智能采运机组自主定位原理与技术

智采工作面装备运行的2个核心问题是控制工作面开采装备在煤层中自适应截割、保持采运机组在连续推进过程中的直线度。解决这2个问题必须实时获取采煤机在工作面空间的准确定位信息。通过对比分析国内外采煤机定位系统的技术原理和硬件架构,发现开发采煤机定位误差消减算法是在井下GPS拒止环境下保证采煤机长时定位精度的关键途径。根据采煤机定位原理可知,采煤机定位误差主要来源于惯性导航安装偏差和惯性导航系统随机误差。惯性导航安装偏差是确定性误差,采用基于两点法的确定性偏差补偿算法可使定位误差减小99.12%。针对采煤机运行状态的非完整性约束特点,基于采煤机运动学模型的闭合路径优化算法和动态零速校正算法分别使采煤机定位误差降低了50%和30%。采用信息滤波模型将闭合路径优化算法和动态零速校正算法进一步融合,抑制了惯性导航系统航向角的漂移,抑制了惯性导航系统航向角的漂移。利用UWB基站群自主迁移方法实现了采煤机在工作面端头定位,采用VB-UKF算法平滑采煤机定位过程中时变的测量噪声,增加了运动轨迹的平滑性,使得IMU/UWB紧融合的定位轨迹更加精确,为惯性导航系统提供校准的基准。基于采煤机定位轨迹的刮板输送机轨迹检测方法实现了刮板输送机形状在线监测,为综采工作面弯曲度自动化检测和校直提供理论基础和试验数据。     

综采工作面采运系统可靠性分析

介绍综采工作面采运系统可靠性分析方法及生产能力的计算方法。并通过平－矿戊－２１０１２综采面实测数据的整理分析，对该工作面采运系统的可靠性进行了评价。     

复杂条件下综放工作面采运系统可靠性分析

应用系统可靠性理论，建立了复杂条件下综放工作面采运系统可靠性模型，模型在水城矿务局汪家寨矿3119综放工作面的应用表明，它能方便地找出系统的薄弱环节，提出改善系统可靠性的措施，从而为矿井技术改造和实现工作面的高产高效开采提供科学依据。     

安家岭露天矿半连续采运系统

以安家岭露天矿半连续采运系统为例,着重介绍安家岭露天矿正在开发的3 200 t/h原煤采运系统项目,对其开采工艺流程、主要工艺参数及主要开采成套装备的组成、性能及工作原理进行全面、客观地分析和阐述,为大型露天矿半连续采运工艺及成套装备选择配置提供参考。     

基于超宽带技术的掘进机自主定位定向方法研究

针对煤矿井下综掘工作面的实际工况,提出了一种基于超宽带定位技术的悬臂式掘进机自主定位定向方法,建立了该方法的数学计算模型及误差随距离分布模型,并验证了该方法的可行性。分析结果表明：在满足煤炭巷道成型标准的情况下,该系统的自主探测范围可达400 m左右。为了进一步提高自主测量范围,提出了一种定位基站自主标定方法,可实现掘进机巡航参数的跟随性测量,减少综掘人员的井下作业时间。该项研究可有效防止因偏掘引起的巷道错位,实时提供掘进机位置状态及位姿参数,为实现掘进机自主巡航奠定基础,满足深部危险煤层开采的无人化需求。     

超大采高采煤机智能诊断电气控制系统研究

煤矿装备智能化是实现煤炭工业高质量发展的核心技术支撑，采煤机作为三机配套设备之一，其智能化的程度直接影响煤矿装备智能化的发展。为了解决厚煤层及特厚煤层的开采，设计了一种基于Runtime实时操作系统的超大采高采煤机电控系统。详细介绍了电控系统架构，电控箱结构及器件布置原则，分析研究了自适应控制、惯性导航系统、在线监测及故障诊断等智能化采煤机关键技术。该电控系统在神东上湾煤矿8.8m超大采高采煤机中等到了应用，现场应用效果良好，同时实现了智能化诊断的目标。     

超大采高采煤机智能诊断电气控制系统研究

煤矿装备智能化是实现煤炭工业高质量发展的核心技术支撑，采煤机作为三机配套设备之一，其智能化的程度直接影响煤矿装备智能化的发展。为了解决厚煤层及特厚煤层的开采，设计了一种基于Runtime实时操作系统的超大采高采煤机电控系统。详细介绍了电控系统架构，电控箱结构及器件布置原则，分析研究了自适应控制、惯性导航系统、在线监测及故障诊断等智能化采煤机关键技术。该电控系统在神东上湾煤矿8.8m超大采高采煤机中等到了应用，现场应用效果良好，同时实现了智能化诊断的目标。     

矿井采运系统优化的模拟混合语言编程

采用一种新的思路，对采运系统进行优化模拟，即根据计算机不同的语言特点编制系统不同部分，介绍了编程方法     

六采西部辅运巷综合施工技术

在采区的边界施工一条辅助运输巷,来解决南、北采区矿井通风、运输、供风、供水等不均的难题,结合矿井无轨运输实际,沿煤巷布置,采用综掘施工,贯通后喷浆铺底,实现了安全、优质、快速、高效的目的,为同类型巷道设计施工积累了一定经验。     

煤矿采运一体化机械设备协同调速系统研究

针对煤矿采运一体化机械设备在负载变化大和恶劣条件下存在运行能耗大、事故频发等问题,研究了煤矿采运一体化机械设备协同调速系统,分析了刮板输送机和采煤机的结构以及刮板输送机和采煤机的配套过程,设计了刮板输送机—采煤机协同调速控制系统总体构架,并分析了刮板输送机载调速系统、采煤机机载调速系统和巷道远程协同调速系统等3个子系统。研究提高了煤矿的工作效率和提升了煤矿安全度。     

采煤机惯性导航安装偏差对定位误差的影响

惯性导航装置安装于采煤机机体上,导航解算时以惯性导航装置坐标系代表采煤机坐标系,当其安装存在偏差时,惯性导航装置坐标系不能代表采煤机坐标系,进而会影响采煤机的定位精度。根据航位推算原理,建立了采煤机惯性导航安装偏差所引起的采煤机定位误差模型,获得惯性导航装置安装偏差与采煤机定位误差之间的关系。安装偏差中的航向偏差与俯仰偏差对采煤机定位误差的影响较大,横滚偏差对采煤机定位误差影响较小,并且定位误差主要集中在高度方向及垂直于采煤机运动的方向。构建的定位误差模型为确定惯性导航装置的安装精度要求与补偿安装偏差引入的采煤机定位误差提供了理论依据。     

一种采用捷联惯导的采煤机动态定位方法

针对采煤机定位是三维体定位的情况,运用捷联惯导系统中三轴加速度计和陀螺仪对采煤机的实时线性加速度和实时角速度进行测量,得到采煤机在载体坐标系下的加速度和角速度。由于在载体坐标系下不能直接进行定位计算,故进行坐标变换,构建了采煤机在惯性坐标系中的导航方程,通过对加速度和角速度进行积分运算,获得采煤机位置和姿态数据。最后,...     

采煤机惯性导航定位动态零速修正技术

基于捷联惯性导航与轴编码器组合的采煤机惯性导航定位是综采工作面可行的采煤机定位技术。惯性导航提供姿态角参数,轴编码器提供速度参数,采煤机惯性导航定位利用航位推算算法解算出东北天坐标系下的位置坐标。为了进一步提高定位精度,在消除确定性偏差的基础上,根据惯性导航姿态误差方程,以东、北、天3个方向的平台失准角为状态量构建状态方程,根据动态零速修正技术的非完整约束条件,以采煤机坐标系横向和垂直方向速度值为观测量构建量测方程,建立卡尔曼滤波模型,并进行移动平台模拟采煤机运行试验验证。在试验条件下,第3刀导航东、北方向最大误差分别由0.639 7,0.856 7 m减小为0.456 4,0.594 2 m。第4刀导航东、北方向最大误差分别由0.644 4,0.910 6 m减小为0.466 5,0.603 0 m。东、北方向定位精度提升了30%。     

基于地理信息系统（GIS）的采煤机定位定姿技术研究

采煤机自主定位及其对煤层信息的感知是采煤机自动控制系统关键技术。以山西某煤矿18201工作面为试验地点,利用震波CT探测技术对工作面煤层进行了精细勘探,构建了工作面煤层地理信息系统。以具有自动寻北功能的惯性导航装置、轴编码器为传感元件,开发了基于工作面地理信息系统的采煤机定位定姿装置。经过工作面试验,采煤机定位装置可实时测量采煤机行走轨迹、截割轨迹及其与煤层顶底板关系,实现了采煤机在工作面煤层三维地质环境中的定位与煤层地质信息的感知。     

综采工作面采煤机远程智能遥控技术

为应对采场少人乃至无人化的需求,实现远离采场顺槽以及地面的远程遥控采煤方式成为自动化、智能化的必然趋势。在明确综采工作面采煤机远程智能遥控技术的总体要求和国内相关技术发展现状后,从远程控制技术的系统方案、安全控制逻辑和操作策略、远程记忆截割控制技术、采煤机与支架、刮板等设备的协同控制技术等方面论述了采煤机远程智能控制技术的优势和具体操作方式;分析了远控实时性技术、故障诊断及数据分析、远控操作的常态化等需要解决的关键技术,并展望了未来的发展趋势。     

基于采煤机运动轨迹的刮板输送机布置形态检测研究

为了准确检测采煤工作面中刮板输送机的布置形状,提出了基于采煤机运动轨迹的刮板输送机布置形态检测方法。根据工作面中采煤机与刮板输送机之间的几何空间位置关系,建立以采煤机运行轨迹反演刮板输送机形状数学模型,并搭建刮板输送机布置形态检测试验平台进行试验验证。在刮板输送机轨道模型分别直线、水平曲线、垂直曲线布置形状下,通过刮板输送机形状反演模型获得刮板输送机布置形态;在该试验条件下,通过试验表明：刮板输送机轨道模型的检测形态与实际布置形态的测量误差为±18 mm,满足工作面刮板输送机弯曲检测精度要求。该刮板输送机形态检测模型可实现在线监测,取代人工测量的方法,为实现工作面自动化弯曲检测和校直提供理论基础。     

惯性导航初始对准偏差与安装偏差校准方法对采煤机定位精度影响

以惯性导航元件与里程计为传感元件的航位推算方法是综采工作面可行的采煤机定位方法。通过建立航位推算误差模型,分析了惯性导航元件初始对准偏差角和安装偏差角对采煤机运行过程中定位精度的影响。结合航位推算轨迹与实际轨迹的相似性,提出了基于两点法的两种偏差角校准算法,并通过试验验证了校准算法的有效性。在试验条件下,校准前后采煤机定位50%球概率误差(SEP)半径值分别为12.062 m和0.104 m。采煤机往复截割过程中一个截割循环内采煤机的定位精度保持在相同的水平。     

基于捷联惯导系统的采煤机定位技术

针对煤矿井下三机自动化中的采煤机定位精度较低的问题,根据采煤机工作环境恶劣、空间封闭、干扰较多的特点,提出了一种基于捷联惯性导航的采煤机位姿定位方法.该方法主要利用了捷联惯性导航系统中的三轴加速度计和三轴陀螺仪实时测量采煤机的加速度和角速度信息,根据四元数捷联惯导位姿解算方法解算出采煤机的实时位置和姿态信息,得到精...     

采煤机姿态矫正系统研究综述

由于现阶段我国煤矿井下开采环境恶劣,且需要人工操作,为了实现采煤机在工作时能够自主对其位置、姿态等进行实时定位以及矫正,对实现采煤机井下智能化姿态矫正进行了相关讨论以及研究。首先对采煤机在工作时可能遇到的姿态进行分析,随后对国内采煤机定位技术进行了讨论,紧接着又对惯导技术的研究现状以及发展进行了论述,并对采煤机姿态矫正系统的关键性技术进行了研究讨论,然后又提出了一种基于组态软件的采煤机姿态矫正以及控制系统,分析了此矫正系统的工作原理以及组态界面实现的功能。此采煤机姿态矫正系统对未来实现采煤机智能化控制、无人化发展奠定了理论基础。