综采工作面远程智能监控系统研发及应用

针对中厚煤层地质条件复杂、煤与瓦斯突出等动力灾害威胁大、井下安全系数低等问题,根据蒙大纳林河二号井煤层赋存情况,为实现中厚煤层综采工作面智能化发展,研发了集本地控制、顺槽集中控制和地面远程控制于一体的中厚煤层综采工作面远程智能监控系统。通过视频监测技术对设备及环境等信息进行监测,在控制面板上实现了设备的“一键启停”;运用多传感器技术、数字孪生驱动技术和VR/AR技术实现综采工作面的三维可视化以及设备的实时监测与控制;采用EtherNet/IP通信技术实现地面监控中心与顺槽控制中心的数据交互。将上述关键技术在蒙大纳林河煤矿进行应用,实践结果表明,综采工作面远程智能监控系统实现了中厚煤层综采工作面远程监控,提高了井下生产效率和工作人员的安全系数,实现了综采工作面少人化智能开采,为无人化开采奠定了基础。     

煤矿综采工作面无人化开采的内涵与实现

针对目前煤矿井下综采工作面无人化开采的概念、可行性及实现方式等存在争议的现状,提出了综采工作面无人化开采的内涵,并阐明了工作面无人化与工作面智能化、自动化等内在联系与区别;分析了影响无人化开采的技术因素和非技术因素,并提出了无人化开采需经历遥控型无人开采和智能型无人化开采2步走的技术路线。通过在陕西煤业化工集团黄陵矿业有限公司一号煤矿中厚偏薄煤层无人化开采的试验,证明了遥控型无人开采是实现煤矿井下综采工作面无人化开采的有效手段,具有在薄及较薄地质条件较好的工作面推广的应用价值。     

综采面刮板输送机状态监测及故障诊断系统设计

针对综采工作面刮板输送机缺乏状态监测及故障诊断系统,以建立高产高效无人值守自动化工作面为目标,设计开发了一种基于PLC的综采工作面刮板输送机状态监测及故障诊断系统,简要介绍了系统的整体结构,着重阐述了系统的状态监测和故障诊断功能及其实现过程。实际使用结果表明：该系统运行稳定、测量精度高,能够准确地在线监测刮板输送机的运行状态、诊断刮板输送运行故障,并给出预警信息。     

基于PCC的综采工作面输送设备监控平台的开发

 煤矿井下综采工作面输送设备是煤矿生产的重要组成部分,其工作的可靠性、安全性和高效性直接影响着煤矿的生产效率和生产安全及其相关的经济指标,为了实现对煤矿综采工作面输送设备的集中监控,本文设计了基于可编程计算机控制器的工作面输送设备监控平台。系统采用基于RS485的Modbus RTU通信协议。平台采集各个分站的监测参数,并对采集到的数据进行显示、存储和故障诊断。若发现异常则故障报警并采取紧急的手动和自动的启停控制。通过大量的试验验证表明：系统安全可靠,实用性强。     

综采工作面“三机”状态监测及故障诊断系统开发

针对年产千万吨级大采高综采工作面对输送设备的要求,设计开发了一种基于LbVIEW的综采工作面“三机”状态监测及故障诊断系统.介绍了该系统的整体结构,重点阐述了故障的诊断方法,采用频域分析和小波分析分别提取了电动机定子电流和振动特征量,结合BP神经网络设计了基于多参量的故障诊断程序.试验结果表明,该系统为在地面准确监测井下工作面输送设备的运行状态及诊断故障类型,提供了一种行之有效的方法.     

基于多传感融合的液压支架诊断与控制研究

目前矿井下综采工作面无人开采虽然已经可以实现,但是主要还是以远程人工实时监控与实时干预下进行的,若井下设备出现故障,在远程人工干预无法解决时还是需要检修人员深入井下排除故障。其中液压支架作为矿井下综采工作面主要的支护设备和动力输出设备,其数量规模庞大且结构上传动连接装置繁多,控制系统多样,对于这样庞大的系统维护检修上是相当困难的。并且对于检修维护液压支架仅仅依靠维护人员的知识技能和维护经验不仅难度很大,效率也很低。采用多传感技术融合对液压支架上传感器采集到的倾角、位移、压力、环境状态等数据信息进行融合,上传主控分析系统实时监测液压支架的运行状态,提前预知支架以及设备故障,实现故障自诊断与自适应控制。因此,在智能化开采技术应用中,研究多传感技术融合的控制系统以实现液压支架故障自诊断及控制。对促进实现智能化开采的发展进程具有深远意义。     

煤矿综采工作面智能服务大数据决策平台

针对现有综采工作面远程监测监控系统无法实现设备全生命周期管理和专家远程指导维护等问题,构建了煤矿综采工作面智能服务大数据决策平台。该平台主要包括智能服务提升大数据决策系统、综采设备故障预判系统、综采设备全生命周期管理系统、综采设备工况数据管理系统、综采设备故障诊断数据管理系统和服务任务管理系统。该平台实现了综采设备工况数据采集、故障预判、专家远程指导维护、设备全生命周期管理和人员管理,并且管理者、服务工作人员在保证生产安全、网络安全、数据安全的前提下,在PC端、网页、移动终端可以对煤矿综采工作面进行实时监测,从而实现管理者、技术工程师高效调度管理和决策指挥,对于煤矿安全、高效生产具有重要意义。     

基于双通信模式的综采工作面巡检机器人研制

为实现综采工作面无人化智能开采,设计并研制了一款基于双通信模式的综采工作面巡检机器人系统。提出基于LoRa和WiFi技术结合的双通信模式实现综采工作面巡检机器人远程控制与工作面监控,并对巡检机器人的组成和功能进行了介绍,重点论述巡检机器人控制系统的组成和通信方案。通过在煤矿井下进行实际测试,结果表明,介绍方案可以实现地面控制台实时控制综采工作面巡检机器人,并可实时获取综采工作面数据和环境信息,及时发现问题并报警,为综采工作面无人开采提供保障。     

基于PCC的综采工作面输送设备监控平台开发

为了实现对综采工作面输送设备的集中监控,设计了基于可编程计算机控制器的工作面输送设备监控平台。系统采用基于RS485的Modbus RTU通信协议,平台采集各个分站的监测参数,并对采集到的数据进行显示、存储和故障诊断,若发现异常则故障报警并采取紧急的手动和自动的启停控制。通过大量的试验验证表明:系统安全可靠,实用性强。     

VR环境下综采工作面全景造型与故障渲染

提出基于虚拟现实(VR)技术的综采工作面全景造型设计与故障渲染监测方法。首先利用UG进行设备建模并建立运动关系,利用3DSMAX进行人物与场景巷道建模展现设备外观与运行环境,然后利用RHINO对各模型进行优化;然后使用UNITY-3D进行人物骨骼制作、场景搭建;使用粒子系统制作展现井下事故设备故障,同时进行GUI(图形用户界面)的设计优化;最终输入实时工作面数据,在监测系统决策出当前问题后,在3D虚拟监测场景中可以实时生动的渲染出相应问题效果,包括井下水灾、井下火灾、顶板灾害、设备故障提示等,完成综采工作面全景造型与故障渲染系统的建立。     

大数据在煤矿输煤设备故障预警系统中的应用研究

为避免煤矿输煤设备发生故障带来经济损失和人身威胁,研究了大数据在煤矿输煤设备故障预警系统的应用。硬件方面设计故障预警和智能视频监控模块;软件方面采集煤矿输煤设备各类大数据,使用ZigBee无线网络传输数据,采用VMD-PE方法完成煤矿输煤设备远程实时监控和故障诊断,实现煤矿输煤设备故障预警。实验结果表明：该系统的ZigBee无线网络通信性能较优异,满足预警实时性要求;不同煤矿输煤设备故障诊断结果与实际结果基本一致,且预警用时较少;该系统具有优良的早期预警能力和抗干扰能力。     

智能化综采工作面全景视频远控技术研究及应用

针对智能化综采工作面建设中对井下少人化、无人化的目标诉求，依托先进的无线通信技术，发展全方位的视频监控系统，提升综采设备的远程操控能力，改善相关生产人员的作业环境，是煤矿智能化开采的重要方向。介绍了智能化综采工作面全景视频远控技术方案和该方案的整体架构，详细阐述了井下综采工作面5G网络部署、短物距下大视场摄像机成像、全景视频实时拼接算法等全景视频远控关键技术，以及对采煤机端侧远程操控进行的改造，同时分析了全景视频远控技术在工程实施过程中的难点。具体实践表明，应用综采工作面全景视频远控技术方案能够促进煤炭生产的减人增安，对煤矿智能化综采工作面的建设具有重要意义。     

工作面煤与瓦斯突出预警系统设计及应用

针对煤矿工作面突出灾害特征及规律,结合井下瓦斯采集数据研究了煤与瓦斯突出预警指标,最终针对该工作面设计了煤与瓦斯突出预警系统。结果表明:根据设定的实时诊断参数,实现了瓦斯浓度增幅过程实时监控和煤与瓦斯突出的预警,验证了该突出预警系统的有效性,并为事故处理和决策提供科学依据。     

基于数据挖掘技术的煤矿智能精准开采系统

煤矿综采自动化技术的研究日渐成熟,但由于自动化综采工作面采煤工艺复杂,智能化系统庞大,各设备作业条件复杂。在分析各自动化子系统间存在大量信息孤岛、现存在综采自动化设备和系统不能有效联通,数据可用性低的问题,为了在海量有噪声的、模糊的、随机的实际数据中,提取挖掘其内在控制和生产决策方面有潜在价值的信息,探究如何通过深度数据挖掘实现对综采自动化系统的精准开采。基于数据挖掘技术对建立的开采模型的融合数据分析,根据实时工况数据及各传感器测量数据的实际控制反馈,进行智能开采模型算法的深度学习和控制算法的迭代;随着数据挖掘不断优化控制参数和控制策略算法分析,增加了系统和装备的分析决策功能,最终转换为精准开采决策,极大提升了综采工作面智能化整体水平。     

基于PLC的液压支架远程监测系统关键技术研究

液压支架是煤矿井下综采工作面重要的设备之一,对液压支架的远程监测是实现综采工作面智能化、信息化和高效化生产的前提条件。根据液压支架的运行特点,开发了一种可以实现液压支架井下位姿、运行状态、行程信息以及工作压力等工况参数的实时采集和远程监测的液压支架远程监测系统,为综采工作面的智能化、高效化和信息化生产提供了解决方案。     

KJ345型综采工作面监测系统在南屯煤矿的成功应用

KJ345型综采工作面监测系统主要适用于矿井下工作面液压支架的压力、倾角等数据的采集、监测及分析。24h连续监测和数据采集、传送、记录、图形显示、超限警告与报表输出,为地面和井下的生产、管理人员提供实时的工作面生产及安全信息,是保证工作面高产高效、安全生产的现代化监测设备。     

基于AI技术的矿用带式输送机驱动装置故障诊断预警研究

针对矿用带式输送机驱动装置采用传统人工检修方法劳动强度大、准确率低、覆盖面小、监测手段单一等问题,提出一种基于AI智能专家算法的矿用带式输送机驱动装置故障诊断预警系统,通过AI识别和分析驱动装置齿轮不对中,游移、偏心、磨损、游移、破裂或断齿等齿轮组合状态异常工况故障的啮合频率(GMF)特征,经过学习和训练最终建成GMF特征专家库。试验表明,结合AI技术与特征专家库的故障诊断平台识别率为92.3%,准确率为90.4%,响应时间为29 ms,较高的准确率和快速的响应时间能够避免设备故障积累导致事故发生,大幅提高带式输送机各部件故障诊断效率,有力保障了煤矿井下运输安全。     

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。     

煤与瓦斯突出灾害预警系统在赵庄煤业的现场应用

突出预警系统(包括KJA瓦斯涌出动态特征突出预警系统、动态防突系统、瓦斯地质分析系统)瓦斯涌出动态特征突出预警技术通过与矿井瓦斯监控系统的网络连接,采集井下工作面瓦斯监控数据,与动态防突系统和瓦斯地质分析系统的综合数据进行在线实时分析,评价井下工作面突出危险性,实现了对工作面突出危险性进行预测预报。提高矿井对工作面突出危险性的管理效率,生产效率,有效的保护井下工作人员的生命安全提供了一种全新的技术手段。     

无人开采工作面巡检机器人机械臂优化设计

基于大同煤矿集团无人开采工作面的背景,为了使煤矿井下工作面彻底达到"无人化",设计了一款巡检机器人检修臂。在井下装备出现故障的时候,能够稳定、快速地解决故障,对检修臂进行了驱动系统设计优化,并运用系统分析和仿真的方法。使电机尺寸进一步减小,驱动系统性能指标得到优化,检修机器人的性能进一步得到提升,工作面的"无人化"越来越完善。机器人机械臂优化结果对大同煤矿(集团)煤矿井下无人开采工作面巡检新工作具有指导意义,可为同类煤矿井下类似工作提供借鉴。