【摘 要】
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智能化采煤机是智能化煤矿综采工作面的关键设备之一,操控人员通常使用遥控器操控采煤机,遥控操作方式在综采工作面复杂工况条件下的操作效率及智能化水平越来越不适应智能化综采工作面的发展需求。本文针对最大采高为8.8米的MG1100/3030-GWD型采煤机,以实现采煤机自然语言操控为目标,建立了采煤机操控指令文本的语义匹配模型,设计了基于CANopen的采煤机远程控制协议,开发了采煤机自然语言操控总线模
【基金项目】
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校企合作项目“采掘装备智能化控制系统测试及实验中心建设”； 校企合作项目“复杂地质条件下综放工作面智能化开采技术研究与应用”；
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智能化采煤机是智能化煤矿综采工作面的关键设备之一,操控人员通常使用遥控器操控采煤机,遥控操作方式在综采工作面复杂工况条件下的操作效率及智能化水平越来越不适应智能化综采工作面的发展需求。本文针对最大采高为8.8米的MG1100/3030-GWD型采煤机,以实现采煤机自然语言操控为目标,建立了采煤机操控指令文本的语义匹配模型,设计了基于CANopen的采煤机远程控制协议,开发了采煤机自然语言操控总线模拟驱动系统,实现了采煤机的自然语言操控。论文的主要工作及研究成果如下:（1）分析了采煤机的基本结构和CAN总线控制系统架构,在采煤机控制系统总线架构及通讯协议的基础上,建立了操控指令文本与采煤机控制命令之间的映射模型,设计了采煤机自然语言操控总线模拟驱动系统的架构及流程。（2）建立了采煤机操控自然语言文本语义匹配模型。在BERT算法及Text CNN算法的基础上,设计了基于预训练的混合文本语义匹配算法和指令集增强框架,对采煤机操控指令文本进行了数据增强,得到采煤机自然语言操控指令文本数据集。在指令文本数据集上,采煤机操控指令文本语义匹配算法与BERT相比准确率提高3.0%,F1值提高2.1%;与BERT-WWM相比准确率提高1.9%,F1值提高1.1%;与Roberta相比准确率提高1.5%,F1值提高0.5%。采煤机操控自然语言文本与采煤机标准动作操控指令间的语义匹配让采煤机在后续的总线模拟驱动中能执行正确动作。（3）设计了基于CANopen的采煤机操控总线模拟驱动协议,建立了基于UML的采煤机自然语言操控总线模拟驱动模型,提供采煤机遥控器指令总线模拟驱动、截割过程操控指令总线模拟驱动、截割工艺表总线模拟驱动三种基于自然语言的采煤机操控方式。其中,截割过程操控指令总线模拟驱动及截割工艺表总线模拟驱动实现了采煤机截割工艺对应动作的成组控制,大幅减少操控指令数量,降低了操作复杂度。（4）搭建了采煤机自然语言操控总线模拟驱动测试平台,在西安煤矿机械有限公司采掘装备智能化控制系统测试实验中心开展了相关实验,实现了MG1100/3030-GWD型采煤机的自然语言操控。实验表明,采煤机自然语言操控总线模拟驱动系统具有较完备的操控功能及可靠的自然语言操控能力,对于提高采煤机智能化操控水平及生产效率具有较高应用价值。该论文有图54幅,表32个,参考文献95篇。
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