智慧煤矿主体架构设计与系统平台建设关键技术

针对煤矿建设过程中存在的信息孤岛、子系统割裂等问题,提出了以"自主感知与控制-信息传输系统一操作平台-井下系统平台-生产经营管控平台"为主线的智慧煤矿建设主体架构,通过底层的自主感知系统对井下的"人-机-环-管"信息进行全面感知,并对感知信息的数据格式、通信协议、存储方式等进行统一,构建了井下多源异构大数据共享平台,实现了井下各子系统之间的数据统一管理与信息共享。利用统一操作平台对井下生产系统、安全保障系统、综合保障系统进行统一管理,解决了信息孤岛、子系统割裂等问题。井下系统平台不仅为上层的生产经营管理平台提供数据支撑,而且为底层机械设备的智能操控提供决策依据,实现了井下信息感知、分析、决策、控制的智能化操控。将智慧煤矿智能生产系统细分为地质及矿井采掘运通信息动态管理平台、井下精准定位导航通信管理操作平台、智能化少人采掘系统综合管理平台,详细阐述了智能综采子系统间的组织架构与实现路径。按照井下危险源的种类对智慧煤矿智能安全保障系统进行了分类,搭建了智能安全保障系统的主体架构,分析了井下危险行为、危险区域识别系统的技术路径。基于井下采掘工程需求分析,对智慧煤矿智能综合保障系统进行了分类,构建了智能综合保障系统的主体架构,详细论述了井下设备在线诊断与远程运维系统的实施过程。从基础理论、信息感知、数据处理、高效传输、精准控制5个方面,对未来需要突破的智慧煤矿建设关键技术进行了展望。     

井下矿山智能采矿体系的平台架构研究与实现

以智能采矿的平台架构为基础,理论研究了矿山智能采矿的核心架构及其关键技术,通过对三宁矿业挑水河磷矿案例进行详细分析,系统阐述了井下矿山智能采矿体系的平台架构及实现途径。研究结果表明,智能采矿的关键在于开发井下矿山的基础信息数字平台、采掘设备智能平台、生产信息管控平台、通讯网络传输系统,形成“三平台一系统”的智能采矿核心架构; 智能采矿有利于矿山本质安全的构建,三宁矿业智能采矿的实践初步实现了高危岗位的“机械化换人、自动化减人”。     

基于5G通信的矿山可视化智能监控技术

结合目前智能矿山建设的发展趋势,视频监控应用的范围越来越广泛,井下重要场所对视频可视化监控的传输带宽、时延、智能分析等方面提出了更高的建设需求。通过研究矿用5G通信技术,为可视化监控提供大带宽、低时延的5G传输通道,研究固定式可视化监控和移动式可视化监控技术,实现井下人员、设备、煤等动目标以及设备外观、铭牌信息、温度等的智能管控。通过井下测试实验,测试数据表明,摄像仪与5G基站通信距离不小于150 m,通信时延小于21 ms,视频分析识别率大于98.1%,系统可满足井下固定场所和移动执法信息的智能管控,有效提升煤矿智能化水平。     

矿山物联网移动多媒体终端设计

为了解决矿山物联网信息只能在井上指挥中心显示,设计了一种移动多媒体终端,实现无论在井上还是井下都能接收到各种信息。该终端基于Intel E6x5C处理器嵌入式平台,通过配置Asterisk和Eyebeam软件,使得移动终端与指挥中心以及智能矿灯相连,设计出具有井下人员环境信息感知和定位、报警预警及网络电话等功能的移动多媒体终端设备。     

矿山突(透)水灾害应急疏散模拟系统与工程应用

矿山突(透)水灾害发生时,井下人员合理应急疏散是有效避免矿井群死群伤事故的重要举措。根据矿山突(透)水灾害应急疏散模拟需求及各种复杂影响因素分析,基于物联网的数据采集与识别,构建矿井地质环境与井下场景;通过突(透)水点及其相关信息获取、巷道水流模拟、人员逃生行为模拟、以及智能动态路径搜索,在VR仿真环境中进行应急疏散模拟及可视化分析,实现个体或群体行为动态过程模拟,生成安全迅速的井下人员最优疏散路径。针对应急疏散决策和疏散演练分析,进行定性定量评价与预警。经过在矿山实际工程应用,效果较好,为矿井灾害情景下的人员合理疏散、应急救援和人员培训等提供辅助决策支撑平台。     

基于地磁导航定位的井下避险系统的构建

分析了国内外井下定位系统、避险系统的研究现状与应用的局限性。针对地磁导航技术的无源、自主定位特点,架构一种井下人员便携式的避险分析和地磁导航电子平台。从井下智能避险的角度,构建了基于地磁导航避险系统的体系结构并分析了其运行模式和工作原理;介绍了所设计的系统APP运用程序模块的主要理念和功能。可为井下灾后人员的逃生路线分析与智能避险导航研究提供参考。     

智能矿山车辆综合管理系统研究

为解决井下车辆多、场地分散、管理混乱等难题，搭建了智能矿山车辆综合管理系统。该系统采用无线基站，通过信号强度识别的定位算法对车辆及人员进行定位，实现了人、车、环境的综合分析、资源共享和数据互通，为智能矿山安全生产管理提供了支撑平台，降低了矿山生产安全事故的概率。     

某铜矿井下安全避险“六大系统”的建设与应用

结合国内外矿山发展趋势,某铜矿在现有开采基础上,进行井下"六大系统"建设和信息化升级。通过建设和应用综合信息管理平台、监视监控系统、人员定位系统、通信联络系统、紧急避险系统、压风自救系统、供水施救系统、通信联络系统,达到井下信息技术装备升级,井下、地面信息互通的目的,为矿山的事故应对、应急救援和安全生产提供有力技术支持。     

煤矿井下人员定位和瓦斯监测系统设计

针对目前井下有线通信灵活性差、覆盖性不足、监测数据具有一定时滞性等问题,提出了以Zigbee无线传感器网络为核心、以太网为主干网的矿井人员定位和瓦斯监测系统设计方案,地面监测中心通过Zigbee技术实时采集井下人员位置信息和瓦斯浓度信息。实现对井下工作面有效地远程监控,为矿井安全生产提供可靠地保障。     

三维GIS井下应急演练与救援机理的建模与研究

应急救援三维GIS技术是安全生产应急救援管理平台亟待解决的关键技术问题之一。根据井下紧急避险与救援的特点,以地下开采矿山为例,运用组件式二次开发技术,研究了基于三维GIS井下应急演练与救援工作的机理和模式,通过对井下人员定位信息、井下巷道空间信息、避险与救援路径分析、应急预案专家库的组织,建立了三维GIS井下应急演练与救援的逻辑模型,实现了不同层次数据之间的索引链接,构建图数结合的信息平台,有助于矿业管理和生产人员的应急演练和安全培训,提高了员工应急反应及避险的能力。     

矿用智能安全头盔的设计

在研究煤矿物联网技术的基础上,设计了一种矿用智能安全头盔智能终端系统。系统集成了人员定位、环境信息采集、无线通信传输、佩戴异常报警等功能,据此进行了系统软硬件设计。以STM32F103微处理器为控制核心,采用RFID高性能室内定位技术实现矿井复杂环境下的人员定位；配有有毒气体检测、温湿度等环境信息采集传感器,采用检测压力进行佩戴异常预警,并将上述信息通过无线通信传输至地面监控中心。在STM32硬件平台上进行系统实验验证。该系统实现了对矿工工作环境信息和井下人员定位的监控,在我国煤矿安全监测领域具有重要意义。     

Application research on three-dimensional virtual mine in the framework of internet of things

Based on the information system characteristics of mine, proposed network architecture design of the mine property. And in this framework based on the design of three-dimensional virtual mine described the application of intelligent management platform. Three-dimensional virtual underground mine that shows the situation, the core application is through remote monitoring system of information exchange between devices (material object communication). Internet of things in the framework of mining three-dimensional virtual reconstruction of mine. On coal mine safety in the production process of human, machine and environment, control elements and their harmony and unity. 3D virtual mine management platform integrates personnel positioning, dust control, gas monitoring, roof pressure monitoring, fan-line monitoring and other subsystems. Platform through the underground mine sensing equipment to conduct various types of monitoring data integration, through the transport layer device to transmit the information to the application layer intelligence processing software platform, the system automatically handles the operational status of each subsystem and the need for safe production under the proper introduction of human factors deal with special event. 3D virtual mine management platform to mining, excavation, transport, ventilation and other safety information quickly and accurately transmitted to the ground operation control center. Underground for the first time on the linkage between systems in case of emergencies, to provide safety for management decision support.     

LED小间距调度大屏显示系统在小保当智慧矿山中的应用

简要介绍了调度指挥系统大屏显示产品的发展过程及特点，详细阐述了小间距LED显示屏的性能特征优势和技术优势，从无视觉拼缝、色彩饱和度、色彩还原性、单位面积功耗、使用寿命、维护成本等各方面介绍了陕煤小保当煤矿调度指挥中心大屏显示系统的特色，描述了调度大屏系统作为小保当智慧化矿山体系内可视化平台的窗口，在井下工业视频监控系统、矿井安全监控监测、人员定位系统、地理信息保障系统等智慧化矿山安全预控体系中的重要作用，实现对矿井全方位、全天候、全过程安全状况的实时监测，为煤矿管理层进行生产调度、风险预判、隐患治理、安全预控提供了最直观的决策依据，有效提高了煤矿调度管理的效率。     

防跑车失速装置应用及辅助运输智能化管理

现代化矿井产能增加,井田面积不断扩大,对辅助运输能力的要求也在不断提升.为避免无轨胶轮车超速行驶带来的非稳定性安全隐患造成的人员以及设备损伤,以煤矿辅助运输安全为前提,大柳塔煤矿结合4G网络无线通讯技术,将井下无轨胶轮车数据上传,实现信息共享、有效监控.论述了煤矿辅助运输系统实现信息化、智能化的管理方式,并分析了辅助运...     

煤矿综采工作面高效服务云管控平台

针对目前煤矿综采工作面远程监测监控系统存在信息孤岛、不利于煤矿智能管控的问题,提出了煤矿综采工作面高效服务云管控平台和多个煤矿综采高效服务云平台的设计思路。综采工作面高效服务云管控平台主要包括智能服务云平台系统、专家智能决策管控系统、设备工况数据交互系统、台账仓储交互系统、大数据决策平台管控系统、设备故障诊断数据交互系统、人员管理交互系统和安全监测监控系统等。在煤矿开展了试验验证,结果表明:该平台在PC端或手机移动终端实现了对综采工作面设备的实时监测、多个综采工作面人员高效协同管理和基于大数据的分析决策等功能,对煤矿安全、高效生产具有重要意义。     

漂塘钨矿井下智能通风应用研究

井下通风系统的安全性和可靠性是矿山安全生产高度重视的问题,而通风系统的智能化能够有效降低安全隐患。通过简单分析智能通风的原理、实现的目标以及关键技术与设备,针对漂塘钨矿通风系统主要存在的风阻不均衡,无法实现按需通风的问题,为其调整传感器的布置位置,变频改造风机和搭建智能通风管理平台,完成了388和448两个主要工作面试点的智能通风系统,实现对试点通风系统的智能化管理。在满足井下按需通风情况下,大幅度减少了人工数据采集工作量,节省了通风成本,有效保障了矿山的安全生产作业环境,降低矿山整体的能耗,同时为建设智慧矿山储备人才。     

基于Android操作系统的数字矿山信息管理系统开发与应用

针对目前矿山信息管理系统的局限性,利用互联网和物联网技术,基于Android操作系统开发了数字矿山信息管理APP系统。该系统可实现安全指标实时监测、人员分布智能查询以及对特殊工作面进行视频监控等功能,可实时监控矿井生产状态并通过4G高速网络呈现在APP界面上,可为井下险情排除及人员救护提供可靠依据。详细分析了该系统的软硬件构成以及安全监测、人员分布、视频监控等功能模块的程序设计流程与实现逻辑,并将该系统应用于河南平顶山某煤矿,进行了长达8 d的性能测试和89 d的实际应用。结果表明:该系统功能设计可满足矿山生产需求,有较好的实用价值。     

基于CAN总线的煤矿综合监控系统设计与实现

为保证煤矿安全生产,采用基于CAN总线的煤矿综合监控系统,设计了集井下环境参数探测、人员考勤和定位等一体化的新型智能监控系统。     

三论数字矿山——借力物联网保障矿山安全与智能采矿

在简要总结我国数字矿山建设成效的基础上,梳理了数字矿山内涵及其不同理解,讨论了自动采矿、遥控采矿、矿山物联网、感知矿山、智能采矿等相关概念及其与数字矿山的联系。结合采矿科技进步,采用数字化、信息化与自动化3条主线对数字矿山等概念进行了矩阵描述。指出：数字化、信息化、自动化是智能采矿的3项关键技术,数字化与信息化相辅相成,共同支撑矿山自动化;数字矿山是感知矿山与智能采矿的基础,感知矿山是智能采矿的保障。以当前煤矿安全避险六大系统建设和金属矿无人采矿系统技术发展为例,明确了数字矿山借力物联网的新任务。并面向矿山安全与智能采矿,分析提出了“十二五”期间数字矿山的5个主攻方向,即数字矿山集成平台、采矿模拟仿真系统、露天矿全自动化系统、井下定位与导航技术、采场环境智能感知技术。