煤矿安全生产监控与通信技术

从煤矿安全监控、煤矿井下人员位置监测、煤炭产量远程监测、全矿井移动通信、无人值守远程监控技术及系统等几个方面介绍了煤矿监控与通信技术现状。在此基础上展望了煤矿监控与通信技术的研究方向,即矿用物联网技术与系统,煤矿一体化通信技术与系统,无人工作面遥控和煤岩分界识别技术与系统,煤矿井下人员精确定位技术与系统,基于煤矿安全监控系统的瓦斯、火灾、冲击地压等煤矿重大灾害预警技术与系统,基于3D GIS的煤矿安全生产管理信息系统,煤矿井下生命探测技术与装备,本质安全无线通信与光纤通信技术,传感器无盲区布置方法,煤矿井下救灾机器人等。     

基于5G网络的大型煤矿瓦斯管理技术发展趋势北大核心

大型煤矿实现瓦斯管理的无人化、智能化、智慧化是矿山生产技术发展的趋势,也是国家的能源战略决策部署要求。传统煤矿瓦斯检查管理方式存在假检、漏检、纸质材料保存困难、救援不力等诸多弊端,煤矿企业需借助科技的力量进行管理升级。5G网络技术的数据传输速率、网络容量等各大优势与大型煤矿瓦斯管理实现无人化、智能化的要求均无缝对接。探讨了未来大型煤矿瓦斯管理将会经历5G+人工+传感器,5G+机器人,5G+物物互联、智能交互3个发展阶段。5G+人工+传感器阶段的智能终端可对巷道进行精准场景定位并根据场景要求智能检测各项参数,5G+机器人阶段研发的仿生机器人将使传统的瓦检员、测风员、测尘员、监测工等“一通三防”各工种工作人员退出煤矿安全生产的历史舞台,5G+物物互联、智能交互阶段万物皆是瓦斯管理参与者,矿山“智慧大脑”会通过虚拟现实等技术手段对瓦斯异常情况采取措施,最终实现矿井瓦斯智慧管理。     

矿用智能巡检机器人设计

为保证生产顺利进行和保障工作人员的安全,需对矿井设备以及矿井的工作环境进行实时巡检。而传统的人工巡检劳动强度大、危险系数较高、巡检过程困难、不适用于现在煤矿的巡检要求,因此研发了一种矿用智能巡检机器人。针对矿井特殊的工作环境,从机器人的移动性能、视觉定位与导航技术、图像识别技术、井下通信等方面详细地阐述了矿用智能巡检机器人所要解决的关键技术,为机器人的研发提供参考。     

浅析矿用压差检测仪智能电路设计

矿用压差检测仪智能电路设计可支持多种压差传感器使用,具有连续检测、数字显示、频率信号输出等功能,与煤矿监测监控系统配套工作,可以有效地用于瓦斯抽放管道、矿井通风等场所的气体压差测量。     

矿用本安型无线通信、精确定位及智能广播一体化系统关键技术研究与应用

基于LTE通讯技术、TOF定位技术、分布式MIMO技术和智能网关等技术,首次提出矿用4G无线通信、精确定位和智能广播一体化设计方法,成功研制了覆盖全矿井的矿用4G无线通信、精确定位和智能广播一体化系统,定位精度小于3 m、具有紧急呼叫、应急广播等功能的矿井4G无线通信与定位、广播一体化系统,实现了全矿井移动通信、精确定位与智能广播有机融合和高速无线通信网络全覆盖。     

煤矿5G通信系统的安全性研究

为了确保5G技术在矿井的安全使用,促进煤矿移动通信的快速发展,探讨了矿井移动通信系统应用现状,研究了爆炸性环境的相关标准,分析了阈功率的计算方法,讨论了考虑天线叠加情况下与不考虑天线叠加情况下基站发射阈功率的计算过程,分析了电磁兼容评价标准和矿用5G系统安全性评估方法;并在发射阈功率参数、电磁兼容、核心网检验、系统组网方式判别、通信类别及制式检验、天线参数检验等方面提出了矿用5G产品安全性能的计算和测试方法,规范了矿用5G产品生产,保障了井下人员、资源设备安全。     

矿井救灾机器人

该文介绍了近年来我国煤矿生产中发生的安全事故和造成的人员伤亡情况,简要分析了煤矿救灾机器人的相关技术,并指出了未来矿井救灾机器人的发展前景和需要进一步解决的技术问题。这对于未来矿井救灾机器人更有效的应用于煤矿救灾有着重大的意义。     

煤矿5G智能化应用实践关键技术研究

基于山西新元煤矿5G技术智能化应用背景，通过剖析当前煤矿智能化对于4G与WiFi通信技术各项性能的发展需求，提出了煤矿5G智能化应用场景及设计内容；从智能化建设顶层设计体系出发，搭建矿用5G网络、部署组织架构，研究提出适用于井下精准协调控制、综采工作面设备智能监测与集中控制、系统运行状态回传和井下透明可视化巡检的技术方案，以实现井上井下协同作业、综采工作面智能化和机器人智能巡检。研究成果在新元煤矿31004和3411工作面进行应用，应用结果表明，技术方案的实施显著提高了煤矿经济效益，有助于推动实现煤矿井下少(无)人化作业。     

矿用智能遥控搬运拖拽机器人研发

介绍了矿用智能遥控搬运拖拽机器人相关理念及其在煤矿井下搬家中的应用,指出目前人工智能技术在矿山应用只是点状结合和浅度结合,有待实现与人工智能技术和矿山某个生产或管理系统层面的深度融合,矿用智能遥控搬运拖拽机器人未来将融合矿井智能通信、智能控制和智能计算技术,实现数字化矿山的计算、处理,实现矿山最高层次的智能控制及子系统的数据应用。     

电力监控及防越级跳闸系统技术研究

某矿供电系统自动化程度较低,为解决越级跳闸情况时有发生的问题,采用了KJ360矿用电网监控系统来监测矿井供电系统的运行,采用分布式智能速断防越级跳闸系统来提高高压防爆开关保护动作的准确性,解决矿井变电所的越级跳闸问题,保证煤矿供电系统的正常运行。     

煤矿救灾机器人研究现状及需要重点解决的技术问题

讨论了近年来我国煤矿生产中发生的安全事故和造成的人员伤亡情况,阐述了研发煤矿救灾机器人的重要性和紧迫性,综述了国内外矿井救灾机器人的研究现状,指出了煤矿救灾机器人的研究思路和需要解决的技术问题。     

基于分布式光纤的煤矿电力电缆测温系统的设计

煤矿井下的电力电缆运行中存在的故障难以检测和处理,而局部故障引起的温升可能会导致火灾。针对此问题,提出了运用分布式光纤温度传感器对矿井电力电缆进行实时监测,对分布式光纤传感器与传统传感器的性能进行了对比,介绍了分布式光纤传感系统在矿井的电力电缆温度监测系统的应用结构原理。     

矿井通信技术与系统

研究了矿井通信系统在煤矿安全生产调度、安全避险和应急救援方面的作用。提出了技术和装备要求:①煤矿必须装备矿用调度通信系统;调度电话应直接连接地面调度交换机(含安全栅),并由调度交换机远程供电;严禁调度电话由井下就地供电,或经有源中继器接调度交换机。②矿井地面变电所、地面通风机房、主副井绞车房、压风机房、井下主要水泵房、井下中央变电所、井底车场、运输调度室、采区变电所、上下山绞车房、水泵房、带式输送机集中控制硐室等主要机电设备硐室、采掘工作面、突出煤层采掘工作面附近、爆破时撤离人员集中地点、采区和水平最高点、井下避难硐室(或救生舱)必须设有直通地面调度室的调度电话。③积极推广应用矿井广播通信系统。④积极推广应用矿井移动通信系统。⑤煤矿井下带班领导、技术人员、区队长、班组长、瓦斯检查员、安全检查员、电钳工等流动作业人员,宜配备矿用移动电话。⑥救护队应装备矿井救灾通信系统。⑦严禁矿用IP电话通信系统和矿井移动通信系统替代矿用调度通信系统。     

半自主式煤矿救灾机器人的设计

煤矿发生灾难时,为了获得矿井环境信息并搜寻幸存者,设计了一种半自主式煤矿救灾机器人。它以ATmega128单片机为控制核心,利用放置无线中继模块的方法增大通信距离,采用多传感器信息融合技术及人工势场法实现精确导航和避障功能。在模拟试验中,机器人能按预定路线运动并传回传感器数据。     

智能零时限电流保护在井下防越级跳闸的应用

大型现代化煤矿井上下供电网络的发展存在差异,井下供电系统级数多,设备集中,并且不同厂家的设备灵敏度不同,发生短路时经常出现上级保护越级动作的情况,甚至造成矿井大面积停电事故。为解决这一问题,提出以光纤差动保护技术为基础,通过MPR304S矿用综合保护装置和KHL127型矿用隔爆型电流保护控制器配合智能零时限电流保护技术来实现防越级跳闸的方案。试验表明,该系统能够较好地解决煤矿井下越级跳闸的问题。     

煤矿救灾机器人超声波和惯性导航技术

针对煤矿救灾机器人导航系统的导航精度低的问题,结合煤矿井下非结构化环境的特点,提出一种适于煤矿井下灾后环境的超声波导航和惯性传感器的导航方法,并利用粒子滤波技术进行算法设计。结果表明,基于超声波和惯性传感器融合的导航性能满足煤矿救灾机器人的导航需求,算法的收敛速度很快,提高了煤矿救灾机器人的导航性能和应急抢险能力。     

KG4092型矿用压差传感器的研制

矿井压差测量在矿井通风和瓦斯防治工作中有着十分重要的意义，采用半导体压阻效应原理研制的ＫＧ４０９２型矿用压差传感器具有连续检测、数字显示、电信号输出等功能，与煤矿监测监控系统配套工作，可以有效地用于瓦斯抽放管道、矿井风机等场所的气体压差测量及正压、负压测量。     

沿空留巷充填体应力变化光栅监测系统及应用

针对沿空留巷支护过程中需对充填体进行大量程的应力监测,设计一种基于光纤光栅的大量程光纤光栅应力传感器和光纤在线监测系统,该监测系统由矿用光纤光栅解调仪、光纤光栅应力传感器及通信光缆等组成,采用双光栅温度补偿方法可有效减小温度漂移对监测精度的影响。利用该监测系统对东滩煤矿3203工作面沿空留巷砌体墙的应力变化情况进行了实时在线监测,结果表明,大量程光纤光栅应力传感器和光纤在线监测系统能够实时、准确监测沿空留巷支护过程中应力变化过程,这为进一步优化支撑结构,确定沿空留巷支护方案提供依据。     

矿用巡检机器人及其控制管理系统的设计研究

针对煤矿开采井下设备运行状态和环境各参数的监测问题,设计了一套用于煤矿井下工作过程的巡检机器人及其控制管理系统。给出了巡检机器人的整体设计方案和配套的控制管理系统的设计。利用该巡检机器人搭载的矿井环境检测传感器和视频相机可以定时定点进行矿井环境监测,有效提高了煤矿井下工作过程的安全度。     

矿用巡检机器人在煤矿中的应用

为确保矿井生产的安全,龙王沟矿井在主斜井带式输送机沿线装设矿用巡检机器人。该矿用巡检机器人是集机械、电子、计算机、移动通信和矿用防爆等技术于一体的多学科相互交叉、融合的系统。它能实现从带式输送机机头到机尾的全线范围内的移动巡检,连续采集、存储、传输现场的图像、声音、温度、烟雾等数据,通过对采集数据的分析,判断设备是否存在故障并找出故障位置,大大提高了检修效率并节省了人力。