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综采工作面巡检机器人设计及应用 被引量：5
1
作者 鞠晨 曹宁宁 +1 位作者 王峰 宋国利 《煤矿机械》 2022年第8期203-205,共3页
介绍了煤矿机器人在煤矿少人化、无人化开采技术中的需求背景,提出了应用综采工作面巡检机器人代替巡视人员的技术思路,概括了巡检机器人的系统方案,并重点介绍了巡检机器人本体、无线通信平台以及柔性巡检轨道设计方案。通过在示范工... 介绍了煤矿机器人在煤矿少人化、无人化开采技术中的需求背景,提出了应用综采工作面巡检机器人代替巡视人员的技术思路,概括了巡检机器人的系统方案,并重点介绍了巡检机器人本体、无线通信平台以及柔性巡检轨道设计方案。通过在示范工作面开展技术应用,实现了依靠巡检机器人对工作面采场的多维度精准感知、监测,为煤矿智能化开采提供了重要技术支撑。 展开更多
关键词 巡检机器人 多维度感知 无线通信 柔性轨道
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基于数据融合的采煤机定位算法研究
2
作者 李九州 王春喜 付营军 《今日自动化》 2023年第7期126-128,共3页
采煤机的位置信息是决定液压支架系统自动跟机是否准确、及时的关键参数之一。为克服实际跟机过程中由传感器采集错误、通信数据丢失或积累误差导致的支架丢架、误动作等问题,提出了一种基于系统数据融合的跟机定位算法。该方法提高了... 采煤机的位置信息是决定液压支架系统自动跟机是否准确、及时的关键参数之一。为克服实际跟机过程中由传感器采集错误、通信数据丢失或积累误差导致的支架丢架、误动作等问题,提出了一种基于系统数据融合的跟机定位算法。该方法提高了工作面的跟机率,有效防止了误动作的发生。 展开更多
关键词 采煤机位置 定位算法 卡尔曼滤波 数据融合 煤矿智能化
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煤矿无人化智能开采系统理论与技术研发进展 被引量：62
3
作者 王国法 张良 +10 位作者 李首滨 李森 冯银辉 孟令宇 南柄飞 杜明 付振 李然 王峰 刘清 王丹丹 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第1期34-53,共20页
提出以矿井物联网和先进传感等通信方式为支撑环境,构建“感知、传输、决策、执行、运维、监管”六维度智能开采控制系统;基于此系统架构,提出无人化智能开采控制技术路线和系统方案;最后,对煤矿无人化智能开采系统的理论和技术研发最... 提出以矿井物联网和先进传感等通信方式为支撑环境,构建“感知、传输、决策、执行、运维、监管”六维度智能开采控制系统;基于此系统架构,提出无人化智能开采控制技术路线和系统方案;最后,对煤矿无人化智能开采系统的理论和技术研发最新进展进行了详细论述。利用双光谱热红外摄像及图像增强技术,解决综采工作面生产工况条件下的视觉监控透尘问题;提出多目视频帧图像融合和全景视频拼接技术,解决工作面大视角覆盖以及实时无死角视频监控问题;利用三维颜色查找法,解决增强算法在质量和实时性难以满足井下视觉测量任务的问题。工作面设备自适应控制进一步发展:构建精准三维地质模型,进行开采预测和模型动态修正,为智能开采提供精准地质保障;结合采煤机截割模板修正技术、工作面多源信息融合智能控制技术,规划采煤机割煤路线;利用新一代信息技术,实现高质量的视频传输,满足智能控制及感知设备的无线接入;利用远距离液压保障技术,在有限开采空间内减轻检修强度、增加安全性。在行业当前普遍采用的“工作面内自动控制+远程干预模式”的智能化开采技术基础上,提出了新一代无人化智能采煤控制技术方法,设计了“井上智能决策、井下自动执行、面内无人作业”的智能无人开采模式;提出聚焦“一网到底”的网络型控制系统、基于透明地质的采煤机自主规划割煤技术、云台摄像机自动跟机视频技术以及基于一体化操作座椅的地面远控平台等关键技术的研发,并应用于黄陵一矿627智能化工作面,实现工作面1人巡视,采煤机自主规划截割,地面2人远程辅助控制的常态化生产。 展开更多
关键词 无人化智能开采 机器视觉 设备自适应控制 开采工艺 技术路线 无人化智能开采实践
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新形势下我国能源高质量发展与能源安全 被引量：47
4
作者 王国法 刘合 +2 位作者 王丹丹 庞义辉 吴立新 《中国科学院院刊》 CSSCI CSCD 北大核心 2023年第1期23-37,共15页
能源安全是国家安全与稳定发展的基石,能源高质量发展是国家经济长期增长的基本保障。文章分析俄乌冲突、美国能源统治和我国能源消费增长刚性需求等复杂国内外形势影响,以及我国能源转型发展的不确定性,总结其对我国能源发展和能源安... 能源安全是国家安全与稳定发展的基石,能源高质量发展是国家经济长期增长的基本保障。文章分析俄乌冲突、美国能源统治和我国能源消费增长刚性需求等复杂国内外形势影响,以及我国能源转型发展的不确定性,总结其对我国能源发展和能源安全的战略要求;立足我国能源结构和资源禀赋,建立以化石能源为基础的自主可控、安全可靠的综合能源保障体系,发展多渠道能源开发和能源储备,制定支撑能源转型低碳发展的战略思路和技术路线;提出建立现代能源与矿业治理体系平台及拓扑图和构成:5G能源专网、能源与矿业大数据人工智能处理平台、区块链能源与矿业产业协作监管平台、省级和国家级监管中心,推进建立能源产业全方位安全观与现代能源矿业治理体系,为我国能源高质量发展和能源安全提供保障。 展开更多
关键词 能源安全 高质量发展 综合能源保障体系 全方位安全观 能源与矿业治理
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煤矿智能化及其技术装备发展 被引量：33
5
作者 王国法 孟令宇 《中国煤炭》 2023年第7期1-13,共13页
对煤矿智能化建设与技术创新相互促进的发展概况进行了综述,总结了煤矿智能化基础组成、系统6S特征要求、标准体系和智能矿山一体化解决方案。提出智能化煤矿分类分级建设任务与未来智能化煤矿主要技术突破方向;指出,应将矿井、矿区、... 对煤矿智能化建设与技术创新相互促进的发展概况进行了综述,总结了煤矿智能化基础组成、系统6S特征要求、标准体系和智能矿山一体化解决方案。提出智能化煤矿分类分级建设任务与未来智能化煤矿主要技术突破方向;指出,应将矿井、矿区、社区三大要素进行有机融合,构建多能融合的智慧生态系统。阐述了煤机智能装备在超大采高智能化综采综放、智能快速掘进、煤流运输、煤矿机器人、智能辅助运输方面的最新进展。认为煤机装备智能制造产业仍然面临基础薄弱、产业结构待完善、产业发展动力不足等问题;应加快高端智能装备研发,突破煤矿智能装备节能、轻量化和机器人关键技术,加快发展智能制造能力,促进煤机装备行业高质量发展。 展开更多
关键词 煤矿智能化 智能开采技术 煤机智能装备 智能制造 高质量发展
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智慧矿山系统工程及关键技术研究与实践 被引量：26
6
作者 王国法 庞义辉 +10 位作者 任怀伟 战凯 杜明 张勇 程健 杜毅博 张建中 巩师鑫 王丹丹 孟令宇 孟积渐 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期181-202,共22页
针对智慧矿山复杂巨系统建设过程中存在的问题,提出了智慧矿山建设的总体技术架构,并分别从智慧矿山系统模型构建、地下空间重构与模型动态更新、机器视觉测量技术、瓦斯环境射频防爆测试方法、矿山安全闭环管控体系、智慧矿山标准体系... 针对智慧矿山复杂巨系统建设过程中存在的问题,提出了智慧矿山建设的总体技术架构,并分别从智慧矿山系统模型构建、地下空间重构与模型动态更新、机器视觉测量技术、瓦斯环境射频防爆测试方法、矿山安全闭环管控体系、智慧矿山标准体系等方面进行了详细阐述。将智慧矿山分为信息感知支撑层、边缘计算层、云数据中心、多型网络、矿山智能生产管控平台、矿山智能生产系统、智慧矿山运维管理系统,构建了基于多系统深度融合的智慧矿山技术架构。基于智慧矿山知识图谱及信息抽取技术,构建了以数据创新为驱动、通信网络为基础、数据算力为核心的智慧矿山系统模型。构建了以机器视觉感知信息为主、其他感知信息为辅的矿山井下三维视觉空间模型,提出了矿山井下场景三维视觉与空间重建框架,实现了矿山井下三维空间重构与动态更新。开发了基于机器视觉技术的井下设备位姿与煤岩界面识别算法,实现了对井下综采装备群及煤岩分界面的同时空测量。探讨了井下瓦斯环境下现行防爆标准对5G基站功率的限制及存在的不足,设计开发了射频电磁能防爆专用试验装置,为提升井下5G基站功率阈值提供了方法借鉴。提出了融合灾害信息全面感知、防控方案自主决策、防控装备协同控制的矿井灾害闭环管控系统技术架构,实现井下灾害的超前预测预警与协同防控。构建了智能化煤矿标准体系框架,剖析了我国煤矿与金属矿山智能化建设典型案例,提出了智慧矿山建设发展趋势及建议。 展开更多
关键词 智慧矿山 系统工程 机器视觉 射频电磁能防爆 安全闭环管控 标准体系
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煤矿智能化创新团队建设与关键技术研发进展 被引量：29
7
作者 王国法 富佳兴 孟令宇 《工矿自动化》 北大核心 2022年第12期1-15,共15页
分析了我国煤矿智能化建设存在的突出技术短板,提出了智能化系统设计、信息基础设施、智能地质保障、智能采掘运、智能安全预测预警、智能供电及智能水务、智能洗选、智慧园区、智能化露天煤矿、智能建井、智能设备及机器人、应急救援... 分析了我国煤矿智能化建设存在的突出技术短板,提出了智能化系统设计、信息基础设施、智能地质保障、智能采掘运、智能安全预测预警、智能供电及智能水务、智能洗选、智慧园区、智能化露天煤矿、智能建井、智能设备及机器人、应急救援及监管监察等12个创新研发方向,组建了46个煤矿智能化优势创新团队,形成了煤矿智能化创新最强阵容。建立了创新链与产业链的目标协同、组织协同、知识协同和业务协同模式,依托136个省级以上实验平台,在煤矿智能化重要技术方向上率先取得一批创新成果,为我国煤矿智能化建设提供了技术支撑。提出了持续推进煤矿智能化建设、提高技术装备保障能力的9个重点突破方向:持续构建煤矿智能化支撑技术体系,加快构建煤矿智能化技术标准体系及建设效益评价体系,加快推进煤矿智能化“煤智云”研究应用,开发大采高放顶煤智能开采工艺成套装备,加强智能快速掘进技术及装备研发,开发高可靠性、高稳定性的矿用智能传感器,加快煤矿机器人集群关键技术研发,加快构建智能洗选成套装备及工艺包开发,强化露天煤矿智能化工艺先进成熟与核心装备稳定高可靠。 展开更多
关键词 煤矿智能化 智能设计 技术短板 创新研发方向 创新团队建设 协同模式 创新成果
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煤矿回采工作面智能地质保障技术进展与思考 被引量：22
8
作者 王国法 张建中 +6 位作者 薛国华 刘再斌 刘清 李梅 刘军锋 程健 张学亮 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2023年第2期12-26,共15页
煤矿地质保障技术是实现煤炭精准开采和绿色采矿的关键路径,针对智能开采需求和地质保障要求,分析了回采工作面地质保障主要面临的难题,包括基础理论研究薄弱、地质探测精度不足、建模精度无法满足工程应用、模型动态更新困难、缺乏基... 煤矿地质保障技术是实现煤炭精准开采和绿色采矿的关键路径,针对智能开采需求和地质保障要求,分析了回采工作面地质保障主要面临的难题,包括基础理论研究薄弱、地质探测精度不足、建模精度无法满足工程应用、模型动态更新困难、缺乏基于时空演变的智能回采全局路径最优决策手段等。根据面临的难题和技术现状,对陕西延安黄陵一矿和陕西神木榆家梁煤矿智能开采地质保障技术进行了探索实践。黄陵一矿以810综采工作面智能开采为目标,采用综合探测、数据融合等技术,构建工作面静态地质模型,利用地质雷达、惯性导航技术,动态修正工作面地质模型,通过对“透明工作面”高精度地质模型“CT切片”,获取采煤机关键截割曲线,与回采工艺、装备形成耦合协同、联动控制模式,实现基于三维空间感知和智能数据分析的规划截割,推动黄陵一矿810综采工作面实现智能无人化开采。榆家梁煤矿提出构建基于时空数据模型的智能自主割煤工作面无人化开采模式,融合多源异构地质数据建立智能开采工作面多属性地质数据库,构建基于绝对坐标的43101工作面高精度时空地质模型,并基于时态地理信息系统平台(4DGIS)进行三维地质模型可视化,实现地质模型的任意剖切,结合随采地质雷达获取煤厚、煤层顶底板和煤岩界面数据进行动态修正,实现基于高精度地质模型的采煤机自主截割。通过2个案例对面临的难题进行有益的探索,最后进行总结与展望,为企业高质量发展指明了技术方向。 展开更多
关键词 智能开采 地质保障 地质探测 地理信息系统 透明工作面 时空数据模型 多技术耦合
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综采工作面智能化开采技术发展现状及展望 被引量：17
9
作者 魏文艳 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2022年第S02期244-253,共10页
分析了国内外综采工作面智能开采技术发展过程及现状,分析总结了国内外智能化发展技术及装备发展过程,总结了我国综采智能化经历的4个实践应用阶段,认为:①国外从2000年开始着手研究自动化综采关键技术,致力于提高工作面设备的可靠性、... 分析了国内外综采工作面智能开采技术发展过程及现状,分析总结了国内外智能化发展技术及装备发展过程,总结了我国综采智能化经历的4个实践应用阶段,认为:①国外从2000年开始着手研究自动化综采关键技术,致力于提高工作面设备的可靠性、健康与安全功能,并取得了显著性的成果,建立了以自动化、信息化、数字化为基础的先进的智能化连续开采的新型生产模式。②美国、德国、澳大利亚等国开采技术发展仍处于领先位置,工作面设备可靠性得到了极大提升,部分单机设备可靠性达到98%以上,为无人化操作工作面奠定了基础,在2050年实现无人化矿山。③与国外相比,我国井工煤矿综采开采技术整体上经历了消化吸收国外技术与装备,依据我国煤层赋存条件进行开采技术与装备的创新与实践的发展过程,近10 a来,我国煤矿综采智能化围绕采煤装备智能化及开采工艺智能化取得了快速发展,从跟跑、并跑,实现了领跑。④针对我国煤层赋存条件多样、智能化建设基础存在较大差异的实际情况,建立了科学的智能化工作面分类、分级评价指标体系与评价方法。⑤我国智能化开采阶段的发展实践经历了可视化远程干预、工作面自动找直、智能化决策管控、机器人化及透明开采4个时期,智能化决策管控、机器人化及透明开采属于智能化中高级阶段,技术不够成熟,相关应用场景缺乏。⑥我国煤炭智能开采技术处于初级阶段,智能感知、智能决策和控制技术体系尚不完善,亟须在精准探测、全方位多维度感知、多系统融合、分析预测、自主决策、协同控制等智能控制技术上实现颠覆性创新。 展开更多
关键词 综采工作面 智能化 开采技术
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冲击地压煤层如何实现安全高效智能开采 被引量：11
10
作者 王国法 潘一山 +3 位作者 赵善坤 庞义辉 何勇华 魏文艳 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期1-14,共14页
冲击地压煤层如何实现安全高效智能开采是一项重大的产业技术难题,系统分析了我国冲击地压矿井分布特征、开采现状及冲击地压发展趋势,深入剖析了冲击地压矿井面临的主要开采难题。从区域地应力监测反演、矿井开拓布局优化、煤柱尺寸优... 冲击地压煤层如何实现安全高效智能开采是一项重大的产业技术难题,系统分析了我国冲击地压矿井分布特征、开采现状及冲击地压发展趋势,深入剖析了冲击地压矿井面临的主要开采难题。从区域地应力监测反演、矿井开拓布局优化、煤柱尺寸优化、井上下联合卸压、置换充填开采、高层位离层注浆等方面,全面阐述了冲击地压矿井全生命周期防控技术发展现状。针对巷道冲击地压防治难题,研发了冲击地压巷道全巷协同智能自适应抗冲击支护技术与装备,利用吸能防冲液压支架实现了正常状态对巷道围岩进行强支护、冲击过程迅速让位吸能的效果,结合支架智能运移装置、支架监测预警系统及全巷协同自适应抗冲击支护智能设计方法,构建了冲击地压巷道智能化吸能支护防控体系。分析了采煤工作面智能开采系统防冲原理,提出通过对围岩采动应力、覆岩断裂结构等进行监测分析,基于三维地质模型、大数据算法等对冲击地压发生位置、概率进行预测预警,并通过智能开采系统对液压支架的支护姿态与支护力、采煤机割煤速度等进行智能联动控制,实现采煤工作面智能开采与冲击地压智能防治。从采场应力与覆岩结构智能监测、冲击地压灾害数据库构建、冲击地压灾害分类预测预警等方面,分析了冲击地压智能防控技术的研发重点,提出了煤矿冲击地压监测预警系统组成及总体架构。从顶层设计、关键技术、智能精准解危与效果评价等方面提出了我国煤矿冲击地压煤层实现安全高效智能开采的技术路径与研发方向。 展开更多
关键词 冲击地压 采动应力 防冲技术 智能开采系统 吸能防冲液压支架 监测预警系统
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基于工业互联网的煤矿智能一体化管控平台 被引量：14
11
作者 李首滨 《智能矿山》 2022年第4期2-11,共10页
煤矿智能化是煤炭工业高质量发展的核心技术支撑,其主要目标是通过5G通信、工业互联网、大数据、人工智能等新一代信息技术与煤炭技术装备的深度融合创新,真正实现煤炭安全、绿色、高效和智能化开采与利用。为了保障煤炭工业高质量发展。
关键词 人工智能 煤炭安全 工业互联网 大数据 智能化开采 新一代信息技术 深度融合 煤炭工业
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综采巡检机器人关键技术研究 被引量：13
12
作者 张守祥 张学亮 +4 位作者 张磊 杨士军 刘帅 南柄飞 张代祥 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2022年第1期247-255,共9页
智能化综采工作面安装了大量固定传感器,但依然存在监控盲区和监控滞后的问题。引入巡检机器人技术,对综采工作面的全覆盖和实时监控,是智能化开采的必要技术手段。从国家宏观政策和智能开采技术2个层面,分析了智能开采对综采巡检机器... 智能化综采工作面安装了大量固定传感器,但依然存在监控盲区和监控滞后的问题。引入巡检机器人技术,对综采工作面的全覆盖和实时监控,是智能化开采的必要技术手段。从国家宏观政策和智能开采技术2个层面,分析了智能开采对综采巡检机器人的迫切需求,根据综采工作面巡检机器人的发展现状,总结了综采工作面应用机器人需要解决的柔性轨道、移动通信无缝漫游、远程控制和自主操作等技术难题。通过研究用于综采巡检机器人的跨式柔性轨道、行走控制、移动通信、移动精确定位、惯性导航、动态图像采集和控制采煤机调高等7项关键技术,提出了建立巡检机器人的感知理论技术装备体系、研究井下机器人动力供应技术、建立高性能的无缝漫游移动通信系统、开发超高清热成像和毫米波对综采生产时的三维实景呈现技术、研制集成视觉雷达和煤层探测的超前探测机载装置等5个重点研究方向。在薄煤层综采工作面进行了工业试验,研制的巡检机器人搭载三维激光雷达和惯性导航系统,沿采煤机电缆槽上铺设的轨道边行走边检测,达到了60 m/min的最大巡检速度,实现了双频WiFi零切换的无缝漫游高速通信,根据机载激光雷达扫描和惯性导航系统建立了综采工作面三维截割地质模型,进行了巡检模式下的智能割煤工艺试验,工作面直线度检测和找直偏差不超过150 mm,验证了巡检机器人能够为智能开采提供安全、高效的技术保障。 展开更多
关键词 综采工作面 巡检机器人 智能开采 柔性轨道 移动控制
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大采高综采工作面设备智能控制系统研究 被引量：13
13
作者 冯银辉 崔耀 +3 位作者 王旭峰 秦泽宇 王志强 毛自新 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2022年第9期192-199,共8页
随着智能综采设备技术的不断发展,单机设备的智能化程度不断提高,也面临着大采高设备间不能有效互联互通,严重影响协同效率的新问题,而在8 m以上大采高智能化集控技术上,目前仍是空白,没有可借鉴的成功经验。为保证大采高综采工作面生... 随着智能综采设备技术的不断发展,单机设备的智能化程度不断提高,也面临着大采高设备间不能有效互联互通,严重影响协同效率的新问题,而在8 m以上大采高智能化集控技术上,目前仍是空白,没有可借鉴的成功经验。为保证大采高综采工作面生产过程高产、高效、连续有序进行,研发了大采高综采工作面设备智能控制系统。该系统以Ethernet/IP实时工业以太网总线协议为基础,根据大采高综采设备的运行和通讯特点,构建了统一、高效的综采设备通讯协议标准,建立了统一的服务器、存储及数据接口标准,统一了单轨吊集中控制室、移变列车集中控制室和地面智能专家决策平台3个控制平台,实现整个工作面设备的监控与数据交互的功能,同时降低了平台操作的学习难度。采用两层控制模式,主从冗余控制方案,保证数据的稳定性和一致性,提高了系统整体的控制效率;根据综采设备工作和生产环境的特点,构建了综采设备联动控制模型,实现了采煤机联动控制、“三机”联动控制、支架、泵站联动控制,提高设备间协同效率;系统的集中控制与协同控制功能,可以实现大采高综采设备一键启停、协同作业;智能分析专家决策系统存储并分析工作面设备历史数据规律,同时引入专家经验规则,专家诊断知识库,构建了闭环决策,指导工作面生产。 展开更多
关键词 大采高 综采工作面 协同控制 故障预测 集控系统 智能控制
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煤矿智能安控技术体系与高质量发展对策 被引量：11
14
作者 王国法 巩师鑫 申凯 《矿业安全与环保》 CAS 北大核心 2023年第5期1-8,共8页
概述了我国煤炭生产安全保障技术发展成效,总结了目前煤矿生产安全及灾害防治面临的挑战,对煤矿灾害智能化防治发展需求进行了分析。详细介绍了AI视频监测、智能高精度传感及瓦斯、顶板、水灾智能防治等支撑灾害超前治理和源头管控的煤... 概述了我国煤炭生产安全保障技术发展成效,总结了目前煤矿生产安全及灾害防治面临的挑战,对煤矿灾害智能化防治发展需求进行了分析。详细介绍了AI视频监测、智能高精度传感及瓦斯、顶板、水灾智能防治等支撑灾害超前治理和源头管控的煤矿智能安控关键技术。阐述了基于现代能源与矿业治理体系的煤炭产业治理与安全保障体系标准建设思路与规划,并进一步提出终端类、平台应用类、信息传输类和公共类四大类建设内容。分别从建设理念、数字化生态、技术装备、产业链及生态环保等方面剖析了煤矿智能化发展过程中存在的问题并提出对策,助力煤矿智能化建设实现高质量发展。 展开更多
关键词 煤矿 安全管控 智能防治 高质量发展 对策
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煤矿智能化基础理论体系研究 被引量：10
15
作者 王国法 任怀伟 +11 位作者 马宏伟 马英 曹现刚 杜毅博 赵国瑞 巩师鑫 张德生 徐亚军 庞义辉 张潇 杜明 侯刚 《智能矿山》 2023年第2期2-8,共7页
研究背景、意义及主要内容研究背景及意义煤炭是我国主体能源,是国家能源安全的压舱石。2020年,国家能源局、国家矿山安全监察局等八部委联合印发了《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》,数字煤矿及智能化开采技术成为当前煤矿开采领... 研究背景、意义及主要内容研究背景及意义煤炭是我国主体能源,是国家能源安全的压舱石。2020年,国家能源局、国家矿山安全监察局等八部委联合印发了《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》,数字煤矿及智能化开采技术成为当前煤矿开采领域研究的热点问题。随着开采装备状态、安全监测监控等更广泛、更深入的信息不断融入,形成了一系列信息化、数字化矿山模型与技术. 展开更多
关键词 矿山安全监察局 基础理论体系 国家能源安全 安全监测监控 数字化矿山 智能化发展 智能化开采 数字煤矿
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智能煤矿建设一体化解决方案及关键技术与成套装备 被引量：11
16
作者 刘见中 张建中 +5 位作者 任怀伟 张小峰 黄曾华 陈晓晶 任世华 富佳兴 《智能矿山》 2022年第7期2-26,共25页
我国矿山资源开发规模位居世界第一,煤炭年产量40亿t左右,约占一次能源消费总量的60%。当前,世界形势错综复杂,能源安全面临严峻挑战,主要工业大国之间对战略性矿产资源的竞争不断加剧。受资源禀赋条件制约,今后很长一段时期我国能源消... 我国矿山资源开发规模位居世界第一,煤炭年产量40亿t左右,约占一次能源消费总量的60%。当前,世界形势错综复杂,能源安全面临严峻挑战,主要工业大国之间对战略性矿产资源的竞争不断加剧。受资源禀赋条件制约,今后很长一段时期我国能源消费仍需立足以煤为主的基本国情,煤炭仍将发挥能源兜底保障作用。 展开更多
关键词 工业大国 一体化解决方案 战略性矿产资源 资源禀赋条件 成套装备 煤矿建设 能源消费 能源安全
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基于探地雷达的工作面异常体精准探测技术 被引量：11
17
作者 王诚龙 刘万里 +3 位作者 张学亮 马修泽 徐健斌 李港 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第11期3198-3208,共11页
在井下采煤工作面回采进程中,及时掌握工作面煤层前方的异常情况,是煤矿安全、高效生产的保障。探地雷达是一种高效、无损伤探测方法,被广泛应用在矿井。针对探地雷达探测异常体响应的图像解译精度与成像精度取得了显著的成果,而如何用... 在井下采煤工作面回采进程中,及时掌握工作面煤层前方的异常情况,是煤矿安全、高效生产的保障。探地雷达是一种高效、无损伤探测方法,被广泛应用在矿井。针对探地雷达探测异常体响应的图像解译精度与成像精度取得了显著的成果,而如何用探地雷达去圈定地质异常体位置与空间分布范围是研究的热点问题。提出一种多剖面与线性插值融合的采煤工作面内部异常体精准探测新方法。主要研究思路:首先,通过时域有限差分算法(finite-difference time-domain,简称FDTD)对构建煤层空洞、断层的三维模型进行正演模拟,通过克希霍夫偏移处理大致圈定异常体的响应范围;其次,获取存在异常体响应的单道波数据的多剖面图,通过线性插值确定异常体的精确位置坐标与具体尺寸,引入面积评价标准来验证探测结果的相似度;最后使用LTD-2600型的探地雷达与900 MHz的屏蔽天线对构建的空洞物理模型进行现场试验,将获得空洞计算剖面与实际空洞尺寸进行对比验证;并在斜沟煤矿18201工作面开展应用,验证方法的有效性。实践证明,应用此方法对雷达剖面图进行分析,分析结果表明实测空间位置与实际空间位置的误差均在10%以下,可相对准确圈定工作面异常体的具体尺寸与空间分布范围。 展开更多
关键词 采煤工作面 探地雷达 超前探测 多剖面分析 Kirchhoff偏移
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综采工作面三机数字孪生及协同建模方法 被引量：8
18
作者 刘清 张龙 +1 位作者 李天越 杜鹏飞 《工矿自动化》 CSCD 北大核心 2023年第2期47-55,共9页
针对现有煤矿设备数字孪生建模方法主要侧重对单一设备进行建模,缺少三机耦合协同关系分析的问题,提出了综采工作面三机数字孪生及协同建模方法。采用智能体建模方法构建包含感知单元、控制单元和执行单元的采煤机、液压支架、刮板输送... 针对现有煤矿设备数字孪生建模方法主要侧重对单一设备进行建模,缺少三机耦合协同关系分析的问题,提出了综采工作面三机数字孪生及协同建模方法。采用智能体建模方法构建包含感知单元、控制单元和执行单元的采煤机、液压支架、刮板输送机智能体模型,依据三维建模流程构建对应的可视化模型,以智能体模型驱动三维模型运动,二者结合构成三机数字孪生模型;采用离散事件建模方法构建涵盖三机数字孪生模型交互过程的协同工艺模型,按照时序梳理三机开采工艺,形成三机协同工艺时序表。数字孪生模型用于描述综采三机的状态与行为,进行个体层面的仿真计算;协同工艺模型用于表征数字孪生模型之间的时序动作转换,实现对三机协同过程整体的推演。采煤机数字孪生模型的摇臂升降仿真实验结果表明,与真实设备测量数据对比,模型误差小,摇臂倾角平均误差为2.3°;液压支架数字孪生模型的连续升柱动作仿真实验结果表明,模型与真实设备的一致性好,与真实设备测量数据对比,角度平均误差为0.14°,行程平均误差为6.3 mm;结合煤矿实际生产日志对构建的三机协同模型进行虚实仿真实验,结果表明,所构建的综采工作面三机数字孪生模型与真实设备实现了相互映射,仿真结果与真实记录接近,三机协同模型可以较为准确地反映协同开采过程。综采工作面三机数字孪生及协同建模方法为综采设备及其协同关系的数字孪生建模提供了新思路。 展开更多
关键词 综采工作面 采煤机 液压支架 刮板输送机 数字孪生 智能体建模 离散事件建模
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综采工作面透明化开采模式及关键技术 被引量：9
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作者 原长锁 王峰 《工矿自动化》 北大核心 2022年第3期11-15,31,共6页
针对目前基于自适应工作面地质条件的智能开采技术无法满足实际工程应用要求的问题,提出了包括模型构建、待开采空间定位、截割控制决策与执行3个阶段的综采工作面透明化开采模式,即以煤层赋存勘探为基础,以工作面三维数字化模型为对象... 针对目前基于自适应工作面地质条件的智能开采技术无法满足实际工程应用要求的问题,提出了包括模型构建、待开采空间定位、截割控制决策与执行3个阶段的综采工作面透明化开采模式,即以煤层赋存勘探为基础,以工作面三维数字化模型为对象,通过剖切三维数字化模型、提取待开采煤层顶底板轨迹坐标,制定采煤机调高控制策略,最终采煤机依据截割轨迹参数进行调高控制,达到自主割煤目标;阐述了三维数字化模型建立、三维激光点云模型建立、模型剖切与截割规划、采煤机调高控制等综采工作面透明化开采关键技术。在国家能源集团神东煤炭集团公司榆家梁煤矿43102综采工作面开展了透明化开采模式及关键技术工程应用:构建工作面初始三维地质模型,沿煤层顶底板分界线完成钻孔勘测,实现对工作面煤层赋存情况的探测;获取的数据导入初始三维地质模型后,得到工作面三维数字化模型;在工作面回采过程中每天进行地质测绘,通过测绘数据实现三维数字化模型误差纠偏;构建采场实时三维激光点云模型,提取三维激光点云模型中煤壁、顶板交接处三维坐标数据集形成剖切线,利用剖切线对三维数字化模型进行剖切,获得下一割煤循环的顶底板轮廓曲线;通过分析煤层赋存变化情况制定截割规划,指导采煤机后续割煤循环过程中滚筒自主调高控制。应用结果表明,三维数字化模型误差小于±0.2 m,初步实现了采煤机依据工作面煤层赋存条件进行自主割煤。 展开更多
关键词 透明化开采 智能化开采 三维数字化模型 三维激光点云模型 模型剖切 采煤机截割规划 采煤机调高控制
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基于5G+云边端协同技术的采煤机智能调高调速控制系统设计与应用 被引量：8
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作者 崔耀 叶壮 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第6期205-216,共12页
当前采煤机控制系统难以应对井下工作面复杂工况,采煤机智能调高调速控制的实现面临三大技术难题:传统4G、WiFi等无线通信技术的数据通信能力不足、集中式云计算平台的数据处理协同性低、割煤控制需要较多的人工干预辅助。为促进采煤机... 当前采煤机控制系统难以应对井下工作面复杂工况,采煤机智能调高调速控制的实现面临三大技术难题:传统4G、WiFi等无线通信技术的数据通信能力不足、集中式云计算平台的数据处理协同性低、割煤控制需要较多的人工干预辅助。为促进采煤机以及整个综采工作面的智能化发展,从解决采煤机5G通信、云边端协同、智能调高调速控制等关键技术出发,研制了一种基于5G+云边端协同技术的采煤机智能调高调速控制系统,对系统采用的5G通信技术和云边端协同技术进行了详细阐述,对采煤机智能调高调速控制系统的硬件平台和通信网络进行了介绍。采煤机智能调高调速控制系统采用基于特征级融合和决策级互补的多模态融合煤岩分布识别模型,并且在煤岩分布识别技术的基础上通过“记忆割煤+煤岩分布识别干预”的采煤机智能调高调速控制策略进行截割控制。在神东保德煤矿81309工作面对该控制系统进行了为期2个月的应用测试。测试结果发现:采煤机实时通讯丢包率约为0.003%,采煤机到集控中心之间的端到端平均通信时延下降了75%,采煤机滚筒故障率下降了约42%,前部刮板输送机煤炭混矸率下降了42.9%,验证了该采煤机智能控制系统及硬件平台的实用性及可行性。该项工作提高了采煤机控制的智能化程度和可靠性水平,能够进行推广与应用,促进综采工作面的智能化发展。 展开更多
关键词 采煤机 5G 云边端协同 多模态融合 煤岩分布识别 智能综采 智能化煤矿
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