煤尘爆炸事故救援任务模块化研究

为了解决煤尘爆炸事故应急处置中存在的救援任务混乱、交叉重叠等问题,基于模块化相关理论的视角,提出将模块化思想运用到煤矿事故的救援任务中,把具有相近业务需求的救援任务归为同一任务模块,并为各个救援任务模块匹配相应的主责单位。通过对七台河东风煤矿"11.27"煤尘爆炸事故的救援全过程进行回顾、还原,梳理出该事故在事发初始应对、全面应对、扩大应急等应急阶段的救援任务,对救援任务进行模块化处理,使救援任务进一步系统化、规范化,以期达到"救援成本最小化"和"救援效果最大化"。本研究有助于提升煤矿企业煤矿事故的应急处置水平和实战能力,为同类型煤矿事故的应急救援提供参考。     

煤矿灾害信息探测机器人的设计与实现

根据煤矿井下的实际特点,设计和开发了一种沿煤矿工字钢轨道运行的煤矿灾害信息探测机器人系统,该机器人采用无线控制方式能够在发生煤矿灾害时,第一时间运行到离灾害发生最近的地点,对灾害现场的图像和环境信息进行检测,并将得到的信息实时传递到地面指挥所,为救援提供必要的信息。该套系统经过实际测试,初步达到了设计要求。     

新型煤矿救援机器人研发与试验

煤矿救援机器人是一种在矿井发生灾害事故时,替代救护队员进入危险区域进行环境探测和对矿工实施救援的多功能智能救援装备,其应用对提升煤矿灾后救援效率、减少2次伤亡具有重要的意义。以中国矿业大学CUMT-V系列煤矿环境探测与救援机器人的研发为例,从行走机构、防爆设计、结构轻量化、通信方法、传感探测和智能化等方面进行了相关技术和理论研究。针对灾后煤矿的巷道环境特点,推演了机器人行走机构的基本构型,设计了地形适应性好、越障能力强的机器人行走机构;提出并采用基于短时防爆理论的本安兼隔爆的机器人防爆设计技术;提出了基于多腔体自加强结构的机器人轻量化优化设计方法;采用了有线和无线相结合的机器人通信方式;搭建了机器人传感探测与运动控制系统;研发了机器人井下地图构建和定位导航技术。从而研制了能够承载多种探测传感器和急救装备的煤矿灾后环境探测救援机器人,并取得了国家煤矿安全认证。井下应用试验及性能测试结果表明,机器人的行走能力强,能够适用于煤矿非结构复杂地形;机器人续航能力强,通信距离长,环境感知和信息传输的可靠性高;能够通过遥控方式实现机器人的灾后救援;采用有线和无线相结合的机器人通信技术可实现多台机器人的协同救援。通过对机器人进行智能化升级,提高了煤矿救援机器人的环境感知能力,并使其具备了实时定位与自主行走的功能。将上述技术的组合进一步完善,可研发出满足不同应用需求的煤矿环境探测、监控、救援机器人。     

基于多传感器的煤矿探测机器人控制系统研究

针对煤矿探测机器人在煤矿井下事故现场未知环境中的控制需求,研究了基于多传感器的智能控制系统原理与构架方式,提出了煤矿探测机器人3层分布式模块化控制结构,其核心决策规划系统采用多智能体Agent原理进行设计,各个功能Agent按照机器人的行为决策过程递阶分布,各模块间按照反应式的行为准则相互协调配合,完成探测机器人的决策与控制过程。经试验验证,该系统可以使煤矿探测机器人具有处理复杂任务与应对煤矿井下地形环境的能力,实现了机器人的智能控制。     

模块化煤矿移动机器人平台的研究

采用模块化的思想建立了模块化煤矿移动机器人平台的模块库,并具体介绍了通用模块中的各个模块以及具体实现细节。通过各个通用模块和专用模块的组装,搭建了小型煤矿移动机器人、防爆煤矿移动机器人和双机合作机器人等典型机器人样机。对小型煤矿移动机器人进行了运动学仿真,仿真出机器人的转弯情况。仿真结果表明该模块化设计的可行性和优越性。     

煤矿灾害救援双级式信息探测机器人系统研制

针对煤矿灾害救援信息探测机器人难以到达井下灾害现场的现状,研制一种新的基于井下避难硐室的煤矿灾害救援双级式信息探测机器人系统。当发生煤矿灾害时,该系统一级运载机器人从避难硐室附近出发,沿煤矿巷道顶板预设的工字钢轨道行驶,直到无法继续前进时释放二级信息探测机器人进一步对灾害信息进行探测。该系统基于RSSI的改进路径损耗模型设计,解决了受限空间的无线通信不畅和中继设备安放间隔难以确定的问题。煤矿巷道仿真实验室对该系统测试结果表明,双级式煤矿信息探测机器人在井下通信顺畅,图像数据传输清晰连续,系统运行稳定。     

救援机器人在煤矿事故中的应用研究

煤矿事故发生后井下环境异常复杂危险,勘测救援机器人能够在事故发生后迅速派到井下展开勘测和救援工作。多源信息融合技术应用于勘测救援机器人信息预处理中,能够提高机器人在未知复杂环境下工作的精准信息处理能力。提出了采用分散型多源信息融合方法,结合分布式控制系统结构,提高机器人信息处理,道路避障及智能控制能力,设计了系统的硬件结构,给出了机器人井下路径规划方法。现场作业表明,煤矿井下勘测救援机器人能够安全避障行驶,最终可靠灵活地完成预设的现场勘测救援任务,并向远程监控中心传回现场各种实时信息。     

煤矿救援机器人系统运载车的设计与研究

煤矿救援机器人系统运载车设计是一个涉及多门学科的交叉研究领域。概述了煤矿救援机器人系统运载车设计中的关键技术要点,从运载车的车体设计、结构设计、关键部件设计、移动路径设计等方面探讨了煤矿救援机器人系统运载车的设计及应用开发前景。     

基于GIS的煤矿灾害应急救援系统的应用

为了减少煤矿事故的发生和及时有效的展开应急救援,利用对煤矿开采情况的全面了解,通过对地理信息系统(GIS)和煤矿灾害应急救援技术的研究,以GIS与VB6.0为开发平台,采用管理信息系统原理和GIS软件建立了可视化的煤矿灾害应急救援系统.研究开发表明,该系统拥有内容丰富的数据库和技术库,能将煤矿井下的危险源、工作面、避灾路线、灾害影响区域、通讯与救灾设备分布等与矿井救灾密切相关的信息都在地图上动态显示,并能实现远程互动救援.实际应用表明,该系统能够为煤矿灾害的预防和处理提供强有力的技术支持,有利于提高煤矿企业的抗灾救灾能力和应急救援能力.     

基于GIS的煤矿灾害应急救援系统的应用

为了减少煤矿事故的发生和及时有效的展开应急救援,利用对煤矿开采情况的全面了解,通过对地理信息系统（GIS）和煤矿灾害应急救援技术的研究,以GIS与VB6．0为开发平台,采用管理信息系统原理和GIS软件建立了可视化的煤矿灾害应急救援系统．研究开发表明,该系统拥有内容丰富的数据库和技术库,能将煤矿井下的危险源、工作面、避灾路线、灾害影响区域、通讯与救灾设备分布等与矿井救灾密切相关的信息都在地图上动态显示,并能实现远程互动救援．实际应用表明,该系统能够为煤矿灾害的预防和处理提供强有力的技术支持,有利于提高煤矿企业的抗灾救灾能力和应急救援能力．     

煤矿防治水安全保障体系的创建与应用

针对矿井水害防治工作日趋严峻的形势,高庄煤业有限公司在矿井防治水制度与技术创新的基础上,深化矿井水害事故控制的各环节研究,以矿井防治水信息系统、井上下水文动态监测体系和水害报警系统等为基础平台,集成矿井水害的预警、监测、隔离、报警、水害避灾逃生及水灾应急救援等功能,构建了一个科学、有效的煤矿防治水安全保障体系。应用结果表明,该保障体系有效预防了煤矿水害事故,提升了矿井水害防治能力,保障了煤矿安全生产。     

论感知矿山物联网与矿山综合自动化

系统分析了感知矿山物联网与矿山综合自动化的关系及区别,从矿山综合自动化的概念、实施案例出发,讨论矿山综合自动化建设与运行10余年来的成果,并总结了其存在的问题：感知手段传统单一,缺乏泛在感知网络,重硬集成,轻软集成,多学科交叉不够以及标准建设不足等。而感知矿山物联网技术正是解决这些问题的有效方法,提出了矿山物联网建设的主要内容为网络平台、应用平台、3个感知核心内容（人员感知、设备感知、灾害感知）和应用系统4个方面。指出综合自动化是矿山物联网的基础,矿山物联网是综合自动化概念的升华。     

矿用潜水泵在煤矿抗灾强排系统中的应用

 煤矿井下水害不仅直接威胁煤矿的安全生产,且严重威胁着矿工的生命安全。根据多年对潜水泵排水系统的研究及煤矿抗灾泵站的设计经验,提出采用卧泵加潜水泵排水方案替代传统的井底中央泵房加防水闸门方案的观点,大大提高了矿井抵抗水灾的能力,使防治水工作由被动堵水变为主动防治水。实践证明,对有突水淹井危险的矿井,卧泵加潜水泵排水系统是解决矿井正常排水和抗灾抢险排水的有效方案。     

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。     

基建矿井热害防治综合措施

针对基建矿井热害治理技术研究较少、 热害治理复杂的现状, 基于基建矿井掘进工作面作业环境温度高, 降温负荷大, 供风沿途冷量损失较大, 低湿空气与掘进工作面的热湿交换不充分,基建降温设备利用率低的矿井热害特点, 设计了非机械制冷和机械制冷方式相结合的基建矿井降温综合治理措施。 非机械制冷方式包括增加风量, 选择合理的通风方式, 双巷掘进, 采用双层隔热风筒通风, 控制热源和加强管理等。 当非机械降温方式无法满足降温需求时, 采取机械降温方式, 以赵楼基建矿井为例进行分析, 发现机械降温系统运行效果较好, 井下掘进工作面温度符合 《煤矿安全规程》 要求。     

煤矿救灾机器人隔爆壳体的设计与加工

用于煤矿井下灾后环境探测与救援工作的煤矿机器人必须进行防爆设计,在分析国内外煤矿机器人及其防爆设计现状的基础上,介绍了用于灾后煤矿井下环境探测的履带式煤矿救灾机器人的结构,重点探讨隔爆壳体的设计与加工,可为煤矿机器人的防爆设计提供参考。     

基于PC104的煤矿救灾机器人控制系统

结合煤矿救灾机器人的应用环境,设计了一种基于PC104的控制系统。根据系统需要完成的任务特点,确定了硬件构架和软件体系。详细分析了系统的导航与避障算法,提出了融合陀螺仪、加速度计、电子罗盘和履带轴编码器等传感信息的航位推测法和基于行为的机器人半自主控制策略。通过模拟矿井试验,验证了控制系统的合理性。     

基于多Agent技术的矿山应急救援指挥决策系统模型

在矿山应急指挥系统数据驱动模型、基本架构研究的基础上,提出了基于多Agent的决策支持系统控制结构、决策过程,建立了基于多Agent构件的矿山应急救援方案决策支持系统平台模型,为矿山应急救援决策的建立提供了理论模型。     

利用机械通风实现基建矿井通风系统的构建

针对大中型基建矿井工作量大、掘进工作面多、施工环节复杂、井下需风地点多等特点,通过对比实验研究,确定利用临时机械通风实现基建矿井通风系统的构建。综合考虑各种因素,在矿井不同的施工阶段,平衡好生产与装备之间的关系,选定了临时主要通风机的型号,并安装2台于副井附近,副井井筒内布置2道风门,形成了主井、风井进风、副井回风的机械通风系统。工程实践表明,该通风系统稳定、安全、可靠,管理方便,缩短了矿建工程周期,提高了矿井抗灾减灾能力,为其它大中型基建矿井通风系统的构建提供了借鉴和参考,具有一定的推广应用价值。