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内容大纲
采煤机的智能化是实现工作面智能化和无人化开采的前提条件。本书介绍了采煤机智能化相关技术的国内外研究现状，指出应用中存在的问题，设计了采煤机智能控制系统的总体架构，并对采煤机惯性导航精确定位、采煤机煤岩截割模式识别、综采工作面煤岩识别、采煤机截割路径优化、综采工作面煤壁片帮识别等采煤机智能化的关键技术进行了深入探讨。本书内容全面、新颖，涵盖了采煤机智能化的最新前沿技术，为提升煤矿智能化开采水平提供了坚实的理论基础。
本书读者对象是高等院校的教师和研究生，科研院所、企业的工程技术人员，以及关心煤矿智能化发展的各界人士。 -
作者介绍
司垒，1987年7月生，江苏徐州人，副教授，博士生导师，江苏省智能矿山装备工程研究中心副主任。多年来致力于研究煤矿智能化开采相关技术，在采煤装备精确定位、状态智能感知、自适应控制等方面取得了多项创新性成果。主持国家自然科学基金面上项目、国家自然科学基金青年项目、江苏省自然科学基金面上项目、国家重点研发计划子课题、中国博士后科学基金特别资助项目、中国博士后科学基金面上项目等。近年来，以第一作者或通讯作者在国内外重要学术期刊上发表学术论文20余篇、以第一发明人授权发明专利20余件。入选江苏省“333高层次人才培养工程”培养对象、江苏省科协青年科技人才托举工程培养对象，获江苏省科学技术二等奖1项、全国煤炭行业教学成果一等奖1项、中国煤炭工业协会科技进步三等奖1项。 -
目录
前言
第1章 绪论
1.1 我国采煤技术的发展历程
1.2 高可靠性采煤机的发展历程
1.3 采煤机智能化相关技术的研究现状
1.3.1 煤岩识别技术
1.3.2 采煤机定位技术
参考文献
第2章 采煤机的基本结构及智能控制系统架构
2.1 采煤机的基本结构
2.2 采煤机的工作原理
2.3 采煤机调高与调速系统的工作原理
2.4 采煤机智能控制系统的总体架构
2.4.1 采煤机机载监控系统
2.4.2 采煤机井下远程监控系统
2.4.3 采煤机地面监控系统
2.4.4 智能化采煤机的关键技术
参考文献
第3章 采煤机惯性导航精确定位技术
3.1 采煤机惯性导航定位模型
3.1.1 坐标系定义及转换过程
3.1.2 姿态变换矩阵实时解算算法
3.1.3 采煤机惯性导航定位微分方程
3.2 采煤机惯性导航定位方案
3.3 采煤机惯性导航定位误差模型
3.3.1 姿态误差模型
3.3.2 速度误差模型
3.3.3 位置误差模型
3.3.4 系统误差模型
3.4 采煤机惯性导航定位的初始对准
3.4.1 卡尔曼滤波算法
3.4.2 改进的果蝇优化算法
3.4.3 基于果蝇优化卡尔曼滤波算法的初始对准
3.4.4 初始对准算法的仿真分析
3.5 差分式惯性传感组件数据融合模型
3.5.1 差分布局方法
3.5.2 数据融合方程
3.6 采煤机位姿差分解算算法
3.6.1 采煤机姿态差分解算
3.6.2 采煤机速度差分解算
3.6.3 采煤机位置差分解算
3.7 试验验证
3.7.1 试验平台搭建
3.7.2 采煤机惯性导航定位试验
参考文献
第4章 采煤机煤岩截割模式识别技术
4.1 采煤机煤岩截割模式分析
4.2 煤岩截割传感信号分析
4.2.1 煤岩截割声音信号的产生机理
4.2.2 煤岩截割振动信号分析
4.3 基于多传感信息融合的采煤机煤岩截割模式识别
4.3.1 采煤机煤岩截割模式识别系统架构
4.3.2 采煤机煤岩截割模式识别流程
4.4 基于红外热成像的采煤机煤岩截割模式识别
4.4.1 采煤机截割煤壁红外热成像图分析
4.4.2 截割过程中温度特征分析
4.4.3 截割煤壁温度数据分析
参考文献
第5章 综采工作面煤岩识别技术
5.1 基于深度学习的综采工作面煤岩识别系统设计
5.1.1 综采工作面煤岩识别系统架构
5.1.2 基于深度学习的综采工作面煤岩识别流程
5.2 综采工作面煤岩图像数据集的构建
5.2.1 综采工作面煤岩图像采集
5.2.2 综采工作面煤岩图像扩充
5.2.3 综采工作面煤岩图像标注
5.2.4 综采工作面煤岩图像数据集划分
5.3 基于卷积神经网络的煤岩图像分类
5.3.1 经典的卷积神经网络模型
5.3.2 基于CRnet的煤岩图像分类网络模型设计
5.3.3 试验设计与分析
5.4 基于改进U-net网络模型的煤岩图像语义分割
5.4.1 经典的语义分割网络模型
5.4.2 煤岩图像语义分割网络模型设计
5.4.3 试验设计与分析
5.5 基于激光扫描的综采工作面煤岩识别流程
5.5.1 激光扫描技术
5.5.2 基于激光扫描的综采工作面煤岩识别流程
5.6 煤岩截割表面激光点云数据的精简
5.6.1 经典的点云数据精简方法
5.6.2 基于特征点保留的煤岩激光点云数据精简方法
5.6.3 点云数据精简效果的评价指标
5.7 基于激光点云数据的煤岩识别
5.7.1 传统区域生长点云分割算法
5.7.2 煤岩激光点云数据的最佳强度阈值确定
5.7.3 改进蚁群算法及其应用
5.7.4 基于IACO-OTSU改进区域生长的煤岩识别算法
5.8 试验验证
5.8.1 试验平台搭建
5.8.2 煤岩识别结果评价
5.8.3 试验结果与分析
5.8.4 井下现场测试
参考文献
第6章 采煤机截割路径优化技术
6.1 基于煤层分布预测的采煤机截割路径规划方法
6.1.1 D-S证据理论与神经网络
6.1.2 煤层分布边界特征点的选取
6.1.3 基于改进D-S证据理论与多神经网络的煤层分布趋势融合预测方法
6.2 采煤机滚筒截割路径模糊优化方法
6.2.1 记忆截割原理与存在的问题
6.2.2 采煤机记忆截割路径的模糊优化方法
6.3 基于双坐标系的采煤机截割路径平整性控制方法
6.3.1 截割路径平整性控制坐标系的建立
6.3.2 截割过程分析与动态控制方法
6.3.3 试验验证
参考文献
第7章 综采工作面煤壁片帮识别技术
7.1 基于混合算法的综采工作面监控图像增强方法
7.1.1 综采工作面监控图像特性分析
7.1.2 基于双边滤波与单尺度Retinex的混合图像增强算法
7.1.3 基于混合算法的综采工作面监控图像增强试验分析
7.2 基于背景差分法的煤壁片帮特征分析方法
7.2.1 背景差分法
7.2.2 基于背景差分法的煤壁片帮特征分析体系构建
7.2.3 仿真分析
7.3 基于支持向量机的煤壁片帮危害程度评估方法
7.3.1 煤壁片帮危害程度评估问题
7.3.2 基于支持向量机的煤壁片帮危害程度评估模型
7.4 试验验证
7.4.1 煤壁片帮识别模拟试验平台设计
7.4.2 煤壁片帮识别软件设计
7.4.3 试验方案与结果分析
参考文献
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