工程科學學報

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期刊信息

月刊，1955年創刊

ISSN 2095-9389

CN 10-1297/TF

主管單位：教育部

主辦單位：北京科技大學

編　　輯：《工程科學學報》編輯部

出　　版：科學出版社

主任委員：楊仁樹

副主任委員(主編)：吳愛祥

地　　址：北京市海淀區學院路30號

電　　話：(010)62333436

傳　　真：(010)62333436

郵發代碼：82-303

國內發行：北京報刊發行局

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單　　價：40元/期，全年480元

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2023年第45卷第8期

欄目

專欄：新型浮選藥劑設計及應用
礦業工程
材料科學與工程
控制科學與工程

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專欄：新型浮選藥劑設計及應用

甲基取代基對陽離子捕收劑浮選性能的影響

王本英, 劉文剛, 徐新陽, 劉文寶

2023, 45(8): 1247-1253. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2022.07.10.001

[摘要](403)

[HTML全文] (152)

[PDF 1307KB](97) [施引文獻] ()

摘要:
浮選藥劑的結構對其性能具有重要影響，向現有藥劑中引入適宜的取代基，基于取代基效應實現藥劑浮選性能的改變，已成為高性能浮選藥劑開發的重要手段。為明確甲基對陽離子捕收劑浮選性能的影響，以十二胺（DDA）、N—十二烷基甲胺（MDA）、N,N—十二烷基二甲基叔胺（DMDA）、十二烷基三甲基氯化銨（DTAC）為樣本，通過浮選試驗考察了甲基取代基引入對藥劑捕收能力和浮選選擇性的影響規律，并基于藥劑靜電勢圖和極性基范德華體積的計算，明確了甲基對陽離子捕收劑浮選性能的影響機制。浮選試驗結果表明，隨著陽離子捕收劑中心原子中甲基的引入，石英和赤鐵礦單礦物的浮選回收率逐漸降低，但人工混合礦的分離指數升高。給電子基團甲基的引入，改變了陽離子捕收劑的電荷分布密度，促使中心原子上的電荷數增加，削弱了藥劑與礦物表面的靜電吸附強度，從而導致浮選回收率下降。同時，甲基引入后，陽離子捕收劑中極性基尺寸變大，從而增加了藥劑與礦物表面作用的空間位阻，增強了陽離子捕收劑的浮選選擇性。

硫氨酯捕收劑的制備及浮選性能

馬鑫, 曹占芳, 王帥, 黃小平, 鐘宏

2023, 45(8): 1254-1263. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2022.04.30.003

[摘要](347)

[HTML全文] (153)

[PDF 1712KB](56) [施引文獻] ()

摘要:
為解決硫氨酯捕收劑制備過程中副產品處理困難、存在污染等問題，設計了四種新工藝制備乙硫氨酯（IPETC），分別聯產對叔丁基芐基硫醇（BBSH）、芐基三硫代碳酸鹽（BTTC）、芐硫基乙基黃藥（SBEX）、二芐基二硫醚。在優化的合成工藝條件下，合成IPETC聯產BBSH，得到含IPETC和BBSH的復合捕收劑，其中IPETC的質量分數為51%，BBSH的質量分數為41%，IPETC和BBSH的收率達到95%；合成IPETC聯產BTTC，IPETC和BTTC的收率分別達到94%和95%，純度分別為91%和82%；合成IPETC聯產SBEX，IPETC的收率和純度分別達到89%和95%，SBEX的收率和純度分別為93%和91%；合成IPETC聯產二芐基二硫醚，IPETC的收率和純度分別達到93%和92%，二芐基二硫醚的收率和純度分別達到95%和94%。考察了制備的復合捕收劑（IPETC與BBSH）對銅鉬礦的浮選性能，結果表明，復合捕收劑對銅鉬礦表現出良好的捕收性能。聯產的新型捕收劑SBEX、BTTC對黃銅礦的捕收力略強于異丁基黃藥，對黃鐵礦具有較好的選擇性，可替代異丁基黃藥浮選硫化銅礦。紅外光譜和X射線光電子能譜分析結果表明，SBEX、BTTC與黃銅礦作用時，捕收劑分子中的C=S和C—S與礦物表面的金屬Cu作用，生成捕收劑與銅的表面絡合物吸附在黃銅礦的表面。

O—正丁基—N—異丁基硫氨酯在黃銅礦表面的吸附熱力學和動力學

陳佳琪, 曹飛, 游佳琪, 余盛祿, 盧鼎新, 孫德四, 徐建平

2023, 45(8): 1264-1271. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2022.04.28.001

[摘要](391)

[HTML全文] (187)

[PDF 1088KB](82) [施引文獻] ()

摘要:
O—正丁基—N—異丁基硫氨酯（NBIB）是一種新型銅硫分離捕收劑。利用紫外?可見分光光度計進行吸附量測定，研究吸附溫度、pH值、時間和捕收劑濃度等對NBIB在黃銅礦表面吸附量的影響，并進行吸附熱力學和動力學研究。純礦物浮選實驗表明，NBIB對黃銅礦具有較強的捕收能力，且受pH影響很小。在溫度分別為288、298、308 K，pH值為6、9、12條件下，NBIB在黃銅礦表面的吸附量隨NBIB濃度的增加而增大，當平衡濃度達到0.5×10^?4 mol?L^?1，吸附量增加幅度變小。相同pH值時，吸附量隨溫度的升高而增加，推測NBIB捕收劑在黃銅礦表面的吸附為吸熱過程。pH值對吸附量影響不大。將吸附量數據進行Langmuir和Freundlich方程線性擬合，NBIB在黃銅礦表面的吸附過程更符合Langmuir單分子層吸附模型。熱力學計算結果表明，吸附的吉布斯自由能變（?G）均為負值，焓變（?H）和熵變（?S）均為正值，說明黃銅礦吸附NBIB的過程可能為自發進行的、熵驅動的、吸熱的化學吸附。吸附溫度從288 K到308 K，吸附量隨吸附時間和溫度的增加而增大，當吸附時間達到20 min之后，吸附量的增加趨勢變緩。動力學計算表明，二級反應速率方程的線性擬合結果更好，利用二級反應速率方程計算所得的平衡吸附量更接近于實驗平衡吸附量，推測NBIB在黃銅礦表面的吸附符合二級吸附動力學模型。

黃銅礦浮選體系晶態/無定形二氧化硅的流變特性與夾帶行為

王磊, 李孟樂, 鄒玉超, 廖寅飛, 馬子龍, 桂夏輝

2023, 45(8): 1272-1280. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2022.06.28.001

[摘要](283)

[HTML全文] (123)

[PDF 1986KB](72) [施引文獻] ()

摘要:
硅酸鹽類脈石夾帶是制約貧雜難選礦高效浮選分離的難題之一。借助分批浮選試驗、流變學測試、冷凍掃描電鏡測試、顆粒沉降試驗，探究了黃銅礦浮選體系晶態/無定形二氧化硅的流變特性與夾帶行為。結果顯示，隨著脈石中無定形二氧化硅含量的增加，礦漿表觀黏度呈指數型增大，黃銅礦回收率持續降低，脈石回收率先升高后降低。脈石回收率發生變化是脈石夾帶率、水回收率共同作用的結果：在黏度低增長區，脈石夾帶率上移對脈石回收率升高起主導作用，而在黏度中、高增長區，水回收率減少是脈石回收率由升轉降的主要原因。總脈石夾帶率和各粒級脈石夾帶率均隨無定形二氧化硅含量增加而升高，且各粒級脈石夾帶率呈現出明顯差異性，細粒脈石夾帶率增幅最大。冷凍掃描電鏡與沉降試驗表明，無定形二氧化硅與石英顆粒形成了聚集體結構，導致礦漿體系黏度增大，因而脈石顆粒沉降減緩、泡沫排液“洗滌”脈石作用弱化，單位泡沫水中的脈石質量增大，脈石夾帶率升高。

礦業工程

深部金屬礦開采關鍵理論技術進展與展望

王勇, 吳愛祥, 楊軍, 楊鋼鋒, 王珍岐, 李健

2023, 45(8): 1281-1292. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2022.11.12.004

[摘要](417)

[HTML全文] (134)

[PDF 1076KB](115) [施引文獻] ()

摘要:
深部巖體相比淺部巖體具有強流變性、強濕熱環境和強動力災害等差異，相關巖體力學理論和開采技術不再適用于深部金屬礦開采。因此本文對深部巖體力學、深部建井提升、綠色開采、智能開采這4個金屬礦深部開采的關鍵理論技術的研究現狀進行綜述，并針對性提出未來的研究重點。最后，基于現階段深部金屬礦開采的關鍵技術和理論的研究現狀以及存在的問題，提出了發展和完善極深部巖體力學理論、進行原位流態化開采技術研究和應用以及建設超大型深部智慧化無人礦山這3個方面的展望。隨著金屬礦開采深度不斷下降，亟需研究金屬礦深部開采相關理論技術，確保深部金屬礦產資源安全、高效、經濟、環保地進行開采。

分級細尾砂膠結充填體早期水化放熱及強度演化特性

寇云鵬, 郭沫川, 譚玉葉, 齊兆軍, 宋澤普, 宋衛東

2023, 45(8): 1293-1303. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2022.07.24.002

[摘要](430)

[HTML全文] (200)

[PDF 2413KB](59) [施引文獻] ()

摘要:
對分級細尾砂膠結充填體的早期水化反應及力學演化特性進行研究，對不同灰砂比充填體料漿進行水化放熱及電阻特性測試，并根據掃描電子顯微鏡對早期水化產物進行微觀形貌特征分析，最后在單軸壓縮力學試驗結果的基礎上，分析早期水化反應進程及產物對充填體強度演化的影響。研究表明，灰砂比越大，水化放熱速率及放熱量越大，生成水化產物越多，體積電阻率越大。同時水化反應速率直接決定了充填體自身強度形成的快慢，生成的Ca(OH)₂減小了料漿體積電阻率，加快充填體自身強度的增長；隨后生成的鈣礬石（Aft）導致顆粒間孔隙更加致密，抑制了離子的溶解，減緩放出熱量速率，從而阻礙了充填體強度的增長；當水化反應進行14 d基本結束后，充填材料凝結固化成為一個整體，強度基本穩定。充填體強度的變化呈現先迅速增加隨后增加趨勢逐漸減小直至穩定的趨勢，為礦山采用分級細尾砂進行井下采空區充填、控制深部采場溫度提供理論支撐及科學指導。

固廢基充填膠凝材料配比分步優化及其水化膠結機理

朱庚杰, 朱萬成, 齊兆軍, 侯晨

2023, 45(8): 1304-1315. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2022.06.24.001

[摘要](475)

[HTML全文] (153)

[PDF 4375KB](110) [施引文獻] ()

摘要:
充填體強度對安全高效采礦至關重要，而膠凝材料是獲得高強度充填體的關鍵。本文以工業固廢為原料，首先借助D-optimal設計方法通過建立強度回歸模型和因素影響分析得到礦渣激發劑最佳配比，然后通過礦渣摻量優化試驗獲得最佳礦渣摻量，進而獲得膠凝材料完整配比；并以水泥為參照，借助X射線衍射儀和掃描電鏡從水化產物和充填體微觀結構揭示充填體強度形成機制。結果表明：（1）激發劑各組分對礦渣敏感順序為：氫氧化鈉﹥熟石灰﹥脫硫石膏﹥硫酸鈉，且相互之間存在不同程度的交互作用；（2）在最佳質量配比（礦渣85.00%，熟石灰8.03%，硫酸鈉3.96%，脫硫石膏1.85%，氫氧化鈉1.16%）下，可獲得超過單一水泥3.5倍的早期(1~3 d)強度和2倍的后期(7~28 d)強度；（3）高強度充填體的形成主要與水化產物鈣礬石（AFt）和C–S–H有關，鈣礬石在早期快速成核與生長，形成有效物理填充作用是形成較高早期強度的主要原因，后期強度則得益于不斷累積的C–S–H的包裹黏結作用，使充填體結構進一步致密化。使用該固廢基膠凝材料有助于礦山安全采礦；工業固廢質量占比86.85%，協同解決了尾砂、礦渣、脫硫石膏等固廢；D-optimal設計方法可用于激發劑等多物料混合物的配比設計和因素作用分析。

基于微型塌落筒實驗的充填料漿屈服應力表征

王勇, 王林奇, 曹晨, 劉偉

2023, 45(8): 1316-1323. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2022.11.04.003

[摘要](258)

[HTML全文] (94)

[PDF 909KB](52) [施引文獻] ()

摘要:
充填料漿的管道輸送是充填采礦法的一個重要環節，而充填料漿的流變參數是評價充填料漿管輸特性的重要指標，目前主要采用流變儀進行測定，但礦山現場通常不具備流變實驗條件，主要通過塌落度實驗來評價充填料漿的流動性能。本文采用微型塌落筒進行不同質量分數、灰砂比的充填料漿塌落度實驗，建立微型塌落筒擴展度與屈服應力之間的解析模型，根據料漿停止流動后的形態得到簡化計算模型，基于簡化模型理論計算料漿的屈服應力，并將理論值與流變儀測試同等配比條件下得到的屈服應力實驗值進行對比分析，同時通過雙因素方差分析研究了不同質量分數、灰砂比對充填料漿擴展度的影響規律。結果表明，擴展度主要受質量分數的影響，灰砂比對其影響不顯著，充填料漿的屈服應力隨質量分數的增大而增大。在質量分數較低時，理論值與實驗值的相對誤差范圍較大，二者的相對誤差在25%以內，平均誤差為16.79%；隨著質量分數增大，誤差逐漸減小至15%以內，平均誤差為8.81%。綜合考慮質量分數的影響，提出基于質量分數的修正系數，修正后的屈服應力理論值與實驗值的相對誤差降至10%以內，平均誤差為3.54%。本研究微型塌落筒實驗較傳統塌落度實驗不僅節省實驗用料和勞動強度，還可有效表征料漿屈服應力，對于礦山充填料的流動性能評價具有實際指導意義。

超高流動性改性鎂渣基充填材料的性能

劉浪, 謝磊, 朱夢博, 阮仕山, 孫偉吉, 邵成成

2023, 45(8): 1324-1334. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2022.06.06.001

[摘要](324)

[HTML全文] (146)

[PDF 2098KB](61) [施引文獻] ()

摘要:
針對超遠距離輸送過程中，特殊管路布置等充填技術中堵管、爆管風險大，管道磨損嚴重等問題，采用改性鎂渣（MMS）和粉煤灰（FA）在不同配比下制備超高流動性新型膏體充填材料（UH-MFPB），探究其早期強度、流動性以及流變特性，并建立流動性和流變參數的相關關系。研究結果表明：（1）UH-MFPB樣品的單軸抗壓強度隨FA含量增加呈先增大后減小的趨勢。當FA質量分數為20%時，樣品的抗壓強度最大，養護28 d可達到6.759 MPa，后期強度持續增加；（2）新鮮UH-MFPB料漿的坍落度為25.6～29.2 cm，擴展度為61～93.1 cm，具有很好的流動性；（3）新鮮UH-MFPB料漿的流變特性符合Herschel?Bulkley模型，流變參數（屈服應力、塑性黏度和觸變性）隨FA含量的增大而減小，且FA質量分數達到20%時，料漿出現剪切增稠的現象；（4）新鮮UH-MFPB料漿的流動性和流變參數滿足二次多項式關系，呈現出負相關性。

材料科學與工程

中心偏析對FH40低溫鋼焊接組織性能的影響

柳志鵬, 謝振家, 羅登, 周文浩, 郭暉, 尚成嘉

2023, 45(8): 1335-1341. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2022.06.21.003

[摘要](384)

[HTML全文] (177)

[PDF 3423KB](65) [施引文獻] ()

摘要:
利用金相（OM）、掃描電子顯微鏡（SEM）、電子背散射衍射（EBSD）以及能譜（EDS）等手段研究了FH40低溫鋼焊接接頭顯微組織演變及其對低溫沖擊韌性的影響。結果表明，FH40低溫鋼母材具有優異的綜合力學性能，其屈服強度為420 MPa，抗拉強度為518 MPa，?60 ℃夏比沖擊功為162 J，而焊接接頭熔合線位置及熱影響區的低溫韌性急劇降低至16 J。顯微組織分析表明，低溫鋼母材為細小的多邊形鐵素體+珠光體組織，在心部位置珠光體組織呈帶狀分布。焊接熱影響區的顯微組織主要為針狀鐵素體，但是心部存在明顯的馬氏體帶。針狀鐵素體硬度為229.7 HV_0.05，比原來的多邊形鐵素體高約40 HV_0.05，而馬氏體的硬度為313.7 HV_0.05，較原來的多邊形鐵素體高約140 HV_0.05。EBSD結果顯示在馬氏體帶存在較高的內應力，這是造成焊接接頭低溫韌性急劇下降的主要原因。EDS表明，中心偏析導致熱軋低溫鋼母材形成C、Mn富集的珠光體帶，這些C、Mn富集的珠光體帶在焊接熱影響作用下重新奧氏體化，并在冷卻過程中轉變成硬質相馬氏體組織。

基于SE注意力機制的廢鋼分類評級方法

肖鵬程, 徐文廣, 張妍, 朱立光, 朱榮, 許云峰

2023, 45(8): 1342-1352. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2022.06.10.002

[摘要](402)

[HTML全文] (156)

[PDF 2115KB](79) [施引文獻] ()

摘要:
為了解決傳統人工方法對廢鋼分類評級人為因素干擾大且效率低下等問題，提出基于擠壓?激勵（Squeeze?Excitation，SE）注意力機制構建廢鋼分類評級的深度學習網絡模型，并對采集到的廢鋼卸載過程圖像進行模型訓練和驗證。首先，搭建物理尺寸比例為1∶3廢鋼質量查驗物理模型，采用高分辨率視覺傳感器模擬采集貨車卸載廢鋼作業場景下不同廢鋼的形貌特征；然后，對采集到的廢鋼圖像使用跨階段局部網絡進行特征提取，利用空間金字塔結構解決特征丟失問題，采用注意力機制關注通道間的相關性；最后，在包含7個標簽分類的兩個數據集進行模型訓練與驗證。實驗表明：該模型能夠有效地對不同級別的廢鋼進行自動評級判定，全類別準確率達到83.7%，全類別平均精度為88.8%，在準確性方面相比于傳統人工驗質方法具有顯著優勢，解決了廢鋼入庫過程中質量評價的公正性難題。

高鹽有機廢液焚燒爐用耐火材料研究現狀與展望

韓桂洪, 王智驍, 劉兵兵, 孫虎, 黃艷芳

2023, 45(8): 1353-1363. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2022.06.09.001

[摘要](527)

[HTML全文] (289)

[PDF 2770KB](87) [施引文獻] ()

摘要:
高溫焚燒法是處理化工高鹽廢液的有效途徑，具有處理徹底、二次污染小和適應性強等顯著優勢。然后高鹽有機廢液組成復雜，工況下高溫爐渣易侵蝕焚燒爐耐火材料，耐火爐襯的損毀給焚燒爐穩定運行造成巨大的安全隱患與經濟損失。本文介紹了高鹽有機廢液焚燒爐用耐火材料的類型及其侵蝕機理。根據有機廢液焚燒過程的特點，本文對焚燒爐用耐火材料的抗蝕提出了一些建議措施，可為延長耐火材料使用壽命提供理論與技術基礎。

輕質混凝土拼裝墻板填充鋼框架協同抗震性能試驗研究

李悅, 高崇銘, 宋波, 李曉潤, 劉楚涵

2023, 45(8): 1364-1375. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2022.04.26.001

[摘要](372)

[HTML全文] (132)

[PDF 5366KB](59) [施引文獻] ()

摘要:
為了研究墻板與鋼框架結構之間的協同抗震性能，對采用不同墻框連接節點的輕質混凝土拼裝墻板填充鋼框架進行了低周往復荷載試驗。通過對比試件的承載力、滯回性能、剛度、耗能以及延性性能，探討了輕質混凝土拼裝墻板及其整體性對結構抗震性能的影響。結果表明：填充墻板鋼框架結構的最終破壞形態以墻板擠壓開裂，框架梁柱端部翼緣屈曲為主；輕質混凝土拼裝墻板與鋼框架協同工作，有利于提高結構整體的承載力和變形能力，減輕鋼框架在平面內的屈曲破壞；與剛性節點相比，采用柔性節點連接墻板與鋼框架對結構的承載力、層間剛度和耗能能力更為有利；增強拼裝墻板的整體性，有助于提高結構整體剛度、變形和耗能能力。研究結果可為輕質混凝土拼裝墻板填充鋼框架結構的抗震設計提供參考。

控制科學與工程

工業網絡體系架構的演進、關鍵技術及未來展望

王健全, 馬彰超, 孫雷, 張超一, 李衛

2023, 45(8): 1376-1389. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2022.08.01.003

[摘要](203)

[HTML全文] (113)

[PDF 2386KB](51) [施引文獻] ()

摘要:
基于工業互聯網應具備的特征，結合現有工業互聯網總體現狀，分析總結傳統工業自動化封閉式五層架構存在的問題。首先，提出支持數據高效流轉的云、邊端新型工業網絡協同架構，架構的變革對現有技術提出挑戰，同時也為傳統自動化系統提供了新的機遇。其次，在總體架構的基礎上，提出適配新型工業網絡基礎架構的兩項關鍵技術。5G–時間敏感網絡（Time-sensitive networking, TSN）協同傳輸技術，包括5G–TSN異構網絡融合架構、網絡時鐘適配機制以及基于軟件定義網絡（Software defined network，SDN）的融合管控和資源調度三部分技術內容；基于確定性網絡的云化可編程邏輯控制器（Programmable logic controller，PLC）技術包括工業控制虛擬化和5G云化工業控制技術兩部分技術內容。基于此，提出自主設計面向實時運動控制的5G云化PLC與EtherCAT融合系統，以及面向實時運動控制的EtherCAT與TSN融合系統試驗平臺，并驗證了新型工業網絡架構的科學性和合理性。最后，對未來網絡、控制、計算一體化工業自動化系統中的高效性、可靠性和安全性之間的融合問題及潛在解決方案進行了探討。

數據驅動的文獻輔助管線鋼產線落錘撕裂韌性內稟特征關聯

商春磊, 王傳軍, 劉文月, 朱德鑫, 汪水澤, 董林碩, 吳桂林, 高軍恒, 趙海濤, 張朝磊, 吳宏輝

2023, 45(8): 1390-1399. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2022.12.19.001

[摘要](297)

[HTML全文] (119)

[PDF 2934KB](55) [施引文獻] ()

摘要:
管道運輸是當前長距離輸送石油、天然氣等能源最經濟的方式之一，具有優異的低溫韌性是保證管線鋼安全運輸的重要特征。落錘撕裂試驗（Drop weight tear testing，DWTT）是衡量管線鋼低溫韌性的最有效的方法。在目前的工作中，根據鋼廠提供的產線數據集和文獻收集的管線鋼數據集，建立了基于機器學習的DWTT剪切面積預測模型。基于純產線數據和文獻數據輔助的產線數據構造了兩種機器學習策略方案，測試了不同機器學習算法，效果最好的均是隨機森林模型，策略一的純產線數據模型的性能指標皮爾遜相關系數（PCC）為0.64，策略二的文獻數據輔助的產線數據模型的性能指標皮爾遜相關系數（PCC）為0.92，文獻數據的增加有效提高了DWTT剪切面積預測精度。機器學習技術為優化和預測DWTT剪切面積提供了一種新的思路。

面向邊緣智能的協同訓練研究進展

王睿, 王巖, 尹樸, 齊建鵬, 孫葉桃, 李倩, 張易達, 張梅奎

2023, 45(8): 1400-1416. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2022.09.26.004

[摘要](522)

[HTML全文] (278)

[PDF 1128KB](104) [施引文獻] ()

摘要:
隨著萬物互聯時代的快速到來，海量的數據資源在邊緣側產生，使得基于云計算的傳統分布式訓練面臨網絡負載大、能耗高、隱私安全等問題。在此背景下，邊緣智能應運而生。邊緣智能協同訓練作為關鍵環節，在邊緣側輔助或實現機器學習模型的分布式訓練，成為邊緣智能研究的一大熱點。然而，邊緣智能需要協調大量的邊緣節點進行機器模型的訓練，在邊緣場景中存在諸多挑戰。因此，通過充分調研現有邊緣智能協同訓練研究基礎，從整體架構和核心模塊兩方面總結現有的關鍵技術，圍繞邊緣智能協同訓練在設備異構、設備資源受限和網絡環境不穩定等邊緣場景下進行訓練的挑戰及解決方案；從邊緣智能協同訓練的整體架構和核心模塊兩大方面進行介紹與總結，關注邊緣設備之間的交互框架和大量邊緣設備協同訓練神經網絡模型參數更新問題。最后分析和總結了邊緣協同訓練存在的諸多挑戰和未來展望。

基于編碼器與NFC修正融合的帶式輸送機軌道式巡檢機器人定位方法

楊春雨, 胡建兵, 王國慶, 馬磊, 劉曉敏

2023, 45(8): 1417-1424. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2022.06.12.003

[摘要](445)

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摘要:
軌道式巡檢機器人的高精度定位技術是帶式輸送機智能化巡檢的重要研究方向之一，而礦用帶式輸送機距離超長，工作環境復雜，嚴重影響巡檢機器人的定位精度。針對目前的軌道式巡檢機器人定位技術在礦用帶式輸送機巡檢領域存在的問題，提出了基于編碼器和NFC雙傳感器修正融合的高精度定位方法。分析帶式輸送機軌道式巡檢機器人軌道與環境特性對編碼器系數的影響，提出軌道分段原則。利用機器人搭載的編碼器數據反饋特點，構建編碼器遞推定位方法。通過機器人運行的歷史數據，對編碼器系數進行分段分方向修正，并提出基于遞推最小二乘的編碼器系數修正方法，以提高編碼器對軌道環境的適應性。在此基礎上，根據機器人所在軌道分段的位置不同，在段端基于卡爾曼濾波算法實現編碼器和NFC數據融合，在段內利用分段分方向修正系數與編碼器信息進行遞推定位，實現軌道式巡檢機器人連續高精度的定位。針對所提方法搭建了實驗平臺并進行了實物測試，實驗結果表明，相較于編碼器定位、RFID定位和兩者融合定位三種傳統定位方式，基于編碼器和NFC的修正融合定位算法能夠有效提高軌道式巡檢機器人定位對軌道環境的適應性，同時提高軌道式巡檢機器人的定位精度。