network,SRCNN)进行信道估计。在改进SRCNN模型中,将导频处的估计值作为输入,改进SRCNN模型取代了传统信道估计算法中的插值过程,降低了复杂度,并加入注意力机制ECA模块提高通道特征的学习,实现对煤矿井下环境更准确的信道估计。仿真结果表明:改进SRCNN模型的信道估计算法优于传统的信道估计算法,与SRCNN模型的信道估计相比,其估计精度提升了1个数量级。 展开更多
关键词 矿井无线通信 智能矿山 改进SRCNN 信道估计 MSE 深度学习
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基于结构纹理分解的矿井图像增强方法
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作者 张红 索霆锋 宋婉莹 《工矿自动化》 CSCD 北大核心 2024年第3期56-64,共9页
矿井下存在低照度、多灰尘现象,导致监控视频采集的图像具有光照不均、模糊及细节丢失的问题,影响后续智能图像识别,现有矿井图像增强方法普遍存在图像纹理细节不清晰、视觉效果差的问题。提出了一种基于结构纹理分解的图像增强方法。首... 矿井下存在低照度、多灰尘现象,导致监控视频采集的图像具有光照不均、模糊及细节丢失的问题,影响后续智能图像识别,现有矿井图像增强方法普遍存在图像纹理细节不清晰、视觉效果差的问题。提出了一种基于结构纹理分解的图像增强方法。首先,利用maxRGB算法对原始图像提取初始光照分量,接着构建优化目标函数,依次优化求解初始光照分量中的结构分量、纹理分量及噪声分量:先对初始光照分量进行加权引导滤波,作为先验约束,迭代获得边缘清晰的结构分量;再结合最大邻域差方法和加权平均局部变分构建局部变化偏差函数,作为约束权重,迭代得到细节丰富的纹理分量。然后,将原始图像转换到HSV颜色空间,提取出原始图像的亮度分量,并结合结构分量、纹理分量及噪声分量,利用Retinex理论进行重构,得到增强后的初始亮度分量。为避免亮度过增强,引入带有截断因子的自适应伽马校正(AGCWD)处理图像初始亮度信息,以获得最终的亮度分量。最后,将图像转换到RGB颜色空间,得到增强图像。实验结果表明:①基于结构纹理分解的图像增强算法能保证图像边缘纹理细节更加清晰,减少了图像增强过程中的光晕伪影,且增强后的图像灰度直方图更均衡。②与结构纹理感知Retinex(STAR)算法、联合内外先验(JieP)算法、加权变分模型(WVM)、半解耦分解(SDD)算法、带色彩恢复的多尺度Retinex(MSRCR)算法等5种图像增强算法相比,基于结构纹理分解的图像增强算法的自然图像质量评价指标(NIQE)分别降低了8.69%,29.05%,11.2%,29.53%,33.54%,视觉质量保真度(VIF)分别提高了91.17%,117.86%,59.38%,48.78%,183.12%,信息熵指标(Entropy)分别提高了3.20%,8.02%,4.07%,3.49%,22.68%。③基于结构纹理分解的图像增强算法运行时间仅长于MSRCR算法,但增强效果更好,能够满足矿井下图像增强的需求。 展开更多
关键词 矿井图像增强 结构纹理分解 变分模型 RETINEX理论 自适应伽马校正
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含废旧矿井抽蓄电站的源-荷-储协同控制调频研究
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作者 骆钊 田肖 +3 位作者 莫熙 聂灵峰 沈鑫 雷元庆 《电力系统保护与控制》 EI CSCD 北大核心 2024年第8期134-144,共11页
针对新能源在电网中渗透率不断提高导致系统调频容量和频率响应能力不足的问题,提出一种含废旧矿井抽蓄电站的源-荷-储协同控制调频方法。首先,建立了电解铝工业负荷、废旧矿井抽蓄电站和超级电容频率响应模型。然后,基于模型预测控制理... 针对新能源在电网中渗透率不断提高导致系统调频容量和频率响应能力不足的问题,提出一种含废旧矿井抽蓄电站的源-荷-储协同控制调频方法。首先,建立了电解铝工业负荷、废旧矿井抽蓄电站和超级电容频率响应模型。然后,基于模型预测控制理论,以系统状态量和控制量的加权函数最小为目标,设计区域信息互动的分布式模型预测控制器,并提出含废旧矿井抽蓄电站的源-荷-储协同控制调频方法。最后,将分布式模型预测控制器应用在所提源-荷-储协同控制方法中,并在改进的IEEE标准两区域LFC模型中进行仿真。结果表明所提方法可以缩短频率恢复时间,减小最大频差值,改善系统调频动态性能。 展开更多
关键词 负荷频率控制 废旧矿井抽蓄电站 超级电容 分布式模型预测控制
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基于HSV空间的煤矿井下低光照图像增强方法
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作者 张亚邦 李佳悦 王满利 《红外技术》 CSCD 北大核心 2024年第1期74-83,共10页
针对煤矿井下采集到的图像对比度低、光照不均和细节信息弱等问题,提出一种基于色相-饱和度-明度(Hue-Saturation-Value,HSV)颜色空间的煤矿井下低光照图像增强方法。该方法基于图像的HSV空间,通过对低光照图像的亮度通道V通道的主要结... 针对煤矿井下采集到的图像对比度低、光照不均和细节信息弱等问题,提出一种基于色相-饱和度-明度(Hue-Saturation-Value,HSV)颜色空间的煤矿井下低光照图像增强方法。该方法基于图像的HSV空间,通过对低光照图像的亮度通道V通道的主要结构和边缘细节分别进行对比度增强,这样可以更好地抑制图像细节丢失,同时可以较好地再现原图中的轮廓和纹理细节。首先,将输入的煤矿井下低光照图像转换到HSV空间,利用相对全变分滤波(RTV)与改进的边窗滤波(SWF),分别对提取的V通道图像进行主要结构提取和轮廓边缘保留,对其非线性灰度拉伸后利用主成分分析融合技术(PCA)重构V通道图像,即融合V通道图像的主要结构和精细结构,最后合成图像,完成图像增强。通过实验验证,提出的基于HSV空间的煤矿井下低光照图像增强方法,在色彩和边缘模糊处理等方面表现良好,在煤矿井下工作面等环境中,对图像进行定量和定性实验,结果表明,与6种方法相比,增强图像的对比度、自然度和图像细节方面表现更好。 展开更多
关键词 图像增强 HSV空间 煤矿井 低光照图像 相对全变分滤波 边窗滤波
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基于改进的SSA-BP神经网络的矿井突水水源识别模型研究
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作者 刘伟韬 李蓓蓓 +2 位作者 杜衍辉 韩梦珂 赵吉园 《工矿自动化》 CSCD 北大核心 2024年第2期98-105,115,共9页
机器学习与寻优算法的结合在矿井突水水源识别上得到广泛应用,但突水水样数据具有随机性且寻优算法易陷入局部最优,提高模型泛化能力和跳出局部最优需进一步研究。针对上述问题,提出了一种改进的麻雀搜索算法(SSA)优化BP神经网络模型,... 机器学习与寻优算法的结合在矿井突水水源识别上得到广泛应用,但突水水样数据具有随机性且寻优算法易陷入局部最优,提高模型泛化能力和跳出局部最优需进一步研究。针对上述问题,提出了一种改进的麻雀搜索算法(SSA)优化BP神经网络模型,用于对矿井突水水源进行定量辨识。以鲁能煤电股份有限公司阳城煤矿为研究对象,通过常规离子浓度分析、Piper三线图对该煤矿水样的水化学特征进行分析,初步判断矿井水来源于奥灰含水层和三灰含水层,并确定Na^(+)+K^(+)浓度、Ca^(2+)浓度、Mg^(2+)浓度、HCO_(3)^(-)浓度、SO_(4)^(2-)浓度、Cl^(-)浓度、矿化度、总硬度、pH值作为突水水源识别指标;建立基于改进SSA-BP神经网络的矿井突水水源识别模型:首先进行SSA参数设置,引入Sine混沌映射使麻雀种群均匀分布,然后通过计算适应度值进行麻雀种群的更新,引入随机游走策略扰动当前最优个体,如果满足终止条件,则获得最优BP神经网络权重和阈值,最后基于构建的BP神经网络,输出识别结果。研究结果表明:①改进的SSA-BP模型在训练集上的识别准确率达95.6%,在测试集上的识别准确率达100%。②改进的SSA-BP神经网络模型与BP神经网络模型、SSA-BP神经网络模型对比结果:BP神经网络模型误判率为5/18,SSA-BP神经网络模型的误判率为2/18,改进的SSA-BP神经网络模型误判率为0,迭代10次后趋于稳定,且与设定的目标误差相差最小,初始适应度值最优,识别结果可信度高。③将阳城煤矿5组矿井水水样数据作为输入层数据输入到训练好的模型中,矿井水水样的主要来源为奥灰含水层、三灰含水层和山西组含水层,模型识别结果与水化学特征分析的结论相互印证,实现了精准区分。 展开更多
关键词 矿井突水水源识别 水化学特征 麻雀搜索算法 BP神经网络 混沌映射 随机游走策略
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新工科背景下矿井通风与安全课程教学体系建设与实践
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作者 刘音 程卫民 +2 位作者 刘震 李威君 于海明 《安全》 2024年第3期64-68,共5页
为实现矿山安全生产领域新工科人才培养目标,分析传统课程教学体系存在的问题,分别从课程知识架构、课程内容、课程教学模式、教学团队建设4个方面进行全面改革,构建以“一核三维”递进式课程教学知识架构、教学内容“三同步”建设路径... 为实现矿山安全生产领域新工科人才培养目标,分析传统课程教学体系存在的问题,分别从课程知识架构、课程内容、课程教学模式、教学团队建设4个方面进行全面改革,构建以“一核三维”递进式课程教学知识架构、教学内容“三同步”建设路径、“信息化—实景化”两融教学模式、“教研共融”教学团队为一体的新工科背景下矿井通风与安全课程教学体系。结果表明:该体系建设可增强学生实践创新能力,提升教师科研水平,有助于提高矿山安全生产复合型人才的培养质量。 展开更多
关键词 新工科 课程教学体系 矿井通风与安全 课程改革 人才培养
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基于边界隔离与系统防护的矿井网络安全系统研究
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作者 贺胤杰 李晨鑫 魏春贤 《工矿自动化》 CSCD 北大核心 2024年第3期14-21,共8页
随着智能矿山信息基础设施不断建设推广,矿井终端设备在专网与公网间的切换为矿井网络引入信息安全隐患,需研究矿井网络隔离边界并构建系统防护手段。分析了矿井网络面临的主要风险,指出应对风险的关键是定义隔离边界、强化系统防护手... 随着智能矿山信息基础设施不断建设推广,矿井终端设备在专网与公网间的切换为矿井网络引入信息安全隐患,需研究矿井网络隔离边界并构建系统防护手段。分析了矿井网络面临的主要风险,指出应对风险的关键是定义隔离边界、强化系统防护手段及研发特定井下设备。针对矿井网络安全防护需求,定义了经营管理网络与工业控制网络、传输网络与服务器区域、井下与井上工业控制网络三大隔离边界。提出了基于边界隔离与系统防护的矿井网络安全系统防护架构,设计了基于网络、主机、应用和数据4个子系统防护的矿井网络安全系统及相应的安全传输流程和防护思路。针对目前矿井网络安全防护主要侧重井上网络、缺少井下网络安全防护手段的情况,研发了矿用隔爆兼本安型网络接口作为井下网络安全防护设备,针对Modbus、Profibus、IEC 61850、RTSP等井下终端常用的工业协议制定了相应的防护规则。测试结果表明,该接口设备对网络攻击的平均识别率为98.8%,平均防护率为98.0%,千兆接口吞吐量不低于线速的95%,实现了井下信息安全防护功能,并保障了数据传输性能。 展开更多
关键词 矿井信息安全 矿井网络安全防护 网络隔离边界 经营管理网络 工业控制网络 网络接口
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