[發明專利]一種礦山智能開采數字孿生多智能體協同控制方法

在審

• 申請號: 202211209148.7
• 申請日: 2022-09-30
• 公開（公告）號: CN115437257A
• 公開（公告）日: 2022-12-06
• 發明（設計）人: 張帆;王健豪
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學（北京）
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種礦山智能開采數字孿生多智能體協同控制方法，實施該方法的系統包括井上設備和井下設備。實施該系統的方法步驟為：(1)通過在Solidworks中建立礦山智能開采工作面采煤機和液壓支架的數字孿生體；(2)礦山液壓支架通過安裝在液壓支架的各類傳感器，將傳感信號通過工業以太網或5G無線網絡傳輸到數字孿生監控平臺；(3)數字孿生監控平臺采用多頭注意力機制算法對采煤機和液壓支架多智能體進行特征信息提??；(4)當每個智能體信息提取之后，再同其他智能體進行一個多頭注意力機制的信息交流，利用DQN訓練模式進行學習策略訓練；(5)各個傳感器數據傳輸到數字孿生監控平臺，通過已訓練好的模型策略進行匹配，從而矯正液壓支架動作。

技術領域

本發明涉及礦山智能化開采數字孿生技術，具體是涉及一種礦山智能開采數字孿生多智能體協同控制方法。

背景技術

礦山智能開采技術正向信息化、智能化和無人化方向發展。智能工作面協同控制技術是智能化礦山開采的關鍵技術之一。液壓支架作為智能開采工作面的“三機”之一，實現協同控制對煤炭智能化開采起著至關重要的作用。

目前，數字孿生技術已被應用于礦山智能化開采實際場景當中，其所建立的虛擬礦山與實體礦山通過交互映射、同步反饋和共生共智，可實現對礦山物理實體進行數字孿生建模、虛實交互和以虛控實。與此同時，針對礦山設備智能運維與故障診斷技術研究，目前已有學者將機器視覺、深度學習算法等人工智能技術應用于智能化礦山的設備健康管理領域，其中在深度學習算法方面，主要采用卷積神經網絡、殘差網絡、LSTM等方法，但上述方法在礦山多目標檢測、跟蹤識別與協同控制方面尚存在一定局限，難以實現多目標跟蹤與多智能體協同控制。近年來，注意力機制在圖像和自然語言處理等領域中取得了重要突破，已被證明有益于提高深度學習模型的性能，對多目標檢測與識別方面具有很好魯棒性。

注意力機制算法基于人類視覺視網膜不同的部位具有不同程度的信息處理能力，即視覺敏銳度對目標識別與跟蹤機理，利用多頭注意力能夠平行地計算從輸入信息中選取多個信息，從而實現對多目標的檢測識別。多注意力意圖交流學習算法能夠表示多智能體意圖的網絡信息輸入,同時使用注意力機制,對意圖信息和交流信息進行處理，為多智能體協同控制技術提供有益的創新思路。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：針對上述存在的問題，提出一種礦山智能開采數字孿生多智能體協同控制方法，旨在實現礦山智能開采工作面多智能體的協同控制。

本發明的技術方案是：提出一種礦山智能開采數字孿生多智能體協同控制方法，實現該方法的系統包括井上設備和井下設備，所述井上設備通過光鏈路與所述井下設備進行通信。

所述井上設備包括工業互聯網服務器和數字孿生監控平臺。

所述井下設備包括采煤機、液壓支架和刮板輸送機。

所述井下設備物理實體通過礦山物聯網與所述井下設備的數字孿生體連接，實現信息的映射交互與反饋。

所述采煤機配置慣性導航系統和里程計，分別用于采集采煤機的姿態信息，包括俯仰角、橫滾角、航向角和定位信息。

所述液壓支架的推移千斤配置行程傳感器，用于液壓支架的推移位置監測。

所述液壓支架的頂梁配置礦用本安型高度傳感器，用于測量采煤工作面的高度。

所述液壓支架的立柱底腔配置壓力傳感器，用于監測頂梁壓力和頂板壓力。

所述井下設備配置深度視覺測量RGB-D相機，用于獲取礦山智能開采工作面采煤機、液壓支架和刮板輸送機的三維空間位姿信息。

所述液壓支架配置光電定位傳感器和無線射頻傳輸模塊，用于礦山智能開采工作面多智能體的定位識別與無線通信。