土压平衡盾构机密封舱压力控制实验研究

为了解决土压平衡盾构机密封舱压力自动控制问题,建立了密封舱压力控制机理模型和实验台。根据实验台观测数据,采用系统辨识方法识别控制模型中的参数。以优化理论为基础,提出了密封舱压力稳健控制方法。实验研究结果表明,所建立的压力控制机理模型、模型参数辨识方法和优化控制策略是有效的。     

盾构机掘进过程中受力平衡分析

对盾构机进行受力平衡分析对于有效地控制地表变形和降低盾构掘进过程中的能源消耗是十分重要的.采用解析方法研究了盾构机掘进过程中的受力状态;研究了掘进工作面土压力、盾壳摩擦阻力和刀盘切刀贯入阻力的解析计算方法.研究表明,掘进工作面土压力阻力大约为盾壳与周围土体摩擦阻力的一半;而刀盘切刀贯入阻力为掘进工作面土压力阻力的20%左右.     

盾构机土仓压力控制模型及其参数辨识

基于改性后渣土的非线性本构关系,建立了盾构机土仓压力控制模型。根据现场观测的土仓压力、螺旋输送机转速和盾构机推进速度数据,提出了基于遗传算法的土仓压力控制模型参数辨识方法。工程实践应用结果表明,所建立的土仓压力控制模型及其参数辨识方法是十分有效的,土仓压力控制模型预测的土仓压力与观测值吻合较好。     

基于数据驱动的盾构机密封舱土压预测

盾构机是一种暗挖地下隧道工程的专用机械。为了保证盾构机安全、高效掘进,必须控制密封舱土压平衡。盾构机掘进过程中密封舱土压受多系统、多场耦合和地质条件突变等诸多因素影响,极易导致密封舱土压失衡而引起地表塌陷等安全事故。针对难以建立有效的机理模型进行密封舱土压预测并实施控制的问题,提出了基于多粒子群协同优化的并行支持向量机(PCPSO-PSVM)密封舱土压的数据驱动建模方法。采用分而治之的原则将数据样本分成4个子集、3个层次进行并行学习,再采用交叉反馈的方式更新初始样本重新训练直至结束,得到支持向量;利用协同粒子群并行计算优化支持向量机的参数,将粒子群并行分组寻优,在各自独立的进程内进行独立搜索,最后各群体汇集到主进程,计算得到模型的全局最优参数C和σ,得到密封舱土压预测模型。基于盾构施工现场的实测数据进行了仿真实验,对密封舱内4个土压力监测点进行建模预测,结果表明该方法具有较高的计算效率和预测精度,能够满足实时在线计算预测的要求。因此,完全可以通过这些压力监测点做出整个开挖面的土压力预测,以对密封舱土压失衡做出提前预警和决策。该方法实现了基于数据的快速密封舱土压建模预测,能够为开挖面的稳定控制提供及时、准确的判断依据,指导工程实践。     

土压平衡盾构机密封舱土压力控制方法

基于有限元数值模拟方法,建立了密封舱土压力控制的参考模型。以密封舱渣土的Duncan-Chang非线性弹性本构模型为基础,建立了盾构机密封舱土压力与盾构机推进速度和螺旋输送机转速的映射关系,提出了盾构机密封舱土压力优化控制模型。数值模拟结果表明,该方法对于有效控制密封舱土压力行之有效且易于实现。     

EPB盾构机土仓压力分布有限元数值模拟

结合某地铁施工实例,采用有限元方法数值模拟了土压平衡盾构机的土仓压力.通过计算刀盘开口率不同的土仓压力分布,建立了盾构机土仓的承压隔板压力与开挖面压力的关系,研究了刀盘开口率对盾构机土仓压力分布的影响.通过回归分析,得到刀盘开口率与压力传递系数之间的映射关系.数值模拟结果表明,有限元模拟结果与现场观测值基本一致.     

矩形盾构机顶推液压系统的载荷柔度研究

顶推系统作为矩形盾构机的关键系统,承受的负载状况较为恶劣。通过对矩形盾构机顶推液压控制系统和控制策略设计与分析,并对该系统的载荷顺应性进行研究。采用AMESim建模,分析该系统的响应性和载荷顺应性,分析结果表明,顶推系统能够快速实现与负载压力的匹配,系统抗负载变化能力强,位置控制精度高。     

盾构机土压平衡系统的ARMA模型及其参数估计

为了表征盾构机土仓压力平衡系统的时滞特性和提高模型的预测精度,建立了该系统的自回归滑动平均(ARMA)模型,并提出了基于优化算法的ARMA模型参数估计方法。实验结果表明,与经典的线性机理模型相对比,新模型显著提高了土仓压力的拟合和预测精度。ARMA模型预测土仓压力的最大相对误差从机理模型的41%降低到9%。结合实验数据,分析了该系统动态响应的时滞特性,分析表明,螺旋输送机转速对下一时刻土仓压力影响的时滞特性更加明显。     

基于DFNN的采煤机牵引电机功率平衡控制

采煤机牵引部双电机采用主从控制方案,利用动态模糊神经网络对从电机进行了动态建模,使从电机能够实时跟踪主电机的转矩,实现了在线功率平衡控制。该方法避免了采煤机电机控制系统精确数学建模的问题。在MATLAB中仿真表明,DFNN比BP神经网络具有较快的训练速度,网络规模得到减少,适合于动态系统的控制。     

一种新的盾构机土仓压力控制模式及其实验研究

为解决盾构机土仓压力控制的快速性和稳定性问题,提出了一种新的控制策略。该控制策略将螺旋输送机的旋转速度和盾构机的推进速度作为可控变量,采用优化算法实现盾构机土仓压力自适应控制。研究表明：由于刀盘的直径比螺旋输送机的直径大很多,因此通过补充调整盾构机的推进速度控制土仓压力会更有效。试验结果表明,与单独控制螺旋输送机转速控制土仓压力方法相对比,土仓压力控制的快速性和稳定性都得到了提高。     

深部煤炭资源智能化开采技术现状与发展方向

深部煤炭资源开采采场地应力高、采动影响强烈,冲击地压灾害时有发生。智能化开采是深地资源开采的重要手段,深部资源安全绿色、智能高效开采技术与装备亟需研发,以加快开展千米深井智能开采实践。根据兖矿集团多年来煤矿开采的技术经验,在分析智能化开采技术现状的基础上,围绕煤炭资源深部开采灾害防治和探-掘-采等关键生产环节,分别对矿井地质探测与建模、深井灾害防治技术、智能化掘进与开采技术现状及存在的问题进行了阐述,展望了深部煤炭资源智能化开采趋势,提出了各项技术相对应的具体研究内容及预期研究目标。目前三维地质建模技术可基本辅助规划井下安全生产,但仍处于起步阶段,探测精度不够,缺乏实时处理功能,实现地层精准模型构建有待高精度探测技术与数据处理方法展开研究;矿震观测系统的引进及发展有助于冲击地压防治,但仍需在关键层运动特征监测及灾害治理手段方面深入研究,同时须进一步提升矿井热害防治智能化水平;智能化采掘技术在基础理论、装备研制等方面取得长足进步的同时,应该向复杂地质条件下煤层及装备协同控制方面投入更多研究。     

Parameter identification and pressure control of dynamic system in shield tunneling using least squares method

An estimation approach using least squares method was presented for identification of model parameters of pressure control in shield tunneling. The state equation of the pressure control system for shield tunneling was analytically derived based on the mass equilibrium principle that the entry mass of the pressure chamber from cutting head was equal to excluding mass from the screw conveyor. The randomly observed noise was numerically simulated and mixed to simulated observation values of system responses. The numerical simulation shows that the state equation of the pressure control system for shield tunneling is reasonable and the proposed estimation approach is effective even if the random observation noise exists. The robustness of the controlling procedure is validated by numerical simulation results.     

绿色建筑与智能建筑的发展与应用状况以及相互关系的研究

对国内外绿色建筑和智能建筑的概念、特点、评估体系和发展概况等方面进行了详细深入的相互比较研究,阐明了它们之间的相互关系和影响,并提出了我国在发展绿色智能建筑的各个程序上,应把二者相互结合才会更好地实现“人-建筑-自然”三者的和谐统一,并实现节约能源、资源、无害化、无污染、可循环的、和谐的、可持续发展社会。     

煤矿井下智能钻具管理系统的研究与设计

在井下钻杆生产与使用、智能管理领域,井下操作人员不能及时掌握钻具使用情况、进尺、寿命等关键性信息,对寿命临尽的钻杆不能进行及时淘汰、更换新钻具的提醒。因此提出煤矿井下智能钻具管理系统,该系统可实现钻具的生产信息、生命周期追踪、钻进尺度测量,可适用于井下钻具的智能信息化管理。最后试验验证了该系统具有高可靠性、数据精确等特点,具有广阔的市场应用前景。     

Based on the experimentation mathematical modeling and autoregulation realization for gas-collector pressure of coke furnace

Technical process and pressure control system of coke furnace were introduced. The mathematical model based on experimental method of gas-collector pressure was proposed. To a certain extent, it is more reliable and dependable than mechanism method. Manufacturing process and experimental modeling can be finished at the same time, and furthermore, the mathematical model can be established automatically. The realization algorithm of the total decoupling and on the line’s modification for model value plays an important role in improving regulating quality. Finally, the DCS network structure to realize the process was introduced. The control results show that the regulator can get reliable and robust performance.     

基于热力镜像建模技术的电厂关键设备状态智慧识别

为了制定合理的电厂关键设备运维策略,解决电厂关键设备状态智慧识别的非线性难题,研究基于热力镜像建模技术的电厂关键设备状态智慧识别方法。采集电厂关键设备的日常运行数据作为样本数据,选取最小二乘支持向量机算法建立输入变量为中间点温度的热力镜像模型,最小二乘支持向量机通过获取模型样本、确定编码形式、采集数据、热力镜像建模以及模型验证建立热力镜像模型,利用热力镜像模型输出电厂关键设备状态智慧识别结果。实验结果表明,该方法可以智慧识别电厂关键设备状态,具有识别速度快、识别精度高的优势,并验证了该热力镜像建模技术可以为电厂关键设备的运维策略提供依据。     

大柳塔煤矿井下智能供水系统设计与应用

为使供水压力恰到好处的满足生产需求,减少人力和能源浪费,大柳塔煤矿开展了井下智能供水系统设计与改造。从矿山各系统实现综合智能化自我调节的目标出发,阐述了大柳塔煤矿井下供水系统的用途和缺陷;在明确供水系统实现智能化的工作原理后,重点叙述了智能供水系统所具备的功能。大柳塔煤矿井下智能供水系统的使用,大大减少了工作量,提高了设备运行效率和使用寿命,降低了电能损耗,可及时发现漏水现象,为矿井安全生产提供了一定保障。     

地下矿山智能生产控制与管理建设体系研究

近年来随着人力成本增长,安全和环境要求更加严格,国内矿山企业需要从劳动密集型粗放管理方式向高效科学管理方式转变。生产控制与管理智能化是矿山实现高效科学管理的关键,需要紧贴矿山运行特点,选用合适的、性价比高的技术和设备来实现。总结了中钢矿业公司的智能矿山建设经验,分析了地下矿山的运行特点,以信息化、自动化为基础,利用物联网技术,构建了矿山智能生产控制与管理建设体系,提出了从地质、测量、采矿信息的数字化与可视化、生产运行智能化控制、安全生产智能化监测与预警和经营管理信息化四个方面进行矿山智能化建设,总结了关键实施技术和设备。按照此体系进行建设,矿山就能在生产和管理方面实现数字化、自动化、决策与预警智能化,并为其他矿山智能化建设提供参考。