煤矿灾害智能预警架构及关键技术研究

我国已初步实现对煤矿瓦斯、火灾、水害、顶板、粉尘五大灾害的监测报警或预警,但智能化水平较低,不具备自我分析和决策能力。在智慧矿山概念框架下,阐述了煤矿灾害智能预警的内涵,提出了灾害智能预警的感知数据精准化、预警模型智能化、预警防灾协同化、应急决策高效化4个方面的特征。设计了煤矿灾害智能预警总体架构：由感知控制层、传输层、存储分析层和应用层4个层级组成,可实现对各类灾害的智能预警和智能管控;采用统一标准、统一采集、统一存储、统一分析、统一展现的数据处理原则,实现灾害智能预警多源异构数据共享与深度挖掘利用,从而解决数据孤岛、数据烟囱等问题。基于煤矿灾害智能预警总体架构,设计了灾害智能预警业务流程,为灾害智能预警设计提供参考。总结了煤矿灾害智能预警关键技术,包括瓦斯、火灾、水害、顶板、粉尘精准监测预警技术和灾害融合智能预警技术,分析了各关键技术难点及发展方向。以青龙寺煤矿灾害智能预警平台为实例,展示了灾害智能预警技术在监测监控、灾害预警、应急救援、分级管控等方面的应用效果。提出应深入研究灾害精准感知技术及装备、多场耦合致灾机理、预警模型自学习自适应技术,以实现高级阶段的灾害智能化预警。     

深部冲击地压智能防控方法与发展路径

为了解决冲击地压威胁深部智能开采与防控人员安全问题,提出了深部冲击地压智能防控方法。基于基础静载荷诱发冲击地压启动的关键作用,指出深部冲击地压智能防控的理论基础是自动探测采掘空间内围岩基础静载荷,并实现智能化、精准化降低其集中程度,以提高后期获取增量静载荷、动载荷的门槛,从而达到冲击地压防控目的。提出了未来深部冲击地压智能防控研究发展路径:冲击地压灾害多源信息主动调度理论与方法,多源信息融合的防灾治灾方案专家库,高速交互智慧机器人与信息化装备,冲击地压灾害智能治理与复合灾害自适应技术,重大灾害防控效能自评价技术。     

智能矿工装备系统的研究

针对目前煤矿普遍存在井下人员无法全面了解周围环境状况、安检人员缺少技术支撑装备、管理人员无法全面了解安全生产状况、应急救灾时缺少移动指挥信息装备等问题,提出了一种智能矿工装备系统的总体设计方案,介绍了该系统中的多环境参数采集器、手持智能终端、智能主机、无线基站等主要设备的功能及设计要求;指出该系统的关键技术和设计难点为井下移动环境场多参数感知、井下人体生命体征感知、灾变情况下井下移动无线自组网技术、矿井多系统信息融合与交互以及装备功耗、体积和重量,并针对这些问题提出了相应的解决方案;阐述了该系统在矿井日常管理、井下安检及井下应急救援指挥中的应用模式。     

煤矿智能监测与预警技术研究现状与发展趋势

从物联网、大数据、云计算及人工智能方面综述了我国煤矿智能监测与预警技术的研究现状。针对煤矿智能监测技术的实际应用情况,指出了煤矿智能监测与预警存在井下煤矿监测设备前兆信息采集可靠性差、云端平台集成应用融合深度不够、数据库安全性较弱、人工智能技术在煤矿监测中的应用尚不成熟等问题。展望了煤矿智能监测与预警技术的发展趋势:煤矿智能监测系统应用石墨烯/氧化石墨烯光纤传感器可实现多源信息感知,提升前兆信息采集的可靠性;研究多技术深度交叉融合技术,以探究监测数据的深层价值;构建基于区块链技术的煤矿监测数据库,保证数据库不可篡改,且具有较好的读写性能;研发具备自适应和深度学习的煤矿智能安全监测预警系统,实现矿井自动监测、智能预警。     

智能化煤矿数据治理体系与关键问题研究

智能化煤矿数据治理是实现煤矿智能化建设高阶段发展目标的关键瓶颈,对于确保数据运营合规、保障数据质量、防控数据风险、提升数据价值具有重要意义,但目前缺乏完善的方法论体系指导智能化煤矿数据治理的理论研究和技术实践。针对该问题,从数据治理要素、治理机制、治理层次和治理过程4个维度构建智能化煤矿数据治理要素-机制-层次-过程参考模型,提供多维度融合的方法论视角和理论分析逻辑,达成对关键问题的认识。分析得出复杂系统理论、数据战略管理理论、协同创新理论、数字连续性理论、公共治理理论、信息生命周期理论、PDCA循环理论是智能化煤矿数据治理重要的理论基础。在智能化煤矿数据治理参考模型的指导下,基于相关理论基础,构建包括数据治理环境、驱动与保障因素、顶层设计、数据治理域、数据治理过程与能力5大组成部分的智能化煤矿数据治理体系框架。对标智能化煤矿数据治理体系框架,得出智能化煤矿数据治理尚需进一步突破数据价值运动规律揭示、元数据与数据字典构建、数据质量和数据安全体系管理规则设计、复杂巨系统数据耦合模型开发和数字智慧发生规律建模等5个方面的关键问题。     

基于Web的煤矿智能喷雾实时监控系统

针对目前煤矿上使用的喷雾系统存在的一些问题,提出了一种基于 Web 技术的煤矿智能喷雾井上实时监控系统设计方案,给出了系统组成、工作原理、主要功能及实现的关键技术。系统采用Web技术,可与煤矿其它系统有机集成。该系统不但能根据实时检测到的粉尘、烟雾、温度、瓦斯等情况实现自动喷雾,而且还可在地面实时监测井下的环境及工作状态,并且无须下井就能直接控制井下喷雾系统的运行。实际应用表明,该系统实现了井下环境监测、智能喷雾、地面实时监控的功能。     

基于大数据的分布式社会治理智能系统

近年来,推动社会治理的协同化、智能化,完善共建共治共享的社会治理制度,是国家的重要发展方向.数据作为一种生产要素,在社会治理中起着愈发关键的作用.如何实现多方海量数据的安全查询、协同管理、智能分析,是提升社会治理效果的关键问题.在新冠疫情防控等重大公共事件中,分布式社会治理面临着安全计算效率低、多方可信协同差、复杂任务决策难的三大挑战.针对以上挑战,基于安全多方计算、区块链技术与精准智能理论,提出了一种基于大数据的分布式社会治理智能系统.所提出的系统能够支撑社会治理的各类应用,为新时代社会治理水平的提升提供决策支撑.     

邢东矿充填开采智能化技术及工程实践

充填开采智能化符合煤矿绿色开采和智能开采的行业发展趋势及需求,但目前对充填开采智能化关键技术缺乏系统性研究和实际工程应用。针对该问题,以固体充填开采面智能化升级为核心,以充实率智能控制为首要目的,以建设智能充填矿井为目标,系统研究了充填开采智能化关键技术：煤基固废智能预处理及投放控制技术;结合矿床实时测控、排矸速度智能控制、混合分选控制的井下智能跳汰分选技术;基于多源煤基固废实时监测和精准反馈调控的多源煤基固废归集储运技术;集智能充填监测、流量智能控制、充填液压支架和工作面电液控于一体的固体智能充填开采技术。通过各充填开采智能化关键技术的联动配合,邢东矿形成了以煤基固废预处理、煤矸井下分选、多源煤基固废储运及固体充填采煤为核心的智能充填矿井。工程实践结果表明：应用充填开采智能化技术后,智能充填工作面能力大幅度提高,工作面产量由月产3.6万t增加至月产7.2万t,每班人员减少8～10人,1个循环作业时间减少约2.5 h,效率提高约50%,全面解决了煤基固废排放问题。     

电信网络诈骗治安防控机制检视与治理路径优化

电信网络诈骗治理方针已由以往的"以打开路"变为如今的"以防为先".当前,电信网络诈骗治安防控机制中存在宣传工作缺乏精准性、协同机制尚未投入实体化运行、治理技术与机制的耦合度不足等问题.应从电信网络诈骗预防-控制-处置-重建四个阶段完善防控机制,建立精准化、常态化宣传防范机制,推动技术反制与立足基层的劝阻止付机制结合,转...     

井下机械设备标号识别系统的设计

根据煤矿井下的特性和监测的需要,设计了一种井下机械设备标号识别系统,着重介绍了标号图象的处理与识别技术。应用该标号图象处理与识别技术的井下机械设备标号识别系统能够解决井下照明度低、粉尘多等问题,达到了正确识别井下运煤车标号的目的。     

煤矿井下无轨胶轮车运输动态智能监测报警仪设计

介绍了"煤矿井下无轨胶轮车运输动态智能监测报警仪"的技术设计,重点探讨了其主要技术与功能,阐述了具有独立实时工作设备的组成及应用。该设备的研制,采用独特的声、光、电、机融合技术,用于防止煤矿井下"运行机车"相互追尾,开辟了煤矿井下无轨胶轮车稳定、可靠、高效运行、运输的特点,保障了胶轮车运输大动脉的安全,具有良好的推广应用价值。     

矿井无人驾驶环境感知技术研究现状及展望

矿井辅助运输系统是煤矿企业运输人员和重要物料、装备的必备系统,实现矿井无人驾驶是提高运输效率、保障运输安全的必然要求,也是落实国家煤矿智能化建设部署的必由之路。矿井无人驾驶依赖于准确实时的环境感知,即利用激光雷达、毫米波雷达等车载感知器件和车联网支持下的协同感知,实现车辆局部甚至矿井全局的精确详尽感知。对矿井无人驾驶环境感知技术的研究现状进行了系统梳理,指出巷道特殊环境使得矿井车载感知设备的性能都将出现不同程度的下降,并对各种车载感知设备的优劣进行了总结归纳;详细阐述了矿井无人驾驶环境感知的关键技术,包括基于可见光图像或激光点云的单传感器障碍物识别方法,多传感器融合感知的分类及可见光图像+激光点云、可见光图像+毫米波点云、可见光图像+激光点云+毫米波点云、4D毫米波雷达+其他感知器件等多传感器融合方式,智能网联协同感知的实现方式、数据处理方法及其对无人驾驶的促进作用,井下巷道交通标志检测与识别方法,井下无轨胶轮车和有轨机车的巷道可行驶区域分割方法等;对矿井无人驾驶环境感知技术的发展方向进行了展望,建议提高矿井多传感器融合性能、研究矿井自适应感知算法并突破矿井智能网联协同感知技术。     

5G技术在煤矿智能化建设的应用

煤矿行业是我国重要的能源供给行业,是我国经济发展过程中不可或缺的重要构成,而煤炭开采是一项专业性强且风险因素高的工作,应用5G等新技术推进煤矿智能化建设已成为新时期煤矿行业实现长远稳健发展的重要途径。从煤矿智能化建设存在的问题出发,分析了煤矿智能化建设应用5G技术的必要性及可行性,从煤矿井下定位、虚拟交互、生产远程实时控制、远程协同运维、移动边缘计算、智能无轨辅助运输、井下安全巡检与防护等方面探讨了5G技术在煤矿智能化建设中的应用途径。     

煤矿井下胶轮车运输智能控制与管理探索

探讨了“煤矿井下胶轮车运输智能控制与管理探索”的主要技术构成与功能,阐述了具有的应用意义。该系统采用高科技技术,融合光、电、机及计算机技术,捋顺了井下杂乱无章的、复杂的交通秩序,构建了“智能矿山、数字化矿山”新型企业理念的井下胶轮车运输智能控制与管理,推动了煤矿井下无轨胶轮车运输的稳定、可靠、高效,保障了胶轮车运输大动脉的安全,实现了胶轮车井下控制智能化,井上管理智能化。     

综采工作面监控系统

目前国内煤矿井下综采工作面监控系统普遍存在着各监控子系统运行相对独立、通信实时性差,稳定性不高等诸多问题.因此,基于煤矿井下综采工作面的工艺流程,以实现井下主要生产设备工况的在线监测与控制、环境参数的采集与监测和故障处理为目的,通过建立西门子S7-300系列PLC的主控站与现场层的智能从站,研究设计了一套应用于煤矿井下的数字化综采工作面监控系统.经实际测试表明本系统稳定性好、可靠性高,对煤矿的安全高效生产具有不可替代的作用.     

点播影院治安风险及防控策略

点播影院作为传统影院新业态，市场需求逐年递增，行业规模持续扩大。但与此同时，各地灰色经营状态普遍存在，公共安全类风险、人身安全类风险、违背社会公序良俗类风险、涉恐犯罪风险交织叠加，传统的治理理念无法及时破除困境。在“共建共治共享”的社会治理体系建设浪潮下，多元协同治理理论与我国国情高度吻合，具有一定借鉴价值。因此，可将协同治理作为点播影院治安风险防控策略，通过树立共同价值目标、构建协同机制、发挥主体差异性治理作用、导入技术手段等方式，打造政府、行业协会、平台、公民等多主体参与，法律、技术等多手段结合的点播影院共治格局。     

数字孪生在煤矿电网中的应用研究

立足于数字孪生的基本概念和内涵,分析了数字孪生技术在煤矿电网中的应用优势：以同步实体运行状态、数字化模拟运行2种手段来辅助煤矿电网的运行管理,具有数据驱动、实时更新、同步反馈的特点。提出了由煤矿电网物理实体层、煤矿电网数字孪生模型层、用户管理服务层、数据交流层组成的煤矿电网数字孪生体系基本架构,从物理实体、数字孪生模型2个方面探索了煤矿电网数字孪生体系运行模式。介绍了建立煤矿电网数字孪生体系的关键技术：煤矿电网数字孪生模型构建、智能数据采集、基于5G的智能通信、数字孪生智能数据库、数字孪生设备智能管理平台。给出了数字孪生技术在煤矿电网中的具体应用场景,包括煤矿井下电气设备状态评估、煤矿电网故障定位和保护、煤矿电网智能监控、煤矿井下线路智能巡检。将数字孪生技术应用在煤矿电网中,对煤矿电网的状态和运行进行动态仿真建模,一方面可以满足当今规模庞大的煤矿电网相对地面电网更高的运行要求,保障煤矿生产安全性,另一方面可推进煤矿电网的智能化进程,实现数据资源高效合理利用。     

从煤矿机械化到自动化和智能化的发展与创新实践——纪念《工矿自动化》创刊50周年

回顾《工矿自动化》杂志推动和见证中国煤炭50年从煤矿机械化到自动化和智能化发展与创新实践的发展概况,阐述了煤矿自动化和智能化的创新历程。对煤矿信息基础设施、自动化及智能化装备和系统的研发与实践进行了分析。实现异构网络融合与统一承载是煤矿自动化、智能化的信息基础。在主干网+接入网异构网络不断成熟的基础上,有线通信传输速率已达10 Gibit/s以上,5G和WiFi6等无线通信技术得到广泛应用,为煤矿智能化建设提供了可靠的通信平台;将有线通信、无线通信、IP广播、人员位置监测系统、视频监控系统融合,构建多网融合通信系统,实现了融合承载网络与统一位置服务。煤矿自动化、智能化装备发展迅速,采煤工作面在实现工作面采煤机记忆截割、液压支架自动跟机移架等技术的基础上,探索基于透明地质的工作面自适应截割技术、自动放煤控制技术等;掘进工作面在实现仿形截割、定位导航、远程控制的基础上,针对钻锚一体化、多机协同、基于地质模型的掘进截割模板规划等技术进行攻关,取得较好效果;智能变频节能传动支撑煤流运输系统智能装备发展;煤矿机器人集成研发及应用,巡检机器人成熟应用,智能辅助作业机器人得到攻关,多场景机器人集群调...     

矿井定位技术现状和发展趋势

从定位方法、无线通信技术等方面分析了常用的矿井定位技术,阐述了矿井定位技术在人员定位系统和设备近感检测中的应用情况,指出未来矿井定位系统或装备将会综合利用无线超高频测距、惯性导航、多源混合定位与多源信息融合等技术,组成一个面向服务的定位服务系统,实现井下人员和设备的精确定位、大型移动设备人员接近检测、采掘装备与井下搜救人员(机器人)自主导航与定位等服务。     

新一代智能煤矿人工智能赋能技术研究综述

煤炭工业与人工智能（AI）深度融合是现代化矿井实现智能少人、降本提效的重要路径,而煤炭行业全流程、全业务应用场景的AI赋能是实现煤矿智能化的具体技术措施。在当前煤矿智能化发展背景下,提出了初级智能煤矿向新一代智能煤矿演进的基本范式,对比分析了初级智能煤矿与新一代智能煤矿的组成、功能与技术内涵,揭示了新一代智能煤矿AI赋能技术的重要性及其应用实施的2个关键：煤矿工业机理AI模型与煤矿工业互联网平台。总结了关于煤矿地质、采煤、掘进、安全监控等复杂作业环节的工业机理AI模型研究现状,阐明了工业机理AI分析在智能煤矿建设中的快速发展态势。设计了新一代智能煤矿多级云边协同工业互联网平台架构,利用集团数据中心、矿井数据中心、生产系统集控中心等工业信息软硬件设施,结合海量数据云计算和少量数据边缘计算特点,提出了集团云、矿井云与环节边、场景边的多级云边协同机制。指出了未来进一步研究方向,应不断加强煤矿工业机理AI模型的开发与软件化研究,逐步形成煤矿全流程AI赋能的知识软件体系,并充分运用煤矿工业互联网平台的数字资源与信息设施,逐步实现煤矿工业互联网平台的AI技术承载。