综采工作面虚拟现实监控系统设计

针对目前综采工作面自动化生产过程中视频监控图像效果差的问题,设计了综采工作面虚拟现实监控系统,详细介绍了系统功能设计、结构组成及系统实现的关键技术。该系统采用虚拟现实技术构建出了高仿真度的虚拟矿井作业场景,实现了综采工作面生产设备实时状态信息的采集、传输、显示、预警以及反向控制等功能,满足了综采工作面自动化生产监控的需求。     

综掘成套装备协同联动控制系统设计

为了提高掘进工作面的工作效率,缓解采、掘速度严重失调的矛盾,设计了高效综掘成套装备。综掘成套装备的各设备间必须能信息共享、控制闭锁,以实现设备间的高效协同作业。研究了设备间无线通信的信息传递机理,以无线方式实现了掘进设备、支护设备、带式输送设备、带式转载设备之间的运输联动及行走联动,达到了多设备间动作协同控制的目的。综掘成套装备协同控制系统已应用于多个大型矿井的掘进工作面。应用结果表明,综掘成套装备协同联动控制效果良好,提高了巷道掘进速度,为实现掘进工作面控制的全自动化、无人化设计积累了宝贵的经验;对多设备间无线通信可靠性提出的高要求,推动了无线通信技术的进步。     

特殊地质条件下大采高工作面即时撤架方法探讨

将以往的提前掘撤架通道改为了末采直接做撤架通道，并通过分析大采高综采工作面的全过程矿压观测和撤架过程，总结了大采高工作面末采直接做撤架通道的施工方法和经验。     

煤矿智采工作面概念及系统架构研究

基于时间维度梳理了智能化采矿概念,提出智采工作面定义--一个在不同程度上无需人工干预而独立完成采煤作业的生产系统,指出智采工作面的基础是智能机器,其特征是自主感控,功能是独立作业,目的是无人化开采。明确了智采工作面应具有自主感知、自主决策、自主控制、自主协同、自主交互等5个智能要素。根据这些智能要素的水平差异,将智采工作面划分为初级、中级和高级,其发展与自动化、信息化、互联化工作面建设相衔接,是一个渐进提升的过程:预计到2025年左右,我国重点煤矿将实现初级智能化采煤作业;到2035年进入中级智能化,智采工作面具有自主感知、自主调控能力,在条件较好的一些煤矿基本实现无人化采煤作业;2045年左右,我国煤矿将建成高级智采工作面,实现工作面无人化开采。为此,构建了智采工作面评价指标体系,介绍了定性的蛛网图评价法和定量的层次分析评价法。为了提高智采工作面建设系统性,建立了智采工作面耦合关联模型,提出采煤工艺、设备和煤流的3个智能闭环,以提高采煤与煤层、支护与岩层、运输与割煤的自适应性;提出一个涵盖功能维、技术维和组织维的智采工作面体系架构,为智采工作面实现跨机群、跨平台的纵向和横向集成,形成协同与共治的智能开采生态提供模型化基础。     

掘进工作面本体模型研究

在深入分析掘进工作面生产模式的基础上,指出了构建掘进工作面本体模型是实现智能决策系统建设的重要步骤。通过分析井下安全生产的影响因素,得出了井下掘进工作面的工作人员、设备和周围环境之间的关系,并构建了掘进工作面安全生产的本体模型。以危险工作地点为例,简单验证了掘进工作面本体模型构建方法的有效性。     

基于电力载波的综掘工作面监测系统设计

针对传统的综掘工作面监测系统采用敷设专用电缆信道为主、无线通信方式为辅的通信方法存在维护难度大、通信距离和可靠性受限的问题,提出了一种基于电力载波的煤矿井下综掘工作面监测系统。该系统利用煤矿现有电力电缆进行通信,不需要敷设专用通信电缆,大大降低了系统成本,减少了因通信链路故障而导致的通信中断问题,实现了对综掘工作面的稳定、可靠监测。     

唐口煤矿综掘机智能远程控制技术

针对目前我国综掘机自动化及综掘工艺智能化方面的研究和应用已初见成效,但在智能化感知与远程控制技术上仍欠缺的问题,从唐口煤矿综掘工作面实际情况出发,综合利用综掘机自动定位控制、自动截割控制、远程自动控制等技术,研发了一种综掘机智能远程控制系统。采用全自动防爆全站仪配合多种传感器实现综掘机定位;对综掘机操作系统、电控系统、液压系统进行升级改造,实现综掘机定位数据分析、截割动作自动规划等;采用远距离传输协议,实现综掘机自动定位与一键截割远距离控制。应用表明,实施综掘机智能远程控制系统后,唐口煤矿实现了综掘工作面30～50m范围内无人作业,提高了安全生产水平;每班只需1名操作人员,达到了减员提效的目的。     

综采无人工作面的整体设计与实现方法的构想

综采工作面的无人化和少人化是解决煤矿安全的核心课题。文章指出应从综采系统的整体角度来思考自动化采煤问题,并将综采工作面的设备分为生产设备、辅助设备、工作面控制中心,指出了各种设备的控制要求;重点阐述了工作面控制中心的组成及各组成部分应具备的主要功能;介绍了综采无人工作面的组成,给出了综采无人工作面的系统架构及特点;最后认为综采无人工作面可实现四级监控、三级控制的预期效果。     

自动化综采工作面概念探讨

介绍了国内自动化综采工作面的技术现状,并将综采工作面的设备分为生产设备、辅助设备、测控系统;针对目前业内工作面名称混乱的情况,认为"自动化综采工作面"的命名比较恰当;提出了自动化综采工作面技术可划分为综采工作面局部自动化、综采工作面半自动化、综采工作面全自动化、综采工作面智能自动化4个等级并给出了具体特征;介绍了自动化综采工作面的发展途径,指出把自动化综采工作面看成是一台可以自动行走、自动割煤、自动支护、自动装煤、自动运煤的大型机器更符合实用要求。     

综采工作面全自动联合采煤机组的设计

为提高综采工作面的自动化水平和生产效率,提出了一种综采工作面全自动联合采煤机组的设计方案。该机组采用可视化计算机监控系统通过CAN总线控制组合开关、电牵引采煤机、液压支架、输送机、工作面沿线扩音电话及智能乳化液泵站等成套设备。实际应用表明,该机组实现了全套综采设备的远程、集中监控和管理功能。