近日，機(jī)械工程學(xué)院博士研究生董征以西安科技大學(xué)為第一單位的論文《Using a hybrid of the U-Net and multilayer perceptron models to automatically predict the geological strength index from tunnel face rock joint images》被國(guó)際老牌巖土力學(xué)權(quán)威期刊Rock Mechanics and Rock Engineering（RMRE）刊發(fā)。該論文的第一作者為我院博士研究生董征，通訊作者為張旭輝教授。

該研究聚焦于如何通過(guò)自動(dòng)化算法提升巷道掌子面巖石節(jié)理地質(zhì)強(qiáng)度指標(biāo)（GSI）預(yù)測(cè)的客觀性與效率這一核心研究問(wèn)題，通過(guò)改進(jìn)U-Net模型與多層感知器（MLP）結(jié)合的深度學(xué)習(xí)方法，結(jié)合實(shí)證分析與移動(dòng)應(yīng)用部署測(cè)試，深入剖析了巖石節(jié)理圖像語(yǔ)義分割、幾何參數(shù)計(jì)算及GSI預(yù)測(cè)的完整流程，有效解決了傳統(tǒng)GSI識(shí)別依賴人工經(jīng)驗(yàn)導(dǎo)致的客觀性不足、效率低下等痛點(diǎn)問(wèn)題，為巷道工程地質(zhì)條件表征與開(kāi)挖技術(shù)優(yōu)化相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展提供了極具價(jià)值的參考。文章從模型改進(jìn)到實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，再到工程應(yīng)用，對(duì)巷道工程巖石力學(xué)特性分析的理論與實(shí)踐發(fā)展具有重要的指導(dǎo)意義。

論文技術(shù)路線圖

近年來(lái)，張旭輝教授帶領(lǐng)陜西省煤礦機(jī)電設(shè)備智能檢測(cè)與控制重點(diǎn)科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)開(kāi)拓創(chuàng)新，緊密圍繞煤礦機(jī)電裝備智能檢測(cè)與控制開(kāi)展基礎(chǔ)研究和應(yīng)用實(shí)踐，在煤礦井下精確定位與智能操控、采掘裝備智能監(jiān)測(cè)與遠(yuǎn)程控制、煤礦工作面巡檢機(jī)器人、智能鉆錨機(jī)器人，以及數(shù)字孿生驅(qū)動(dòng)的機(jī)電裝備設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)維和健康監(jiān)測(cè)方面取得了一系列成果。首創(chuàng)將數(shù)字孿生(DT)和虛擬現(xiàn)實(shí)(VR)引入采掘工作面設(shè)備群的虛擬遠(yuǎn)程智能控制系統(tǒng)，對(duì)“視覺(jué)+”組合定位、“DT+VR”遠(yuǎn)程決策、“虛擬示教”記憶截割，以及“虛擬設(shè)備”碰撞預(yù)警等核心技術(shù)進(jìn)行深入研究，借助VR技術(shù)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜系統(tǒng)多維數(shù)據(jù)呈現(xiàn)，構(gòu)建了DT驅(qū)動(dòng)的采掘機(jī)器人群協(xié)同作業(yè)決策平臺(tái)，形成了“數(shù)字煤層、虛實(shí)同步、數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)、實(shí)時(shí)修正、虛擬碰撞、截割預(yù)測(cè)、人機(jī)協(xié)同”的采掘裝備遠(yuǎn)程控制技術(shù)體系，為破解采掘裝備遠(yuǎn)程控制難題提供了全新思路。相關(guān)成果已在陜西、山西、新疆等全國(guó)10余個(gè)智能掘進(jìn)工作面推廣應(yīng)用。團(tuán)隊(duì)參與《工業(yè)數(shù)字孿生系統(tǒng)評(píng)估》、《煤礦巷道掘進(jìn)機(jī)器人系統(tǒng)》《智能礦井掘進(jìn)工作面建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)》《陜西煤業(yè)智能礦井建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)》，以及國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)《IEEE P3147-Recommended Practice for Variant Design of Electronics Production Line》等10余項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)已發(fā)布，“煤礦虛擬工作面構(gòu)建與綜采設(shè)備操控技術(shù)研究及應(yīng)用（2018）”“煤礦井下掘進(jìn)裝備位姿測(cè)量與遠(yuǎn)程虛擬控制技術(shù)及應(yīng)用（2021）”等20余項(xiàng)成果獲得省部級(jí)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)勵(lì)。