数据驱动下的工业设备虚拟仿真与远程操控技术研究

虚拟现实技术有助于解决多维信息空间的数据处理问题,建立人、设备、环境有机融合的多维空间,实现复杂或危险作业环境下的工业设备顺利作业。本文提出了一种"虚实同步、数据驱动、远程干预、人机协作"的设备远程操控策略,并以综采工作面设备远程操控系统为研究对象,设计了系统方案,构建了虚拟设备及工作场景的模型,提出虚拟工作面的动态修正方法和设备的碰撞检测方法,实现了监测数据驱动下的虚拟交互式设备远程操控,最后对具有代表性的定向钻机、智能掘进、煤矿救援机器人和综采工作面设备的虚拟操控技术进行了对比分析。     

基于J2EE的汽轮机远程监测和故障诊断系统

基于J2EE技术、数据库管理技术和Struts框架的Browser／Setvat模式,设计了基于J2EE的汽轮机远程监测和故障诊断系统。介绍了系统的功能、数据库结构的设计、全矢谱和模糊神经网络诊断技术,以及在汽轮机状态监测和故障诊断中的应用。     

基于PCI总线的超声检测虚拟仪器系统设计

为了实现超声检测的数字化、智能化、图像化以及自动化,开发了一种基于PCI总线的超声检测虚拟仪器系统.系统以计算机为核心,利用FPGA强大逻辑处理能力,PCI总线高速数据传输功能,实现了超声检测信号的发射接收,采集处理,数据存储、显示和输出,并运用小波变换对超声信号进行了降噪处理.实验结果表明,小波变换对超声信号具有良好的滤波效果,该系统具有数据传输速度快,信噪比高、性价比高等优点,为缺陷信号的准确定量和定性分析奠定了良好的基础.     

煤矿掘进机器人系统智能并行协同控制方法

煤矿巷道掘进长期存在的"采快掘慢""掘快支慢"顽症,尤其是掘进工作面装备成套化、自动化、智能化程度偏低、顺序作业工艺技术落后等问题,严重影响生产接续和安全高效开采。对此,研发了护盾推移式煤矿巷道掘进机器人系统成套装备,提出了一种煤矿巷道掘进机器人系统智能并行协同控制方法。首先,结合掘进机器人系统与巷道的耦合关系,分析了掘进机器人系统中各个子系统之间的相关性以及多任务之间的相互影响机理,得出了决定掘进效率的关键因素在于截割机器人和钻锚机器人的并行协同控制;其次,针对钻锚机器人各钻机之间的时空关系,构建了多钻机多任务协同钻锚作业数学模型,获得了钻机布置排距、排数及其各排钻锚任务数,同时使用优化组合的方法进行求解,并对计算结果通过安全距离最大原则进行优化,获得了钻锚机器人各排钻机最佳时空匹配策略;最后,通过钻锚机器人系统并行协同控制仿真和实验,证明了该方法的有效性;通过对掘进机器人工作时截割机器人与钻锚机器人的时序分析,得出优化后的钻锚机器人工作时间能够与截割机器人工作时间有效匹配,2者能够并行协同的完成截割和钻锚任务。该方法已经应用在团队研发的煤矿智能掘进机器人系统上,实现了多机器人系统的...     

煤矿钢丝绳芯输送带接头在线智能识别系统

为了克服目前钢丝绳芯输送带接头位移缺陷人工目测方法的缺点和不足,运用电磁无损检测技术、计算机技术、信号处理技术、变频控制技术和机电一体化技术,成功开发了钢丝绳芯输送带接头弱磁在线智能识别系统,实现了接头位移检测的自动化,提高了接头位移检测的可靠性和效率,对确保输送带安全可靠运行具有重要意义。     

滚动轴承优选WPE与ANVTPSO-BPNN故障诊断

为了提高滚动轴承故障诊断的效率和准确率,提出一种基于优选小波包能量（wavelet packet energy,简称WPE）联合自适应无速度项粒子群优化前馈神经网络（adaptive no velocity term particle swarm optimization-back propagation neural network,简称ANVTPSO-BPNN）的滚动轴承故障诊断方法。首先,采用小波分析对轴承振动信号进行消噪,并通过小波包分解提取能量特征,对基函数和分解层数进行优选;其次,采用自适应方式调节PSO算法的惯性权重和学习因子,并对标准PSO算法舍弃速度项以避免粒子初始速度对算法收敛速度和求解精度的影响;最后,针对某滚动轴承的实测数据,完成了5种不同策略的BPNN算法验证。结果表明：提出的方法迭代步数只有273步,诊断精度达到99%,较消噪前后的BPNN及消噪后的2种PSO-BPNN,具有更高的诊断效率和准确率。     

综采工作面远程智能监控系统研发及应用

针对中厚煤层地质条件复杂、煤与瓦斯突出等动力灾害威胁大、井下安全系数低等问题,根据蒙大纳林河二号井煤层赋存情况,为实现中厚煤层综采工作面智能化发展,研发了集本地控制、顺槽集中控制和地面远程控制于一体的中厚煤层综采工作面远程智能监控系统。通过视频监测技术对设备及环境等信息进行监测,在控制面板上实现了设备的“一键启停”;运用多传感器技术、数字孪生驱动技术和VR/AR技术实现综采工作面的三维可视化以及设备的实时监测与控制;采用EtherNet/IP通信技术实现地面监控中心与顺槽控制中心的数据交互。将上述关键技术在蒙大纳林河煤矿进行应用,实践结果表明,综采工作面远程智能监控系统实现了中厚煤层综采工作面远程监控,提高了井下生产效率和工作人员的安全系数,实现了综采工作面少人化智能开采,为无人化开采奠定了基础。     

煤矿悬臂式掘进机截割头位置精确控制方法

针对煤矿悬臂式掘进机截割断面自动成形控制问题,建立了截割头控制系统传递函数模型,并提出了一种基于PID控制的悬臂式掘进机截割头位置精确控制方法。根据悬臂式掘进机截割部结构及其运动学分析,建立了掘进机截割头控制系统传递函数模型。为了验证建立的截割头控制系统传递函数模型的正确性和PID控制方法的效果,进行了仿真实验分析和在悬臂式掘进机实验平台上进行加入PID与否的对比实验验证。实验结果表明:在加入PID反馈控制后,截割头位置控制精度大大提高,竖直截割实验最大误差约为1%,水平截割最大误差约为1.7%,矩形断面截割高度和宽度最大误差均约为1%。因此,根据建立的控制系统传递函数模型和基于PID的控制方法实现了煤矿悬臂式掘进截割头位置的精确控制,对于实现掘进机的智能化和确保煤矿安全高效生产具有重要意义。     

集装箱装卸桥振动特性的模态综合解法

本文着重分析北京起重运输机械研究所设计的30.5吨集装箱装卸桥的振动特性,在分析中应用模态综合技术。对具有一个对称面的结构,从Craig约束模态综合法的基本思想出发,推导了对称结构的约束模态法,编制了AA1程序,计算了集装箱装卸桥的振动特性,并与SAP 5计算结果进行比较,两者低阶模态基本接近。本方法可节省机时,适用于中小型计算机上进行运算,具有一定的优点。     

矿井提升机钢丝绳损伤在线检测方法研究

针对矿井提升钢丝绳损伤检测的难题,提出了一种漏磁检测技术与机器视觉检测法相结合的在线检测方法,解决单一检测方法漏检或误检的问题。为了验证漏磁检测方法的有效性,对钢丝绳断丝漏磁信号进行小波降噪,提取断丝信号峰值、峰峰值和波形面积特征,用遗传算法优化的 BP 神经网络对其进行定量识别。结果表明：钢丝绳断丝定量识别的最大相对误差为 5.23%。为了验证机器视觉检测法的有效性,对钢丝绳损伤图像进行滤波、灰度等预处理,以及图像分割和边缘检测处理,实现了损伤面积的准确定量识别。