基于数字孪生的综采工作面工业虚拟服务系统

针对传统虚拟综采工作面数字化程度低、工艺规划周期长、装备运行状态监测困难等问题,设计了基于数字孪生的综采工作面生产系统。围绕综采工作面运行规律及特点,构建了物理综采工作面、虚拟综采工作面、综采虚拟软件服务系统和综采孪生数据系统,研究了系统间的数据交互流程和驱动优化方法。提出虚拟综采工作面元素模型的系统性构建方法,完成了多种类煤层及综采装备建模;基于综采虚拟软件服务系统对综采生产过程进行虚拟仿真,实现了采煤机截割路径规划和不同综采工艺的预演评价;利用相关传感器及软件技术实现了综采装备运行姿态在虚拟环境中的实时映射,在此基础上,建立了分布式局域网协同模型,借助一致性哈希算法实现了多装备监测任务的动态优化分配。经应用测试,该综采虚拟软件服务系统能有效为数字孪生和综采工作面的深度融合及终端装备的生产、规划、监测等问题提供服务。     

综采工作面"三机"联动控制系统设计及仿真验证

为进一步提升综采工作面生产的自动化,实现综采工作面的无人化运行,根据综采工作面的生产情况完成三机联动控制方案和工艺流程的设计,基于PLC控制器建立三机联动控制系统结构框图和控制软件,后通过仿真手段验证三机联动控制系统的功能,取得了理想结果.     

综采工作面三机虚拟仿真系统设计及关键技术研究

针对综采工作面逐渐向智能化方向发展,以实验室综采工作面三机为研究对象,在unity3d平台下通过脚本组件再现三机运动情况。在unity3d平台下建立综采工作面虚拟场景;运用面向对象的编程思想,详细介绍脚本组件控制采煤机、液压支架、刮板输送机各自的单机仿真以及综采工作面三机的智能协同运动;最后介绍了图形用户界面GUI(Graphical User Interface)的交互控制,通过监控面板实时显示了三机的运动情况及对部分动作的人工控制。本系统在测试过程中运行良好,达到了真实再现综采工作面三机实际工作情况,为以后实现智能生产提供数字化基础的目的。     

煤矿综采工作面喷雾降尘系统研究

为有效改善综采工作面井下工人劳动环境,提高生产安全性,设计煤矿综采工作面喷雾降尘控制系统。该系统包括喷雾主控制器、喷雾分控制器以及上位机监控系统,由CAN总线通信完成数据、控制指令的交互,其喷雾分控制器周期性采集的传感器数据并作为控制喷雾降尘系统的核心数据依据。经现场实际使用发现:该喷雾降尘控制系统能够有效降低综采工作面粉尘浓度,降尘率达40%以上,有效改善工人劳动环境,保障工人身心健康。     

综采工作面推移动力学模型与仿真分析

综采工作面自动调直控制策略亟需通过试验验证,为克服煤矿现场开展试验的复杂性和煤层截割不可重复的问题,提出了可模拟综采工作面推移过程的数学模型。综合考虑煤层倾角、综采装备结构尺寸与运行参数、落煤阻力以及顶底板作用力等因素建立了液压支架推溜移架力学模型。根据容腔节点法,建立了定量泵、电液换向阀、液控单向阀、溢流阀、液压缸等液压元件的数学模型,形成了液压支架推移液压系统模型。联合推溜移架力学模型、推移液压系统模型建立了综采工作面机液耦合仿真模型。仿真实验表明：由于推溜负载随推移距离的增加而逐渐增大,推溜负载的差异造成推移液压缸动作不同步,进而导致刮板输送机产生直线度误差。随截割循环次数的增加,误差的积累致使刮板输送机直线度误差逐渐增大。异常负载降低移架的同步性,导致液压支架出现对齐误差。综采工作面推移动力学模型为综采工作面推移控制策略验证和模拟实验提供了理论基础和测试平台。     

基于数字孪生的综采工作面生产系统设计与运行模式

为进一步深化数字开采在智能化无人开采和智慧矿山建设中的关键地位,形成稳定、可靠和具有实际应用指导意义的整体框架,提出一种基于数字孪生的综采工作面生产系统设计与运行模式。在综采设计与监控服务系统的驱动下,实现生产要素管理配置、生产过程预仿真与实时监控等在物理综采工作面、虚拟综采工作面、综采设计与监控服务系统的迭代运行,实现全要素、全流程、全数据的集成和融合,达到生产系统最优配置和装备协同安全高效开采的目的。对3个阶段的技术构架和关键技术进行了详细描述。以一个原型系统为例进行分析,可依次完成综采装备与煤层的数字化设计、虚拟仿真开采模拟与实时运行数据驱动的虚拟监测监控,为智能化无人化开采提供了核心技术和平台依托。     

浅析矿山综采自动化工作面建设

矿山综采自动化工作面建设的核心是智能综采集控系统,主要包括智能割煤控制、液压支架电液控制、三机集中控制、泵站集中控制及辅助系统构成,可实现工作面无人跟机作业。对于提高煤矿综采自动化水平,改善煤矿开采安全条件,降低工人工作强度,提高生产效率有积极促进意义。     

综采工作面智能监控系统研究

为提高综采工作面管理水平并为后续智能化开采创造良好条件,以山西某矿11503综采工作面为工程背景,提出一种综采工作面智能监控系统.经实际应用表明,采面构建的智能监控系统可提高对综采工作面环境以及设备参数的掌控能力,从而在一定程度上提升采面安全生产保障能力.     

综采面斜长变化成因分析及对策探讨

在综采工作面回采过程中,经常出现工作面斜长增长或缩短的现象,要求增加或减少支架、延长或缩短溜子,同时由于工作面斜长增加或缩短造成工作面出口不畅或两端头空顶区加大,对上隅角瓦斯管理极为不利.这不但增加了工人劳动强度、加大了管理难度,而且给综采面安全生产和保证煤炭产量带来很大影响.结合开采条件及采煤实践分析了综采面斜长变化的原因,提出了相应的措施,对指导现场有积极的作用.     

井下8号煤2116自动化综采工作面技术

综采工作面实现电液控自动化,有利于提高资源回收率,降低工人劳动强度,提升工人安全系数,具有多种优势,值得推广。现代化的采煤工作面在地面和井下都能实现信息共享,能实现工作面自动化集中控制,达到了采煤自动化的如期效果。     

基于Unity 3D的液压支架运动仿真系统研究

液压支架是煤矿综采工作面的关键支护设备,对安全生产的影响重大.近年来,随着虚拟现实技术的快速发展,液压支架的虚拟仿真得到了广阔的应用.论文利用Pro/E、3ds Max、Unity 3D以及面向对象的编程技术,可以实现液压支架的整体三维建模和运动仿真.     

VP技术在煤矿综采工作面设备配套中的应用

分析了目前煤矿综采工作面设备的使用情况,总结了综采工作面设备配套中存在的问题。在介绍VP技术的基础上,阐述了煤矿综采工作面设备配套VP系统的系统结构、各子系统的功能以及系统的实现方式。     

煤矿液压支架电液控制系统的研究

液压支架电液控制系统是实现煤矿综采工作面自动化控制及自动化生产管理的必要手段。本文根据煤矿综采工作面的开采要求,将现有的手工操作改为自动控制、程序化操作。结果表明：所设计的支架控制系统加快了移动速度,提高了支架操作的灵活性,实现了支架远程控制及综采工作面少人或无人操作,为煤炭的高效安全开采奠定了基础。     

基于PLC的液压支架控制系统应用研究

针对薄煤层采煤效率低,煤炭资源严重浪费的问题,并结合中厚煤层开采方法,提出一种十分有效的技术方法.以高可靠性的PLC控制器作为液压支架电液控制系统的控制核心,以CAN总线作为通讯方式,实现液压支架的本架、邻架、隔架控制等.经过反复验证调试证明,以PLC为控制核心的支架控制系统能够可靠的完成支架以及支架之间的基本动作,能够提高工作面推进速度,提高薄煤层工作面的生产效率,提高工作人员的生命安全保障,实现安全可靠生产,以及提高薄煤层综采工作面智能化水平.     

基于 VR 场景的综放工作面仿真系统设计研究

针对现阶段井下综放工作面工艺流程及生产过程中设备姿态、动作的可视化程度低,实时监测井下工作面生产状态能力不足的缺点,结合综放工作面的实际运行环境与应用场景,构建基于 VR 场景的综放工作面仿真系统.提出系统的建设构想与目标,其关键性技术主要有综放设备及生产环境数字化三维建模、综放设备多体动力学仿真和井下生产过程物理引擎优化等.采用 ３DS MAX 软件构建系统三维模型,同时构建基于多体动力学的综放设备仿真模型,并对场景三维模型、三维模型的展现以及系统 VR 场景进行优化.系统在王家岭煤矿某工作面进行了实践应用.研究及应用结果表明,该系统实现了煤矿综放工作面工艺流程和设备运行状态的实时监测监控及可视化呈现,为煤矿的安全生产提供了可靠保障.     

综采设备配套选型专家系统研究

根据专家系统理论,结合计算机综合技术,构建了一个基于B/S模式的综采设备配套选型平台(PTXX_E-S),实现了对煤矿综采设备的全面数字化、智能化管理。     

PLC在液压支架控制系统中的应用

针对薄煤层综采工作面采煤效率低,投入产出比例高等不利因素,在结合中厚煤层开采方法的基础上,提出一种有效的理论方法.以可靠性更高的PLC为控制核心的液压支架电液控制系统,采用CAN总线进行通讯,可以将液压支架的升降柱、推拉刮板运输机、喷雾等动作由原来的人工手动操作改为电液自动控制、程序化操作.经过实验室测试,该系统能够可靠完成支架的基本动作.能够与高效采煤机相匹配,提高工作面推进速度,提高薄煤层工作面的生产效率,改善工作面生产条件,达到安全可靠生产的目的,从而实现薄煤层综采工作面从机械化到智能化的过渡.     

寺河矿增大采高后支架工作阻力的分析

采煤工作面液压支架支护强度的确定是综采工作面岩层控制的研究重点之一,用3种方法对寺河矿3#煤层采高7m时大采高支架所需的工作阻力进行了分析计算,得出了液压支架的工作阻力数值。     

基于B／S模式的滚筒采煤机可靠性管理系统开发

滚筒采煤机是现代综采工作面的核心设备,其失效率和可靠性对整个采煤作业有决定性的影响。从采煤机的组成结构出发,对其结构进行了一系列较简单的可靠性分析,并基于此寻求用专家系统的方式解决其可靠性问题,达到快速、准确、非专家亦可操作的目的。