基于数字孪生的综采工作面工业虚拟服务系统

针对传统虚拟综采工作面数字化程度低、工艺规划周期长、装备运行状态监测困难等问题,设计了基于数字孪生的综采工作面生产系统。围绕综采工作面运行规律及特点,构建了物理综采工作面、虚拟综采工作面、综采虚拟软件服务系统和综采孪生数据系统,研究了系统间的数据交互流程和驱动优化方法。提出虚拟综采工作面元素模型的系统性构建方法,完成了多种类煤层及综采装备建模;基于综采虚拟软件服务系统对综采生产过程进行虚拟仿真,实现了采煤机截割路径规划和不同综采工艺的预演评价;利用相关传感器及软件技术实现了综采装备运行姿态在虚拟环境中的实时映射,在此基础上,建立了分布式局域网协同模型,借助一致性哈希算法实现了多装备监测任务的动态优化分配。经应用测试,该综采虚拟软件服务系统能有效为数字孪生和综采工作面的深度融合及终端装备的生产、规划、监测等问题提供服务。     

数字孪生驱动的悬臂式掘进机虚拟操控技术

针对悬臂式掘进机智能控制时面临的远程操控问题,结合数字孪生和虚拟仿真等技术,提出面向煤矿井下装备智能控制的"人—信息—物理系统"(HCPS)交互机制,实现掘进工作面物理空间与掘进信息虚拟空间的深度融合与交互;结合悬臂式掘进机模型,提出数字孪生驱动的悬臂式掘进机智能操控系统,从工况数据感知、数字孪生体构建、人—机—环交互3个方面实现地面虚拟掘进与井下实际掘进的深度融合;搭建悬臂式掘进机远程虚拟操控实验平台,以验证孪生数据驱动下的虚实同步等功能,截割轨迹跟踪测试表明,系统可实现掘进机虚实同步控制,截割头位置精度偏差小于40 mm,满足煤矿开采中巷道开拓的质量控制要求.基于数字孪生驱动和虚拟现实呈现的井下设备智能操控方法,在煤矿巷道可视化掘进系统和智能掘进机器人系统中应用效果良好,为煤矿井下综采综掘工作面设备的远程智能监测与控制提供了全新的思路,对促进工作面智能化系统发展重要的借鉴意义.     

面向数字孪生车间的三维可视化实时监控方法

针对数字孪生车间的实时可视化监控难题,提出一种基于实时信息的生产车间三维可视化监控方法。分析了数字孪生车间与三维可视化实时监控之间的关系,提出一种多层次的三维可视化监控模式和实时数据驱动的虚拟车间运行模式。在此基础上,对基于实时信息的生产车间三维可视化实时监控方法4个关键实现技术,即虚拟车间几何建模、车间实时数据管理、车间多层次三维可视化监控和车间状态看板构建方法等进行了详细阐述。设计并开发了原型系统,通过实例验证了所提方法的有效性。     

综采工作面三机虚拟仿真系统设计及关键技术研究

针对综采工作面逐渐向智能化方向发展,以实验室综采工作面三机为研究对象,在unity3d平台下通过脚本组件再现三机运动情况。在unity3d平台下建立综采工作面虚拟场景;运用面向对象的编程思想,详细介绍脚本组件控制采煤机、液压支架、刮板输送机各自的单机仿真以及综采工作面三机的智能协同运动;最后介绍了图形用户界面GUI(Graphical User Interface)的交互控制,通过监控面板实时显示了三机的运动情况及对部分动作的人工控制。本系统在测试过程中运行良好,达到了真实再现综采工作面三机实际工作情况,为以后实现智能生产提供数字化基础的目的。     

基于Ethernet的综采工作面液压支架远程监控系统研究

为了实现综采工作面液压支架的实时监测与控制,设计并开发了基于Ethernet的远程监控系统。构建了系统总体结构,提出了系统通信的数据存储结构及其实现方法,配置了系统硬件组态,设计了系统程序流程。最后,在STEP 7下对PLC进行了组态与编程,并开发了WinCC下的上位机监控系统,以128台两柱掩护式支架为例进行了验证,结果表明该系统能够实时监控整个工作面液压支架的运行状态。     

数据驱动的复杂产品智能服务技术与应用

随着传感器、数据采集装置和其他具备感知能力的模块在复杂产品服务运行阶段的应用,复杂产品运维系统的数字化和智能化程度越来越高,具有实时、多源、异构、海量等特性的数据成为提高复杂产品系统可靠和低成本运行的决策依据,数字孪生技术提供了一种有效途径。介绍了数据驱动的复杂产品智能服务研究进展;分析了数据驱动的智能服务基本特征与框架模型;提出了数据驱动的复杂产品智能服务方法,主要包括面向服务的复杂产品建模与仿真方法、数据驱动的服务需求获取与精准分析预测方法、基于数字孪生的设备故障识别与动态性能预测方法、数据驱动的装备视情维修与备件库存联合多目标决策优化方法、基于数字孪生的复杂产品辅助维修技术、多要素协同的复杂装备能效精准分析预测方法、基于数据挖掘的复杂产品运行优化控制方法等;给出了智能服务系统的应用案例。所提出的框架和方法可为现代制造服务的智能化转型升级提供参考。     

煤矿综采工作面智能监控系统设计

为促进综采工作面实现智能化、无人化采煤,在综合考虑了综采工作面作业环境较恶劣,易发生各类安全事故的基础上,设计了一种综采工作面智能监控系统。介绍了该系统的构成,所用到的主要设备及工作原理,并设计了该系统的硬件部分与软件部分,借助冗余控制技术,可对综采工作面采煤情况进行在线监测。实际应用结果表明,通过应用该系统可显著提高综采工作面采煤工作的安全性,更好地促进煤矿开采的智能化。     

[数据驱动的智能服务]数据驱动的复杂产品智能服务技术与应用

随着传感器、数据采集装置和其他具备感知能力的模块在复杂产品服务运行阶段的应用,复杂产品运维系统的数字化和智能化程度越来越高,具有实时、多源、异构、海量等特性的数据成为提高复杂产品系统可靠和低成本运行的决策依据,数字孪生技术提供了一种有效途径。介绍了数据驱动的复杂产品智能服务研究进展;分析了数据驱动的智能服务基本特征与框架模型;提出了数据驱动的复杂产品智能服务方法,主要包括面向服务的复杂产品建模与仿真方法、数据驱动的服务需求获取与精准分析预测方法、基于数字孪生的设备故障识别与动态性能预测方法、数据驱动的装备视情维修与备件库存联合多目标决策优化方法、基于数字孪生的复杂产品辅助维修技术、多要素协同的复杂装备能效精准分析预测方法、基于数据挖掘的复杂产品运行优化控制方法等;给出了智能服务系统的应用案例。所提出的框架和方法可为现代制造服务的智能化转型升级提供参考。     

DYJ900高铁运架一体机运行仿真系统和试验验证

为了实现高铁架桥施工特种装备施工过程中的实时监控以及智能运维,以DYJ900高铁运架一体机为研究对象,采用LabVIEW与VRML(虚拟现实模型语言)文件联合仿真方法,开发了DYJ900运架一体机在运行工程中的运动虚拟仿真系统,实现了DYJ900运架一体机实体(物理空间)和系统(虚拟空间)之间的数据和信息交换等功能.另外,针对所开发系统的核心功能,比如提梁过程中的提升操作仿真,进行了试验设计和试验平台搭建,进而对开发的运行仿真系统功能进行了验证.此研究对高铁施工重型装备的智能化运行、监控、管理和维护等有积极意义.     

数据驱动的生产线数字孪生系统构建与应用

为满足生产线智能化的发展需求,针对传统生产线现场调试周期长,生产线三维可视化能力差,生产数据不同步,现场状态监控成本高等问题,结合数字孪生技术,以数据驱动为基础,构建了生产线数字孪生系统。首先运用Process Simulate构建生产线上的各类设备的数字孪生模型,根据数据通信网络和数据采集架构图,利用OPC UA和Modbus通信,读取生产线设备实时数据,并存入相应的数据库中作为驱动生产线数字孪生模型的数据源,从而实现数字孪生模型对物理实体的实时映射。最后,通过搭建虚拟仿真环境,对数字孪生系统进行虚拟调试,并通过构建实例验证平台,验证生产线数字孪生系统的有效性和可行性。     

面向数字孪生的车间运行三维实时监控系统

为解决自动化生产车间生产运行过程和生产信息实时可视化程度低、设备数据采集困难等问题,研究了数字孪生技术和OPC UA技术在车间三维实时可视化方面的应用。首先,以搭建数字孪生车间为基础,完成了三维实时监控系统总体框架的设计,并确定了其关键运行流程和技术路线。然后,对实现该系统的4项关键技术,即车间设备孪生体建模及虚拟车间的构建、基于OPC UA技术的车间多源异构数据采集和传输方式、虚实车间同步运行,以及生产加工数据的实时可视化进行了详细阐述。最后,通过设计开发了某印章生产线的三维实时监控系统,以实时数据驱动孪生车间运行的方式,完成了对物理车间生产过程在三维场景中全方位、任意距离的实时监控。并对采集的实时数据进行分析、处理和计算,实现了车间中设备使用率、产品合格率和库存状况等生产信息动态可视化,验证了该监控系统的可行性和有效性。     

综采工作面智能监控系统研究

为提高综采工作面管理水平并为后续智能化开采创造良好条件,以山西某矿11503综采工作面为工程背景,提出一种综采工作面智能监控系统.经实际应用表明,采面构建的智能监控系统可提高对综采工作面环境以及设备参数的掌控能力,从而在一定程度上提升采面安全生产保障能力.     

煤矿主通风系统的智能化控制

针对综采工作面瓦斯浓度严重威胁煤炭生产效率和作业人员人身安全的问题,在简单概述通风系统及通风机分类的基础上,从工作面参数的监测角度完成了通风智能监控的总体方案设计,并完成了上位机系统、下位机系统以及上位机与下位机通信模块的设计,为实现综采工作面通风系统的智能化控制、保证综采工作面的安全生产奠定基础。     

综采工作面设备机器人化技术探析

为了解决综采智能化系统存在的一系列问题,对智能机器人技术及其结构体系进行了深入研究,提出了综采群组机器人协同作业,实现综采装备机器人化的技术方案。具体的设计理念为利用工作面直线度控制和液压支架推移控制,从而构建全面的综采装备机器人化控制系统,装备、工艺和生产等全方位的神经网络系统,让综采机器人机器具有学习的能力,该系统以局部精确控制、全局坐标定位,最终实现综采装备的智能化。     

煤矿智能化综采工作面系统设计与应用探讨

随着科技发展,为提高煤矿开采的效率,保证开采工作的安全性,对智能化开采系统的需求越来越多,煤矿开采业的自动化程度越来越高。基于现有的技术和开采数据,本文针对某矿区的发展现状,从智能化、大数据等技术在煤矿开采中的作用出发,力求探明智能化综采工作面系统的工作原理,设计并运用好智能化综采工作面系统,为矿区营造更安全、更高效的开采环境,培育发展新动能。     

薄煤层综采工作面自动化技术

介绍薄煤层开采技术的发展历程,分析薄煤层综采工作面自动化开采技术现状,探讨薄煤层综采工作面自动化开采系统的实现功能。应用自动控制和视频监控技术可提高采煤装备自动化水平,能够保证安全高效地回采煤炭资源,最大限度保证开采人员的安全。     

基于实时数据驱动的数字孪生车间研究及实现

为满足智能车间生产状态实时可视化监控、健康管理、故障诊断等需求,提出一种基于实时数据驱动的数字孪生车间体系架构与技术路线.通过搭建面向真实物理行为高保真映射的虚拟仿真环境,采用面向事件响应的数据管理方法构建模块化、通用化的数字孪生车间系统.在此基础上,详细阐述了异构多源数据的采集与管理、真实物理行为的虚拟仿真环境、面向...     

刍议矿用皮带机头免维护智能健康系统的研制

根据目前国内市场调研和现状分析及综采工作面配套设备的使用情况,从润滑监控、超温智能预警、振动分析、传感器报警、数据记录等方面研究设计,实时反馈矿用皮带机头免维护智能健康状况。实现智能控制及智能检测、无人值守功能于一体,提升带式输送机智能化水平,提高系统运行效率,达到降低劳动力和维护成本的目的。     

马兰矿18509综采工作面智能化技术应用与探索

介绍马兰矿工作面地质概况，阐述智能化系统装备总体构成，对控制系统功能和设计进行研究，论述存在的问题及相应的解决办法，并探讨开采效果，以提高操作的安全可靠性，进而逐步提高综采工作面智能化水平。     

智能综采工作面采煤机割煤情况自动监控系统设计分析

为提高采煤机割煤的自动化,智能化水平,基于采煤机在综采工作面自动记忆割煤的原理与具体方案策略,设计了一种可自动监控采煤机运行情况的系统,该系统主要以可编程控制器PLC为核心,通过实时监测与及时调整采煤机割煤作业过程中的主要数据信息,以更好地协助采煤机进行自动割煤作业,并通过设计采煤机运行故障报警系统,在采煤机突发故障时...