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华中科技大学学报（自然科学版） 2023年第9期51卷 68-73,102页

作者：刘毅李彬张向阳中国矿业大学(北京)信息工程研究所北京100083

针对传统矿井电磁波测距定位存在依赖通信链路的问题,提出了一种基于改进的卷积神经网络VGG-19的井下定位方法.根据基于视觉图像进行识别的原理,将基于深度学习的计算机视觉技术应用于井下定位.不同间隔点位置图像的特征不尽相同,所以... 详细信息

针对传统矿井电磁波测距定位存在依赖通信链路的问题,提出了一种基于改进的卷积神经网络VGG-19的井下定位方法.根据基于视觉图像进行识别的原理,将基于深度学习的计算机视觉技术应用于井下定位.不同间隔点位置图像的特征不尽相同,所以对井下的场景进行不同间隔的划分,在所取的间隔点处采集数据集,建立图像信息指纹库;将不同间隔位置点图像进行相应的标记分类,然后用迁移学习的方法将获得的数据集用改进的VGG-19网络进行训练,获得识别分类模型;运用识别分类模型可对不同位置实时图像进行识别,获得采集图像的设备位置数据,从而实现定位.所述定位方法得到的识别分类模型可在嵌入式系统设备运行,定位过程无须通信网络支持,极大简化了系统的复杂性,完全适应矿井灾后恶劣条件,可用于救援机器人等移动装置的井下定位,具有实时性、稳定性、抗干扰性,且有很好的定位准确率.

关键词：井下定位 VGG-19 卷积神经网络嵌入式系统图像指纹库

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煤矿井下钻进速度影响因素及其智能预测方法研究

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煤炭科学技术 2024年第7期52卷 209-221页

作者：戴剑博王忠宾张琰司垒魏东周文博顾进恒邹筱瑜宋雨雨中国矿业大学机械工程学院江苏徐州221116 四川航天系统工程研究所四川成都610100

在煤矿井下钻探领域,钻进速度(DR)是评估钻探作业最有效的指标之一,钻速预测是实现煤矿钻进智能化的前提条件,对于优化钻机钻进参数、降低作业成本、实现安全高效钻探具有重要意义。为此,提出煤矿井下钻进速度影响因素及其智能预测方法... 详细信息

在煤矿井下钻探领域,钻进速度(DR)是评估钻探作业最有效的指标之一,钻速预测是实现煤矿钻进智能化的前提条件,对于优化钻机钻进参数、降低作业成本、实现安全高效钻探具有重要意义。为此,提出煤矿井下钻进速度影响因素及其智能预测方法研究,探索基于钻压、转速、扭矩以及钻进深度等少量钻机参数采用机器学习算法实现钻进速度精准预测。首先通过实验室微钻试验,深入分析煤岩力学性能、钻压、转速和钻进深度对扭矩、钻进速度影响规律。研究结果显示,在煤矿井下钻进过程中,随着钻进压力增大,钻进速度呈逐渐升高趋势,在较高的转速条件下钻进压力对钻进速度影响更加明显,转速增加有利于提高钻进速度,但转速对硬度较低的煤层钻进速度影响更为显著;然后,根据煤矿井下防冲钻孔现场数据,采用K–近邻(KNN)、支持向量回归(SVR)和随机森林回归(RFR)3种不同的机器学习算法建立钻进速度预测模型,并结合粒子群算法(PSO)对3种模型超参数进行优化,最后对比分析PSO–KNN,PSO–SVR和PSO–RFR三种钻进速度预测模型预测结果。研究结果表明,PSO–RFR模型准确性最好,决定系数R2高达0.963,均方误差MSE仅有29.742,而PSO–SVR模型鲁棒性最好,在对抗攻击后评价指标变化率最小。本文研究有助于实现煤矿井下钻进速度的精准预测,为煤矿井下智能钻进参数优化提供理论支撑。

关键词：钻机参数 K–近邻随机森林回归支持向量回归粒子群算法钻进速度预测

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高置换率散体材料桩-不透水桩组合型复合地基非线性固结解析研究

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岩土力学 2024年第8期45卷 2421-2436页

作者：孙锦鑫卢萌盟刘干斌中国矿业大学力学与土木工程学院江苏徐州221116 中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室江苏徐州221116 宁波大学岩土工程研究所浙江宁波315211

为加快固结排水速率并提高地基承载力,组合型复合地基加固技术被广泛应用于地基改良工程,而目前关于此类复合地基的非线性固结理论研究很少。通过对数模型来描述土体的非线性固结特征,并考虑桩-土压缩模量比随固结的变化,建立了散体材料... 详细信息

为加快固结排水速率并提高地基承载力,组合型复合地基加固技术被广泛应用于地基改良工程,而目前关于此类复合地基的非线性固结理论研究很少。通过对数模型来描述土体的非线性固结特征,并考虑桩-土压缩模量比随固结的变化,建立了散体材料桩-不透水桩复合地基非线性固结解析模型。此外,为减小研究高置换率复合地基固结时产生的计算误差,对传统假定进行修正,并引入新的流量连续性关系来考虑散体材料桩的固结变形。综合考虑散体材料桩井阻效应、桩体施工扰动效应和土体内径-竖向渗流,基于等应变假设和达西定律,推导了该模型的固结控制方程及其解析解。通过参数敏感性分析对复合地基非线性固结特性进行研究,分析了不同荷载形式下各参数对固结性状的影响。此外,与现有模型展开比较研究,并与实测数据进行对比分析,验证了该解答的正确性。结果表明:忽略散体材料桩的桩体固结变形会高估复合地基的固结速率,随着桩体置换率的增加,计算误差最大可达10.5%;当压缩指数C_(c)小于渗透指数C_(kh(v))时,不考虑土体的非线性特征会低估地基固结速率;C_(c)/C_(kv)的变化对固结速率的影响很小,与C_(c)/C_(kh)相比可以忽略不计;施工场地布置越密集、桩-土压缩模量比越大、散体材料桩渗透系数越大或扰动区半径越小,均会导致地基固结加快。

关键词：非线性固结复合地基散体材料桩不透水桩地基处理

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基于太赫兹时域光谱技术的CFRP薄涂层厚度检测方法

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光谱学与光谱分析 2024年第10期44卷 2753-2760页

作者：黄宇蕾李卫星朱美强张楠柯琳邹亮中国矿业大学信息与控制工程学院江苏徐州221116 中国矿业大学地下空间智能控制教育部工程中心江苏徐州221116 苏州太赫信息科技有限公司江苏苏州215127 新加坡国立大学新加坡119077 新加坡科技局材料与工程研究所新加坡138634

针对碳纤维增强复合材料(CFRP)上的薄涂层测厚存在的基底各向异性、多重反射、回波重叠、环境噪声等问题,提出基于太赫兹时域光谱技术与稀疏分解的涂层测厚方法,并在仿真波形和实际样品上成功验证。CFRP通常由碳纤维与环氧基体牢固结合... 详细信息

针对碳纤维增强复合材料(CFRP)上的薄涂层测厚存在的基底各向异性、多重反射、回波重叠、环境噪声等问题,提出基于太赫兹时域光谱技术与稀疏分解的涂层测厚方法,并在仿真波形和实际样品上成功验证。CFRP通常由碳纤维与环氧基体牢固结合并多层复合而成,具有各向异性特点,在光学性质上表现为CFRP上同一位置不同入射方向、同一入射方向不同位置的反射波形均存在差别。这致使基于理论模型的优化算法用于其上涂层测厚时精度有待提高。另外,在涂层较薄时,受噪声与多重反射等因素的干扰,无法直接在时域根据反射波形区分涂层界面,即直接使用飞行时间法(TOF)难以获得涂层厚度。为此,使用稀疏分解法来定位薄涂层的分界面,再结合TOF法计算CFRP上薄涂层的厚度。首先,分析了多层结构上的太赫兹反射信号与信号稀疏分解模型之间的联系,并利用参考信号构成稀疏字典。然后,鉴于太赫兹信号的传播路径只在分界面发生改变这一先验知识,即涂层层数决定了信号稀疏分解后非零脉冲个数,使用前向正交匹配追踪算法(LAOMP)求解太赫兹反射信号的稀疏表示。LAOMP算法可直接指定稀疏度,便于选择稀疏脉冲定位涂层分界面。获得对应于各涂层界面的脉冲后,使用TOF法求得涂层的厚度。最后,在总厚度分别为102和66μm的双涂层仿真数据与实际样品上验证方法的性能,并与经典基于L1范数的谱投影梯度算法(SPGL1)进行了对比。结果表明:在相邻涂层折射率差别较小的情况下,LAOMP算法可以有效检测CFRP上35μm的薄涂层。在总厚度为66μm的双涂层样件上,检测误差在11%以内,具有调参简单、结果稳定的优点。

关键词：太赫兹时域光谱涂层测厚 CFRP 稀疏分解飞行时间法

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原位电化学阻抗谱监测长寿命热电池Nb_(12)WO_(33)正极材料的高温双放电机制

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物理化学学报 2025年第5期41卷 103-113页

作者：邱领邦蒋江民王李波白浪周飞周羔宇庄全超崔艳华中国矿业大学材料与物理学院江苏省高效储能技术与装备工程实验室江苏徐州221116 中国工程物理研究院电子工程研究所四川绵阳621900

热电池作为一种一次贮备电池,具有高比能、高功率密度等优势,然而开发高比容量与高热稳定性的新型正极材料以适应新时期的热电池需求仍然存在巨大的挑战。Wadsley-Roth晶体剪切结构的铌钨氧化物作为锂离子电池负极材料表现出优异的倍率... 详细信息

热电池作为一种一次贮备电池,具有高比能、高功率密度等优势,然而开发高比容量与高热稳定性的新型正极材料以适应新时期的热电池需求仍然存在巨大的挑战。Wadsley-Roth晶体剪切结构的铌钨氧化物作为锂离子电池负极材料表现出优异的倍率和循环循环性,其中Nb_(12)WO_(33)因内部具有独特的3D隧道,可以为Li+提供快速的脱嵌通道,因而具有优异的储锂性能。鉴于其具有较好的热稳定性及电化学稳定性,本文首次提出将Nb_(12)WO_(33)作为热电池正极材料,并在室温下使用电化学阻抗谱(EIS)来探究材料内部电子电导率阻抗变化规律。研究发现Nb_(12)WO_(33)电极电化学阻抗谱测试的Nyquist图显示在工作平台电位范围内,高、中频区出现了三个圆弧的独特现象,这主要归属于电子在Nb_(12)WO_(33)电极内部的传导,而与电子电导相关的电阻呈现先增大后降低的规律。采用该材料构筑的热电池单体电池在500℃、500 m A·g^(-1)的电流密度(截止电压1.5V)下放电,其具有436.8m Ah·g^(-1)的高比容量,脉冲放电的平均极化内阻为0.52Ω。因此,Nb_(12)WO_(33)作为高比容量、高热稳定性热电池的正极材料非常具有潜力,本研究为其他铌钨氧化物作为热电池正极材料的研究开辟了新道路。

关键词：热电池铌钨氧化物正极材料电化学阻抗谱弛豫时间分布

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热电池正极材料的研究进展

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化学通报 2024年第2期87卷 164-174页

作者：李慕荣张小强李红亮蒋江民庄全超崔艳华中国矿业大学材料与物理学院徐州221000 中国工程物理研究院电子工程研究所绵阳621000

热电池是一种热激活贮备式电池,由于其优良的贮存稳定性、放电可靠性等特点,广泛应用于多种军用武器的内部电源。为了满足当前不同军用武器装备的需求,热电池的发展趋于在提高电化学性能的同时实现小型化、微型化。热电池电化学性能的... 详细信息

热电池是一种热激活贮备式电池,由于其优良的贮存稳定性、放电可靠性等特点,广泛应用于多种军用武器的内部电源。为了满足当前不同军用武器装备的需求,热电池的发展趋于在提高电化学性能的同时实现小型化、微型化。热电池电化学性能的提高主要取决于正极材料的发展,目前对现有正极材料的优化改性和新型正极材料的开发是提高热电池性能的主要方法。本文从合成和改性方法的角度综述了近年来硫化物、氯化物、氟化物热电池正极材料的研究进展,并对其材料特性和放电性能进行了综合评估。最后,基于热电池特殊的应用场景,从热稳定性、放电电压、电导率等方面对热电池正极材料未来的发展方向进行了总结与展望。

关键词：热电池正极硫化物氯化物氟化物

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超临界CO_(2)热冲击破岩技术:致裂原理与振动安全研究

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土木工程学报 2023年第8期56卷 118-130页

作者：王小飞胡少斌王恩元中国矿业大学江苏徐州221116 河海大学土木与交通工程学院隧道与地下工程研究所江苏南京210098

新型超临界CO_(2)热冲击破岩技术与传统钻爆法相比振动弱、能量可控,适合城市公共区域等复杂敏感地区破岩工作。目前超临界CO_(2)热冲击破岩技术的致裂原理尚不清楚,现场试验中振动安全评价没有标准。为了研究超临界CO_(2)热冲击破岩技... 详细信息

新型超临界CO_(2)热冲击破岩技术与传统钻爆法相比振动弱、能量可控,适合城市公共区域等复杂敏感地区破岩工作。目前超临界CO_(2)热冲击破岩技术的致裂原理尚不清楚,现场试验中振动安全评价没有标准。为了研究超临界CO_(2)热冲击破岩技术致裂原理和振动安全,同时进行了真三轴CO_(2)热冲击致裂试验和破岩现场振动监测试验。试验结果表明:(1)CO_(2)热冲击破岩诱发振动速度在6m时即降到了30mm/s左右,满足爆破振动安全允许标准要求;(2)CO_(2)热冲击破岩引发振动频率主要分布于1~100Hz,随着震源距的增加,破岩诱发振动波形频谱主要成分分布也逐渐变宽;(3)传统CO_(2)相变致裂能量计算公式同样适用于CO_(2)热冲击破岩技术,致裂能量的TNT当量适用于萨道夫斯基公式;(4)CO_(2)热冲击破岩是冲击波和高能气体共同作用致裂岩石,可以分为3个阶段,其中高能气体的气楔作用在岩体损伤中占主导作用。

关键词：破岩技术 CO_(2)热冲击振动安全致裂原理能量计算

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类金刚石薄膜的残余应力调控研究进展

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中国表面工程 2024年第5期37卷 238-252页

作者：杜乃洲付志民冯存傲郭鹏李晓伟中国矿业大学材料与物理学院徐州221116 中国科学院宁波材料技术与工程研究所海洋关键材料重点实验室宁波315201

类金刚石薄膜(Diamond-like carbon,DLC)由于其优异的性能而在诸多领域显示出广阔的应用前景。然而,DLC薄膜中存在的高残余应力,削弱了膜基结合力,导致薄膜开裂或剥落,严重限制了其使用寿命和可靠性,成为DLC薄膜研究领域中亟需解决的关... 详细信息

类金刚石薄膜(Diamond-like carbon,DLC)由于其优异的性能而在诸多领域显示出广阔的应用前景。然而,DLC薄膜中存在的高残余应力,削弱了膜基结合力,导致薄膜开裂或剥落,严重限制了其使用寿命和可靠性,成为DLC薄膜研究领域中亟需解决的关键问题之一,也是基于实际应用的紧迫需求。介绍了DLC薄膜应力产生的来源,并结合国内外研究现状从元素掺杂、过渡层和工艺调控3个方面分别综述了应力调控方面的试验和理论研究进展。结果表明,元素掺杂主要是通过降低薄膜中扭曲的C-C键长和C-C-C键角的百分比含量以及缓和键长、键角的扭曲程度来降低薄膜残余应力;添加过渡层主要通过缓解DLC薄膜与基体间因热膨胀系数不匹配而引起的内应力,从而达到降低DLC薄膜残余应力的目的;不同工艺参数对残余应力的影响较为复杂,且参数的不同组合可能会导致不同的残余应力状态。以上DLC薄膜应力来源、调控方法和机理的研究将为高质量DLC薄膜的设计和制备提供理论依据。

关键词：类金刚石薄膜残余应力元素掺杂过渡层工艺参数

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页岩储层甲烷原位燃爆压裂理论与技术研究进展

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中国矿业大学学报 2024年第3期53卷 435-455页

作者：翟成曲占庆邓守春孙伟福罗宁王宇刘厅郭天魁吴飞鹏刘静宋正昶陈尚斌杨威蔡承政中国矿业大学安全工程学院江苏徐州221116 中国矿业大学煤矿瓦斯治理国家工程研究中心江苏徐州221116 中国石油大学(华东)石油工程学院山东青岛2266580 中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室湖北武汉430071 北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室北京京100081 中国矿业大学力学与土木工程学院江苏徐州221116 中国矿业大学低碳能源与动力工程学院江苏徐州221116 中国矿业大学资源与地球科学学院江苏徐州221116 中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室江苏徐州221116

页岩气通常以吸附和游离状态赋存于暗色泥页岩、高碳泥页岩等产气岩中,是一种清洁、高效的能源资源.相比于常规天然气藏,页岩气储层普遍具有低孔隙度、低渗透率的特点,压裂改造提高页岩气采收率是“十四五”期间我国能源开发的重点攻关... 详细信息

页岩气通常以吸附和游离状态赋存于暗色泥页岩、高碳泥页岩等产气岩中,是一种清洁、高效的能源资源.相比于常规天然气藏,页岩气储层普遍具有低孔隙度、低渗透率的特点,压裂改造提高页岩气采收率是“十四五”期间我国能源开发的重点攻关方向.本文创新性提出了一种页岩储层甲烷原位燃爆压裂的技术构想,该技术利用页岩气储层原位解吸产生的甲烷气体与注入的助燃剂协同燃爆,产生高温高压气体冲击压裂页岩储层,创造立体裂缝网络,为页岩气提供高效运移通道.论文全面分析了甲烷原位燃爆压裂的技术构想、可行性以及关键科学问题,包括甲烷-助燃剂协同起爆机制及燃爆压力波传播特性、甲烷燃爆对井筒介质的瞬态冲击动力学响应特征与控制机制、多级燃爆压裂立体缝网逐级构建及效果评价技术等3个关键研究内容,基本涵盖了当前甲烷原位燃爆压裂理论与技术研究的最新进展.研究认为,燃爆冲击载荷作用对页岩复杂缝网的形成和扩展具有显著促进作用,甲烷燃爆压裂不需要消耗大量的压裂液,也不涉及火工品的地上运输和混合等过程,安全、经济和环保优势非常明显,是一项前瞻性、变革性技术,有助于实现我国页岩气开采技术的创新突破.

关键词：深部页岩储层甲烷原位燃爆燃爆压裂理论燃爆压裂技术

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结合协同训练的多视图加密恶意流量检测方法

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西安电子科技大学学报 2023年第4期50卷 139-147页

作者：霍跃华吴文昊赵法起王强中国矿业大学(北京)机电与信息工程学院北京100083 中国矿业大学(北京)网络与信息中心北京100083 中国科学院信息工程研究所北京100084 中国科学院大学网络空间安全学院北京100049

针对基于机器学习的传输层安全协议加密恶意流量检测方法对标注样本依赖度高的问题,提出了一种基于半监督学习的传输层安全协议加密恶意流量检测方法。在少量标注样本的情况下,利用协同训练策略协同加密流量的两个视图,通过引入无标注... 详细信息

针对基于机器学习的传输层安全协议加密恶意流量检测方法对标注样本依赖度高的问题,提出了一种基于半监督学习的传输层安全协议加密恶意流量检测方法。在少量标注样本的情况下,利用协同训练策略协同加密流量的两个视图,通过引入无标注样本进行训练,扩大样本集,进而减少对标注样本的依赖。首先,提取加密流量特征中独立性强的流元数据特征和证书特征,并分别构建协同训练的两个视图。其次,针对两个视图分别构建XGBoost分类器和随机森林分类器。最后,通过协同训练策略协同两个分类器构成多视图协同训练分类器检测模型,利用小规模标注样本和大量无标注样本进行模型训练。在公开数据集上,模型准确率达到了99.17%,召回率达到了98.54%,误报率低于0.18%。实验结果表明,在小规模标注样本的条件下,能够有效降低对标注样本依赖度。

关键词：协同训练传输层安全协议多视图特征选择半监督学习

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