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。     

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。     

智能集中控制技术在屯宝煤矿智能化建设中的应用

对煤矿井下生产设备进行智能化改造,实现煤矿可视化、远程化和无人化的智能集中控制是煤矿智能化建设的重要途经,也是减少煤矿安全事故的有效方法。以屯宝煤矿为例,从智能集中控制技术的角度阐述智能化建设在屯宝煤矿智能化建设中的应用。首先分析集中控制技术的内涵,构建了系统的架构,讨论了其关键技术;然后针对辅助系统的智能化升级改造提出了实施方案;最后以水泵房的智能化升级改造为例,对其关键问题和取得的效益进行分析。通过分析可得,智能集中控制技术的应用实现了减员增效的目的,提高了煤矿生产的安全性,为屯宝煤矿智能化建设打下坚实的基础。     

青龙寺煤矿智能矿山研究与实践

在煤矿智能化建设过程中,青龙寺煤矿以加快推进煤矿智能化建设为目标,加快推荐智能化建设工作。从煤矿的信息化存在孤岛、多系统多平台、采掘环节低效、多人、主运与辅运环节复杂、主运与辅运环节复杂4个方面分析了青龙寺煤矿智能矿山建设过程中存在的难题。从智能矿山平台实现数据融合、管控一体化、智能采掘关键技术与装备研究、智能主辅运输关键技术与装备研究、智能辅助系统关键技术与装备研究、基于一体化通信及位置服务的智能矿山安全保障关键技术与装备研究5个方面分享了青龙寺煤矿智能矿山的建设经验。从一体化通信及位置服务、智能主运、智能辅运、智能供排水系统、管控平台5个方面对青龙寺智能矿山创新成果进行了展望。     

煤矿信息综合承载网标准研究制定

为满足煤矿监控、定位、视频、音频、远控、5G等不同业务对时延、可靠性、带宽等指标的不同需求,煤矿信息综合承载网应具有下列功能：(1)网络切片功能,支持FlexE接口技术或信道化子接口技术,将端口带宽资源划分到不同网络切片中;不同网络切片之间的业务彼此隔离承载,互不影响。(2)网络切片在线带宽扩容功能,带宽调整过程中业务不出现丢包。(3)网络切片设置掉电保护功能。(4)符合IEEE 802.3和TCP/IP协议,支持IPv6协议和IPv6业务承载,支持IPv4、 IPv6业务同时承载。(5)支持万兆光接口、千兆光接口、 10/100/1 000 Mbit/s自适应接口,核心与汇聚节点宜支持5万兆及以上光接口。(6)宜采用环形或双环结构。(7)业务质量实时监测功能,实时监测指定业务的时延、抖动和丢包率情况。(8) 1588v2时钟同步功能,支持5G基站业务接入。煤矿信息综合承载网的主要技术指标应满足下列要求：(1)光端口传输距离应≥20 km;电端口传输距离应≥100 m。(2)骨干网传输速率应≥10 Gbit/s;接入网传输速率应≥1 Gbit/s。(3)不同帧长的丢包率均≤0.01%（...     

智能自动化技术的现状与发展趋势

文章在介绍专家系统、模糊逻辑、人工神经网络、模式识别、遗传算法和小波分析等人工智能技术的特点以及它们在自动控制中的应用现状的基础上,分析了它们之间交叉综合后所形成的混合智能技术,指出应用混合智能技术是当前一段时间内实现复杂系统优化控制的重要途径。     

智能科学与智能技术

当今智能科学与智能技术是科技界的一个热点，在这方面有很多争议，有些学者怀疑智能技术前景，将现有“智能系统”与人相比，根本上否定有什么智能，认为只不过是一套专用软件，有的则过份乐观。我们认为过分悲观或过份乐观都是错误的，这里首先要区分智能科学与智能技术。前者是研究人所具有的自然现象，后者是开发一种技术去替代人的某些脑力劳动，其次，应正确认识现有智能技术方法的局限性。     

智能设计体系结构的研究

本文研究智能设计的体系结构,首先提出了智能设计的抽象层次模型,在分析设计师的智能行为后,提出智能设计的异构知识的概念,探讨了智能行为的内在运行机制,以及 计算机处理异构知识的集成推理方法,给出了基于上述模型的系统集成推理求解策略和实现方法。     

煤矿斜井智能运输集控技术研究与应用

面向煤矿斜井轨道运输场景,介绍了一种基于矩阵联锁控制策略、PLC工业控制技术、现场总线通讯技术的煤矿斜井轨道运输智能集中控制技术及其实现方法.利用运行线路多区段划分方法得出直观的控制策略,简化了联锁逻辑关系,实现了全轨道列车智能调度,提高了运输效率;PLC技术和现场总线技术的应用提高了系统运行的稳定性和可靠性,方便井下...     

白芨沟煤矿智能化建设思考与规划

针对国家能源集团宁夏煤业有限责任公司白芨沟煤矿信息化基础薄弱、智能化建设滞后的现状,提出了可行的智能化建设理念,针对性给出了制定实施方案、明确资金渠道、夯实基础建设、突破关键技术、分步实施建设5个方面的建设路径与方法,阐述了已建系统运行效果及存在的问题,为按期实现智能化建设目标从短期和远景方面规划了下一步计划实施的具体项目。     

煤矿机电设备智能化维护研究现状与发展趋势

煤矿机电设备智能化维护是智慧矿山建设的重要组成部分。从煤矿机电设备故障机理、设备状态监测、信号分析与处理、故障诊断与预测算法4个方面总结了煤矿机电设备的智能故障诊断与预测性维护研究现状:(1)设备故障机理研究主要是针对不同设备,采用不同方法建立设备故障的分析模型,并对模型施加激励以获得设备故障动态响应,从而为后续的故障诊断提供评判依据;(2)设备状态监测研究针对煤矿机电设备建立了较为完备的状态监测系统,能够准确及时地获取设备参数,为设备的故障诊断提供数据支持;(3)信号分析与处理研究除了采用传统的时域、频域和时频域分析方法外,还将多种方法结合的手段用于信号处理与特征提取,提高了信号处理效率和处理结果的可靠性;(4)故障诊断与预测算法主要采用人工神经网络及机器学习、深度学习等智能算法建立设备故障诊断与预测模型,从而实现故障的智能诊断和预测。指出煤矿机电设备智能化维护研究存在的问题:(1)设备故障机理的研究缺少多故障复合状态下的故障机理研究,需要更多地对设备某部分的故障带来的连锁反应进行研究;(2)模拟环境下所获得的故障数据不能完全真实反映设备实际的运行状况,需长时间不断采集现场监测数据,最好是设备全生命周期数据;(3)目前采用组合式的算法研究较少,并且研究对象更多局限在设备某个部分或零部件。最后给出煤矿机电设备智能化维护的发展趋势:(1)研究应用灵敏度更高的智能传感器来监测设备,结合随机共振、盲源分离等方法从强噪声中提取微弱的特征信号,及时地识别出设备早期故障,从而实现预测性维护;(2)采用独立的诊断方法已经不能适应实际设备的诊断需求,基于多传感器信息融合技术的诊断和预测可准确有效地识别出设备存在的所有故障;(3)将迁移学习算法作为"桥梁",建立仿真、试验数据与现场数据的相关性,为解决仿真与试验条件和现场条件差异的问题提供数据支持和保障。     

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。     

煤矿井下智能接入路由器研究

针对煤矿井下多种通信方式,提出煤矿井下接入的解决办法：智能接入路由器。并给出其路由选择算法和网络传输协议的设计方法,并且比较与传统路由器的区别。     

形象智能与多媒体处理技术的综合研究

一引言,用计算机模拟人类智能一直是人工智能研究者所追求的目标,其研究的范畴已由模拟人类逻辑思维的智能拓展到模拟人类象思维的智能。     

基于数字孪生技术的大型煤矿远程智能监控研究

为了保证大型煤矿开采工作的安全性与质量,利用数字孪生技术优化设计大型煤矿远程智能监控方法。利用数字孪生技术构建大型煤矿虚拟模型,在该模型下确定测点位置,远程采集大型煤矿实时运行数据。通过对数据特征的提取与匹配,从煤矿开挖设备和施工环境两个方面,监测大型煤矿运行状态。改装大型煤矿远程智能控制器,以运行状态的监测结果作为控制程序的启动条件,实现对大型煤矿的远程智能监控任务。通过与传统监控方法的对比得出结论:优化设计方法对煤矿开挖设备的监控性能明显升高,对环境中瓦斯浓度和温度的监测误差分别降低了0.34%和0.19℃,控制误差分别降低0.09%和0.145℃,同时监控范围扩大27.4%。     

智能轮椅的研究现状和发展趋势

本文比较详尽地介绍了智能轮椅的国内外研究现状，论述了研究中若干关键技术问题，并简要分析了其发展趋势。     

Agent技术在智能教学系统中的应用与研究

在传统的学习平台的基础上,以人本主义学习理论和建构主义学习理论为指导,将Agent技术应用于智能教学系统的构建和研究,为越来越多的学习者提供更加智能化和人性化的协同学习环境和协同学习方法,也为现代教育模式的研究和素质教育的大发展提供了一个新的思路.以多Agent技术为基础,提出了一种新的基于Agent的智能教学系统框架,并讨论了其主要功能及实现该系统的部分关键技术.