개선된 변압기를 기반으로 한 탄광 고체 되메움 작업 얼굴 감지 시스템의 데이터 유효성에 관한 연구

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 11092(2023) 이 기사 인용

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석탄 채굴에서 고체 되메움은 지지 구조를 형성하기 위해 덩어리를 고체 재료로 채워서 지상 및 상부 광산 지역의 안전을 보장하는 것을 의미합니다. 이 채굴 방법은 석탄 생산을 극대화하고 환경 요구 사항을 해결합니다. 그러나 기존 백필 마이닝에는 제한된 인식 변수, 독립적인 감지 장치, 불충분한 감지 데이터 및 데이터 격리와 같은 문제가 존재합니다. 이러한 문제는 되메우기 작업의 실시간 모니터링을 방해하고 지능형 프로세스 개발을 제한합니다. 본 논문에서는 이러한 과제를 해결하기 위해 견고한 되메우기 작업의 핵심 데이터를 위해 특별히 설계된 인식 네트워크 프레임워크를 제안합니다. 구체적으로, 되메움 과정에서 중요한 인식 객체를 분석하고, 탄광 되메움 사물인터넷(IoT)을 위한 인식 네트워크 및 기능적 프레임워크를 제안합니다. 이러한 프레임워크는 주요 인식 데이터를 통합 데이터 센터에 빠르게 집중시키는 것을 촉진합니다. 이어서, 본 논문에서는 이 프레임워크 내에서 견고한 되메우기 작업의 인식 시스템에서 데이터 유효성의 보장을 조사합니다. 구체적으로, 인식 네트워크의 급속한 데이터 집중으로 인해 발생할 수 있는 잠재적인 데이터 이상 현상을 고려합니다. 이 문제를 완화하기 위해 견고한 채우기 작업에서 인식 개체의 실제 상태를 반영하지 않는 데이터를 필터링하는 변환기 기반 이상 탐지 모델이 제안됩니다. 마지막으로 실험 설계 및 검증이 수행됩니다. 실험 결과는 제안된 이상 탐지 모델이 90%의 정확도를 달성하여 효과적인 탐지 능력을 나타냄을 보여준다. 또한 이 모델은 일반화 능력이 우수하므로 견고한 백필 인식 시스템에서 인식 개체가 증가하는 시나리오에서 데이터 유효성을 모니터링하는 데 적합합니다.

고체 되메우기 기술은 채굴 지역을 고체 재료로 채워 지지체를 형성하여 광산 표면과 상부 광산 지역을 확보하는 것을 말하며, 광산 지역의 지질 조건을 지지하고 안정화하기 위해 고안된 방법입니다. 고체 충진은 표면 침하를 줄이고 석탄 맥석이 환경에 미치는 영향을 줄이며 보다 안전하고 효율적인 채굴 환경을 조성하는 데 도움이 됩니다1. 효과적인 광산 폐기물 처리 및 녹색 채굴 기술입니다2. 세계 인구의 지속적인 증가와 산업화로 인해 에너지 수요도 증가하고 있습니다. 중요한 에너지 자원인 석탄은 세계 에너지 소비에서 중요한 위치를 차지하고 있습니다3. 중국 국가통계국의 데이터를 예로 들면, 2020년 중국의 조석탄 생산량은 27억6000만톤에 달해 총 1차 에너지 생산량의 67.6%를 차지했고, 석탄 소비량은 28억3000만톤에 달해 전체 1차 에너지 생산량의 56.8%를 차지했다. 에너지 소비4. 중장기적으로 석탄은 여전히 ​​중국 경제의 에너지 중추이며 국가 경제 발전에서 매우 중요한 역할을 하고 있습니다.

그러나 전통적인 석탄 채굴 방식은 토지 파괴, 수질 오염, 대기 오염6 등 일련의 환경 문제를 야기하는 경우가 많습니다6. 이러한 문제는 인간의 생활환경에 해를 끼칠 뿐만 아니라 석탄산업의 지속가능한 발전에도 어려움을 제기하고 있습니다. 중국의 "3지하"(건물, 철도, 수로 아래)에서 채굴되는 석탄의 양은 140억 톤이 넘고7, 채굴되는 "3지하" 석탄은 전체 석탄 채굴량의 약 7%만을 차지합니다. 깊은 석탄층의 영향으로 인해8 중국의 석탄 채굴은 주로 지하 채굴 방식을 사용합니다9. 석탄이 추출되면 원래 위치에 덩어리가 형성됩니다. 위에 있는 지층의 작용으로 Goaf의 상부 지층은 무너지고, 부서지고, 구부러지고 가라앉아 석탄 지붕 붕괴 및 지반 붕괴와 같은 암석 붕괴를 유발합니다10. 데이터 통계에 따르면 중국의 석탄 채굴로 인한 덩어리 붕괴로 인한 누적 경제적 손실은 500억 위안을 초과했으며 광산 지역의 1인당 덩어리 붕괴 면적도 1.8\(\hbox {hm}^2\)11을 초과합니다. .