Измерение производительности питателя при выпуске угля из подкровельной толщи на основе технологии машинного зрения
Автор: Никитенко М.С., Кизилов С.А., Захаров Ю.Н., Худоногов Д.Ю., Игнатова А.Ю.
Журнал: Горные науки и технологии @gornye-nauki-tekhnologii
Рубрика: Разработка месторождений полезных ископаемых
Статья в выпуске: 4 т.7, 2022 года.
Бесплатный доступ
Технология выпуска угля из подкровельной пачки использует так называемый гравитационный выпуск, когда уголь выпускается из-под кровли «самотеком» под действием силы тяжести. Выпуск при этом можно производить на главный конвейер (забойный - расположенный в закрепленном пространстве), центральный (в западной литературе - задний) и хвостовой (завальный - расположенный в незакрепленном пространстве). Наиболее распространенными на данный момент времени являются комплексы с выпуском на завальный конвейер. Целью исследования является измерение производительности механизированного пластинчатого питателя, подающего уголь от выпускного окна крепи на конвейер в технологии отработки мощных пластов с выпуском на забойный конвейер. Для достижения цели предлагается осуществлять измерение объема с применением технологии машинного зрения. Исследованы способы расчета единичного объема на измерительном участке на трехмерной модели. Проведены лабораторные исследования, в рамках которых оценены относительные погрешности. Исследования позволили формализовать: способ сбора данных для расчета единичного объема угля; методику расчета единичного объема на измерительном участке; способ расчета производительности питателя на основе системы машинного зрения, а также подходы для физического упрощения сцены, исследуемой машинным зрением. Относительная погрешность менее 10 % при имеющейся точности измерений для построения карты высот говорит о достаточности для инженерного использования предложенного способа расчета. Разработанный математический аппарат для расчетов единичного объема угля на измерительном участке и измерения производительности питателя позволяют создавать алгоритмическое обеспечение с использованием элементарных математических функций: сложение, вычитание, умножение и деление. Данный аспект важен, так как снижает планку требований к среде разработки программного обеспечения, а соответственно, расширяет номенклатуру аппаратных средств, пригодных для выполнения задач расчета производительности питателя.
Горное дело, добыча угля, лавный комплекс, производительность, выпуск угля, забойный конвейер, объем горной массы, машинное зрение, распознавание образов, распознавание видеоизображений, карта высот
Короткий адрес: https://sciup.org/140296153
IDR: 140296153 | DOI: 10.17073/2500-0632-2022-09-22
Список литературы Измерение производительности питателя при выпуске угля из подкровельной толщи на основе технологии машинного зрения
- Клишин В. И., Анферов Б. А., Кузнецова Л. В. Направления совершенствования разработки мощных пластов с выпуском угля подкровельной толщи. В: Инновации в топливно-энергетическом комплексе и машиностроении (ТЭК-2017). Сборник трудов Международной научно-практической конференции. Кемерово: Кузбасский государственный технический университет имени Т.Ф. Горбачева; 2017. С. 57-63.
- Клишин В. И., Клишин С. В. Состояние и направление развития технологии разработки мощных угольных пластов механизированными крепями с выпуском. Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. 2019;(1):162-174.
- Peng S. S. Longwall mining. 3rd edition. Leiden: CRC Press/Balkema; 2020. 562 p.
- Le T. D., Mitra R., Oh J., Hebblewhite B. A review of cavability evaluation in longwall top coal caving. International Journal of Mining Science and Technology. 2017;27(6):907-915. https://doi.org/10.1016/j.ijmst.2017.06.021
- Mundry S., Sandgathe C. Automated Cat longwall top coal caving. In: Efficient Mining of High Seams with Automated LTCC Operations. Caterpillar Inc.; 2018. Pp. 12-14. URL: http://s7d2.scene7.com/is/content/Caterpillar/CM20180716-40601-27335 (Дата обращения: 01.08.2022).
- Medhurst T., Rankine R., Kelly M. Development of a method for a longwall top coal caveability assessment. In: Coal operators’ conference. 12-14 February 2014. Wollongong: University of Wollongong; 2014. Pp. 42-50. URL: https://ro.uow.edu.au/cgi/viewcontent.cgi?article=2159&context=coal
- Le T. D. Longwall Top Coal Caving mechanism and cavability assessment. [PhD thesis in Mining Engineering]. Sydney; 2018. https://doi.org/10.26190/unsworks/20236
- Клишин В. И., Шундулиди И. А., Ермаков А. Ю., Соловьев А. С. Технология разработки запасов мощных пологих пластов с выпуском угля. Новосибирск: Наука; 2013. 248 с.
- Клишин В. И., Опрук Г. Ю., Варфоломеев Е. Л., Борисов И. Л. Взаимодействие механизированных крепей с межслоевой толщей в системах с выпуском угля. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2018;(S48):87-94. https://doi.org/10.25018/0236-1493-2018-11-48-87-94
- Кизилов С. А., Никитенко М. С., Неоджи Б. и др. Автоматизация управления технологическими процессами при отработке мощных пластов с выпуском угля подкровельной толщи. Горная промышленность. 2017;(6):96-99. URL: https://mining-media.ru/en/articles/articleen/13196-automation-of-processcontrol-in-thick-seam-mining-with-top-coal-caving
- Nikitenko M. S., Kizilov S. A., Nikolaev P. I., Kuznetsov I. S. Technical devices of powered roof support for the top coal caving as automation objects. In: IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. XI All-Russian Scientific and Practical Conference (with international participation) “Automation systems in education, science and production, 2017”. 14-16 December 2017, Novokuznetsk, Russian Federation. 2017;354:012014. https://doi.org/10.1088/1757-899X/354/1/012014
- Nikitenko M. S., Kizilov S. A. Technical and technological platforms for creating robotized complexes for the development of thick seam deposits. In: IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, Volume 377, International Scientific and Research Conference on Knowledge-based technologies in development and utilization of mineral resources. 4-7 June 2019, SibSIU, Novokuznetsk, Russia. 2019;377:012033. https://doi.org/10.1088/1755-1315/377/1/012033
- Стародубов А. Н., Зиновьев В. В., Клишин В. И., Крамаренко В. А. Применение имитационного моделирования для исследования режимов выпуска угля подкровельной толщи. В: 9-я всероссийская научно-практическая конференция по имитационному моделированию и его применению в науке и промышленности. Екатеринбург; 2019. С. 540-547. URL: http://simulation.su/uploads/files/default/2019-immod-540-547.pdf
- Starodubov A., Sinoviev V., Totskiy A., Klishin V. Review of mining equipment with controlled robotized subvel caving with specialized software. In: E3S Web of Conferences. Vth International Innovative Mining Symposium. 2020;174:03012. https://doi.org/10.1051/e3sconf/202017403012
- Starodubov A. N., Sinoviev V. V., Klishin V. I. The development of simulating system of robotized technologies for thick and acute coal seams. Journal of Physics: Conference Series. 2021;1749(1):012040. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1749/1/012040
- Heyduk A. Bulk density estimation using a 3-dimensional image acquisition and analysis system. In: E3S Web of Conferences. Mineral Engineering Conference MEC2016. 2016;8:01060. https://doi.org/10.1051/e3sconf/20160801060
- Heyduk A. Laser triangulation in 3-dimensional granulometric analysis. Archives of Mining Sciences. 2016;61(1):15-27. https://doi.org/10.1515/amsc-2016-0002
- Min F., Lou A., Wei Q. Design and experiment of dynamic measurement method for bulk material of large volume belt conveyor based on laser triangulation method. In: IOP Conference Series Materials Science and Engineering. 7th Annual International Conference on Material Science and Environmental Engineering. 15-16 November 2019. Wuhan, Hubei, China. 2020;735(1):012029. https://doi.org/10.1088/1757-899X/735/1/012029
- Fojtík D. Measurement of the volume of material on the Conveyor Belt measuring of the volume of wood chips during transport on the Conveyor Belt using a laser scanning. In: Proceedings of the 2014 15th International Carpathian Control Conference (ICCC). 28-30 May 2014. Velke Karlovice, Czech Republic. Pp. 121-124. https:// https://doi.org/doi.org/10.1109/CarpathianCC.2014.6843581
- Amorim L. L., Mutz F., De Souza A. F. et al. Simple and effective load volume estimation in moving trucks using lidars. In: 32nd SIBGRAPI Conference on Graphics, Patterns and Images (SIBGRAPI). 28-30 October 2019. Rio de Janeiro, Brazil. Pp. 210-217. https://doi.org/10.1109/SIBGRAPI.2019.00036
- Zeng F., Wu Q., Chu X., Yue Z. Measurement of bulk material flow based on laser scanning technology for the energy efficiency improvement of belt conveyors. Measurement. 2015;75:230-243. https://doi.org/10.1016/j.measurement.2015.05.041
- Dunn M., Reid P., Malos J. Development of a protective enclosure for remote sensing applications-case study: laser scanning in underground coal mines. Resources. 2020;9(5):56. https://doi.org/10.3390/resources9050056
- Macpherson T., Churchland A., Sejnowski T. et al. Natural and artificial intelligence: a brief introduction to the interplay between AI and neuroscience research. Neural Networks. 2021;144:603-613. https://doi.org/10.1016/j.neunet.2021.09.018
- Акулов М. С., Гладких С. А., Ланкина М. Ю., Бакланов А. Н. Обработка фото и видеоизображений с помощью нейронных сетей в программе LABVIEW. Современные наукоемкие технологии. 2019;(3-1):12-17. URL: https://top-technologies.ru/ru/article/view?id=37434
