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*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。
前言
第1章绪论1
11我国采煤技术的发展历程1
12高可靠性采煤机的发展历程2
13采煤机智能化相关技术的研究现状3
131煤岩识别技术3
132采煤机定位技术5
参考文献7
第2章采煤机的基本结构及智能控制系统架构11
21采煤机的基本结构11
22采煤机的工作原理14
23采煤机调高与调速系统的工作原理16
24采煤机智能控制系统的总体架构18
241采煤机机载监控系统19
242采煤机井下远程监控系统20
243采煤机地面监控系统23
244智能化采煤机的关键技术23
参考文献23
第3章采煤机惯性导航精确定位技术24
31采煤机惯性导航定位模型24
311坐标系定义及转换过程24
312姿态变换矩阵实时解算算法26
313采煤机惯性导航定位微分方程28
32采煤机惯性导航定位方案30
33采煤机惯性导航定位误差模型31
331姿态误差模型32
332速度误差模型33
333位置误差模型34
334系统误差模型34
34采煤机惯性导航定位的初始对准35
341卡尔曼滤波算法35
342改进的果蝇优化算法36
343基于果蝇优化卡尔曼滤波算法的初始对准39
344初始对准算法的仿真分析45
35差分式惯性传感组件数据融合模型47
351差分布局方法47
352数据融合方程47
36采煤机位姿差分解算算法48
361采煤机姿态差分解算48
362采煤机速度差分解算49
363采煤机位置差分解算50
37试验验证51
371试验平台搭建51
372采煤机惯性导航定位试验53
参考文献56
第4章采煤机煤岩截割模式识别技术58
41采煤机煤岩截割模式分析58
42煤岩截割传感信号分析59
421煤岩截割声音信号的产生机理59
422煤岩截割振动信号分析61
43基于多传感信息融合的采煤机煤岩截割模式识别62
431采煤机煤岩截割模式识别系统架构62
432采煤机煤岩截割模式识别流程63
44基于红外热成像的采煤机煤岩截割模式识别64
441采煤机截割煤壁红外热成像图分析64
442截割过程中温度特征分析65
443截割煤壁温度数据分析66
参考文献67
第5章综采工作面煤岩识别技术68
51基于深度学习的综采工作面煤岩识别系统设计68
511综采工作面煤岩识别系统架构68
512基于深度学习的综采工作面煤岩识别流程69
52综采工作面煤岩图像数据集的构建71
521综采工作面煤岩图像采集71
522综采工作面煤岩图像扩充73
523综采工作面煤岩图像标注75
524综采工作面煤岩图像数据集划分76
53基于卷积神经网络的煤岩图像分类77
531经典的卷积神经网络模型78
532基于CRnet的煤岩图像分类网络模型设计79
533试验设计与分析84
54基于改进Unet网络模型的煤岩图像语义分割88
541经典的语义分割网络模型89
542煤岩图像语义分割网络模型设计90
543试验设计与分析95
55基于激光扫描的综采工作面煤岩识别流程99
551激光扫描技术100
552基于激光扫描的综采工作面煤岩识别流程101
56煤岩截割表面激光点云数据的精简102
561经典的点云数据精简方法103
562基于特征点保留的煤岩激光点云数据精简方法105
563点云数据精简效果的评价指标109
57基于激光点云数据的煤岩识别110
571传统区域生长点云分割算法111
572煤岩激光点云数据的最佳强度阈值确定111
573改进蚁群算法及其应用115
574基于IACOOTSU改进区域生长的煤岩识别算法118
58试验验证120
581试验平台搭建120
582煤岩识别结果评价121
583试验结果与分析121
584井下现场测试129
参考文献131
第6章采煤机截割路径优化技术132
61基于煤层分布预测的采煤机截割路径规划方法132
611DS证据理论与神经网络132
612煤层分布边界特征点的选取135
613基于改进DS证据理论与多神经网络的煤层分布趋势融合预测方法136
62采煤机滚筒截割路径模糊优化方法140
621记忆截割原理与存在的问题140
622采煤机记忆截割路径的模糊优化方法141
63基于双坐标系的采煤机截割路径平整性控制方法144
631截割路径平整性控制坐标系的建立145
632截割过程分析与动态控制方法146
633试验验证148
参考文献151
第7章综采工作面煤壁片帮识别技术152
71基于混合算法的综采工作面监控图像增强方法153
711综采工作面监控图像特性分析153
712基于双边滤波与单尺度Retinex的混合图像增强算法154
713基于混合算法的综采工作面监控图像增强试验分析157
72基于背景差分法的煤壁片帮特征分析方法164
721背景差分法165
722基于背景差分法的煤壁片帮特征分析体系构建168
723仿真分析171
73基于支持向量机的煤壁片帮危害程度评估方法174
731煤壁片帮危害程度评估问题174
732基于支持向量机的煤壁片帮危害程度评估模型175
74试验验证176
741煤壁片帮识别模拟试验平台设计176
742煤壁片帮识别软件设计177
743试验方案与结果分析181
参考文献184
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