Исследование достоверности данных системы обнаружения твердой закладки рабочего забоя угольной шахты на основе усовершенствованного трансформатора

Научные отчеты, том 13, Номер статьи: 11092 (2023) Цитировать эту статью

331 Доступов

1 Альтметрика

Подробности о метриках

Твердая засыпка при добыче угля подразумевает заполнение выработанного пространства твердыми материалами для формирования опорной конструкции, обеспечивающей безопасность наземных и верхних участков горных работ. Этот метод добычи максимизирует добычу угля и отвечает экологическим требованиям. Однако при традиционном майнинге с обратной засыпкой существуют проблемы, такие как ограниченные переменные восприятия, независимые сенсорные устройства, недостаточность сенсорных данных и изоляция данных. Эти проблемы затрудняют мониторинг операций по обратной засыпке в режиме реального времени и ограничивают разработку интеллектуальных процессов. В этом документе предлагается структура сети восприятия, специально разработанная для ключевых данных в операциях по надежной засыпке для решения этих проблем. В частности, он анализирует критические объекты восприятия в процессе засыпки и предлагает сеть восприятия и функциональную структуру для засыпки угольных шахт Интернетом вещей (IoT). Эти структуры способствуют быстрой концентрации ключевых данных о восприятии в едином центре обработки данных. Впоследствии в статье исследуется обеспечение достоверности данных в системе восприятия операции твердой обратной засыпки в рамках этой структуры. В частности, он рассматривает потенциальные аномалии данных, которые могут возникнуть из-за быстрой концентрации данных в сети восприятия. Для смягчения этой проблемы предлагается модель обнаружения аномалий на основе преобразователя, которая отфильтровывает данные, которые не отражают истинное состояние объектов восприятия в операциях сплошной обратной засыпки. Наконец, проводятся экспериментальная разработка и проверка. Результаты экспериментов показывают, что предлагаемая модель обнаружения аномалий достигает точности 90%, что указывает на ее эффективную способность обнаружения. Более того, модель демонстрирует хорошую способность к обобщению, что делает ее подходящей для мониторинга достоверности данных в сценариях, включающих объекты повышенного восприятия в системах восприятия с твердым заполнением.

Технология твердой засыпки подразумевает заполнение зоны добычи твердым материалом для формирования опорного тела для защиты поверхности и верхних участков горных работ. Этот метод предназначен для обеспечения поддержки и стабилизации геологических условий района добычи. Твердая засыпка помогает уменьшить проседание поверхности, снизить воздействие пустой породы угля на окружающую среду и создать более безопасную и эффективную среду горных работ1. Это эффективная обработка отходов горнодобывающей промышленности и технология «зеленой» добычи2. С непрерывным ростом населения мира и индустриализацией спрос на энергию также растет. Уголь как важный энергетический ресурс занимает важное место в мировом потреблении энергии3. Если взять в качестве примера данные Национального бюро статистики Китая, то в 2020 году добыча сырого угля в Китае достигла 2,76 млрд тонн, что составляет 67,6% от общего объема производства первичной энергии, а потребление угля достигло 2,83 млрд тонн, что составляет 56,8% от общего объема. потребление энергии4. В среднесрочной и долгосрочной перспективе уголь по-прежнему остается энергетической основой экономики Китая и играет чрезвычайно важную роль в экономическом развитии страны.

Однако традиционные методы добычи угля часто приводят к ряду экологических проблем5, таких как разрушение земель, загрязнение воды и воздуха6. Эти проблемы не только наносят вред среде обитания человека, но и создают проблемы для устойчивого развития угольной промышленности. Количество угля, добываемого из «трех подземных» (под зданиями, железными дорогами и водой) в Китае, составляет более 14 млрд тонн7, а добытый уголь «трех подземных» составляет лишь около 7% от общей добычи угля. Из-за влияния глубоких угольных пластов8 добыча угля в Китае в основном осуществляется подземными методами9. После добычи угля на исходном месте образуется выработанное пространство. Под действием вышележащих пластов верхние пласты выработанного пространства будут разрушаться, разрушаться, изгибаться и опускаться, вызывая обвалы пород, такие как обвалы угольной кровли и обвалы грунта10. Статистические данные показывают, что совокупный экономический ущерб, вызванный обрушением выработанного пространства в результате добычи угля в Китае, превысил 50 миллиардов юаней, а площадь обрушения выработанного пространства на душу населения в горнодобывающих районах также превышает 1,8 \(\hbox {hm}^2\)11 .