煤矿巷道冲尘机器人关键技术研究

巷道冲尘机器人可有效解决煤矿巷道积尘问题,但目前尚未有相对成熟的产品能够实现“积尘自动监测-自主/半自主移动-自适应冲尘作业”。分析了国内外研发的轮轨式巷道冲尘装置、防爆洒水车、整车底盘外加液压机械臂的隧道冲尘车3种冲尘装备的研究现状,指出轮轨式巷道冲尘装置不含动力系统,巷壁积尘的冲尘效果受到限制;防爆洒水车自带动力,能够实现无轨长巷道全断面粉尘降尘,但喷水面较广,无法处理巷壁及管线等局部积尘严重区域;隧道冲尘车可解决长距离隧道积尘问题,但仍需人工驾驶及操作,且无法实现隧道积尘监测及自适应冲尘。通过上述分析,指出巷道冲尘机器人为了实现“积尘自动监测-自主/半自主移动-自适应冲尘作业”,需要从积尘监测、冲尘装置结构设计与控制、冲尘模式优化策略等方面进行研究。并指出上述研究面临的主要技术难题不仅包括防爆安全设计、井下精确定位、长距离无线通信等煤矿机器人共性难题,还包含积尘监测、自适应冲尘、车臂协同作业等巷道冲尘机器人特性难题。针对巷道冲尘机器人特性难题,提出了相应的关键技术：(1)研发基于称重法、激光法、图像法相结合的多传感器融合的巷道积尘监测技术,实现煤矿巷道积尘长期监测及冲尘效果动态评...     

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。     

HCPS理论体系下新一代智能煤矿发展路径

在当前煤矿智能化高质量工业发展背景下,基于新一代智能制造“人-信息-物理系统”（HCPS）技术机理,提出了以人为核心的新一代智能煤矿理论体系和技术路径。通过介绍近代煤矿机械化-信息化-智能化的生产模式演进和人、信息系统、物理系统的技术发展,以及新一代智能煤矿发展过程中主要面临的关键场景技术,构建了新一代智能煤矿的HCPS技术体系,阐述了人、煤矿信息系统、煤机装备物理系统相互协同作用机制,并从人、煤矿信息系统、煤机装备物理系统及三者集成这4个维度给出了HCPS技术组成要素。根据以人为核心的发展理念,提出了新一代智能煤矿HCPS理论体系下人机协同技术路径,重点阐明了煤矿安全生产目标下人机自主协同交互模式、人在回路的煤矿安全生产态势感知、人机信任与交互模式下的煤矿系统控制共享、煤矿任务场景的人机信息交互可视化应用开发等核心技术。指出采矿、机械、信息、计算机、管理等多学科交叉人才培养与实践,煤矿管理创新、安全制度创新、生产模式创新、人员工种创新等,是新一代智能煤矿发展的2个关键点。     

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。     

煤矿井下网联式自动驾驶技术研究

通过分析地面常规自动驾驶智能化和网联化技术发展现状及技术特点,结合煤矿井下无GNSS（全球卫星导航系统）信号覆盖、巷道照度低、遮挡物与障碍物较多、煤尘粉尘普遍存在的环境特点,提出了煤矿井下开展自动驾驶研究的关键技术,即无GNSS的移动高精定位技术、激光雷达技术、基于毫米波雷达的井下障碍物检测技术、井下低照度视频实时增强和特征匹配技术、井下环境高精地图技术、井下自动驾驶车辆决策规划技术、井下自动驾驶车辆控制执行技术、井下5G通信技术、C-V2X直连通信技术等;指出煤矿井下开展自动驾驶应用具有少人化/无人化需求显著、运营管理主体明确、场景封闭、路线固定、车速较慢、渗透率可控、5G建设基础较好、接口易开放等优势。构建了包括井下自动驾驶车辆、巷道基础设施、人员、煤矿云/边缘计算平台及煤矿自动驾驶应用服务平台的“人-车-巷-云”煤矿井下网联式自动驾驶系统参考架构,设计了包括感知定位系统、网联协同系统、车载操作系统、车辆基础组件的煤矿自动驾驶车辆架构,提出煤矿井下网联式自动驾驶演进将经历3个阶段：第1阶段为远程自动驾驶,实现车辆驾驶人员从井下到井上的转移;第2阶段为具有紧急接管边界的车辆自动驾驶,...     

井工煤矿运输系统智能化技术现状及发展趋势

井工煤矿运输系统按运输对象不同可分为主运输系统和辅助运输系统。阐述了我国井工煤矿主运输系统和辅助运输系统底层装备和系统智能化技术现状,从顶层规划和标准体系、单机智能化等方面分析了主运输系统和辅助运输系统智能化技术存在的问题。重点介绍了3种主运输系统智能化关键技术,包括基于全数字化的FCS（现场总线控制系统）分布式带式输送机通信控制技术、基于机器音视觉的多传感融合增强型带式输送机保护技术、煤流线协同经济运行控制技术,以及2种辅助运输系统智能化关键技术,包括基于工业互联网架构的煤矿井下辅助运输管控一体化技术、煤矿井下车联网及无人驾驶技术。结合《煤矿智能化建设指南（2021年版）》对智能主煤流运输系统和智能辅助运输系统的要求,从近期和中远期阐述了井工煤矿主运输系统和辅助运输系统智能化发展趋势及目标。提出现阶段我国井工煤矿主运输系统应重点研究基于机器音视觉多传感融合的带式输送机增强型保护和检测技术、智能巡检机器人技术等,辅助运输系统应重点研究精细化闭环管控和高级辅助驾驶技术。     

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。     

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.     

煤矿智能化综合管控平台研究

现阶段煤矿智能化建设步伐进一步加快,而智能化综合管控平台作为智能矿山建设的核心与大脑,承担煤矿多业务协同管控、数据资产沉淀、数字化转型升级与高质量发展的使命。结合国家能源集团智能化综合管控平台建设指南及煤矿侧协同管控业务应用需求,规划煤矿智能化综合管控平台的定位、架构、建设内容及关键技术。煤矿智能化综合管控平台将人工智能、大数据、物联网等新一代信息技术与煤矿安全生产业务深度融合,基于统一的智能矿山基础平台,实现安全融合监视、生产集中监控及综合业务协同等智能应用,为煤矿固定场所无人化和少人化、灾害综合防控与数字化转型奠定基础,助力煤矿企业高质量发展。     

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。     

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。     

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,转变打击重心,重塑社会诚信,以降低电信网络诈骗高发态势。     

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。     

我国露天矿智能运输技术现状及发展趋势

运输环节作为露天矿生产工艺的最重要因素之一,其智能化是矿山整体智能化技术的重要研究内容。介绍了露天矿运输系统的构成及分类;明确了露天矿智能运输系统是以露天矿煤岩高效运输为应用场景,以智能化运输装备为核心载体,将物联网、云计算、大数据、人工智能、移动互联等数字技术与露天矿运输系统运行原理和工艺要求深度融合,建立运输系统内设备、环境、物料的自主协同高效运行体系,进而建立起大范围内发挥作用的实时、准确、高效的运输综合管理系统,其构成要素主要包括基础设施、运输工具和运算技术。指出露天矿传统运输系统与智能运输系统的区别在于智能运输系统以提高现场生产作业安全和效率为目标,服务对象由原来的生产管理人员转变为生产作业人员。从基础设施智能化、装备智能化、管控智能化、维保智能化和设计智能化5个方面,综述了我国露天矿智能运输系统的研究和产品应用现状。分析了露天矿卡车运输系统和带式输送机运输系统实现智能化亟待突破的关键技术：卡车智能运输关键技术包括矿山复杂路况的环境感知技术、无人驾驶卡车线控改造技术、多目标智能调度技术、有人-无人混编设备群智能协同技术;带式输送机智能运输关键技术包括工作面带式输送机自主横移技...