综采工作面无人化远程监控技术

为解决煤矿井下综采工作面监控不足、劳动力成本大、设备状态实时性较差等问题,本文提出了一套煤矿井下综采工作面无人化远程在线监控系统,介绍了硬件系统模块,根据模块化设计理念编写了故障识别软件程序。经应用表明,本次提出的方案实现了综采工作面的无人化、工作面设备的互联互通以及故障智能分析与决策,解决了长期困扰煤矿企业发展的难题,大大提高了煤矿井下智能化水平,降低了工人劳动强度。     

大采高工作面智能化综采关键技术研究

为了解决大采高综采工作面用人多、劳动强度大等问题,针对陕西陕煤黄陵矿业有限公司二号煤矿实际情况,分析了大采高工作面智能化综采存在的片帮精准控制难、底软拉架难及装备可靠性、感知精准度、协同性差等技术难题;选用可视化远程干预型技术路线来实现大采高综采工作面智能常态化开采;重点研究了高效采煤工艺、防片帮控制技术、底软智能控制技术和顶板破碎智能控制技术。通过采煤工艺革新,三角煤截割效率提高了30%;在煤壁发生片帮的不同阶段采用不同的控制手段,实现了护帮板精准控制;通过液压支架多次降架模拟人工操作的方式完成底板软弱条件下的智能化处理,解决了架前堆煤问题;通过液压支架超前拉架的方式完成工作面顶板破碎条件下的智能化处理,确保顶板破碎区域可以智能开采。二号煤矿实践表明,采用智能化综采技术后,实现了以工作面设备智能运行为主、现场干预控制为辅的智能化生产模式,以及井下7人作业、地面2人监控的"7+2"作业模式,达到了减员提效的目的。     

液压支架远程监控平台的设计与实现

为提升煤矿井下综采工作面液压支架工作效率、保证工作面安全生产,设计并实现液压支架远程监控平台.根据液压支架工艺流程,设计监控平台总体架构,采用CAN总线通信与TCP/IP通信相结合的方式实现工作面所有液压支架数据的实时、准确传送.详细分析了基于远程监控平台的动作、控制以及通信方案,最后给出液压支架远程监控平台界面设计步...     

井下综采设备高精度激光定位技术的应用与研究

为提升煤矿智能开采安全技术水平,解决综采设备在复杂井下条件下低成本精确定位及控制问题,开展井下综采设备高精度激光定位技术的应用与研究。基于井下综采设备作业过程分析,研究井下综采工作面绝对坐标系确立及工作面跟踪定位系统测量基准传递与重构方法,在此基础上搭建激光跟踪实时定位系统架构。该方案已在某煤矿采煤机井下作业中得到应用,结果表明,该方案能实现井下综采设备高精度定位功能,连续作业条件下推移曲线误差控制在20 mm内,可满足井下综采设备作业需求。     

综采工作面智能化控制系统方案设计

针对煤矿井下综采工作面人工现场操作时生产效率低下、安全性不高、劳动强度大的问题,设计"三机"智能化控制系统.对"三机"姿态协同控制模式、性能协同控制模型以及远程集控中心进行模型、平台设计.通过与人工现场操作模式"三机"运行数据进行对比分析发现,智能化控制系统方案能够保证综采工作面生产连续、安全运行,提高设备生产效率.     

乌兰木伦煤矿智能化建设实践与探索

煤矿智能化是煤矿综合机械化发展的新阶段,是煤炭生产力与生产方式革命的新方向,同时也是煤炭工业高质量发展的核心技术支撑。详细介绍了乌兰木伦煤矿智能化建设的成果,包括基础条件建设、智能化综采工作面建设、智能化掘进工作面建设、智能化运输系统建设成果等;探索了UWB精准定位技术、基于漏缆+pRRU组网的5G技术、主运输系统变频调速技术在煤矿智能化建设中的应用;阐述了煤矿智能化建设中的亮点,即井下均衡排水系统研究、无基础带式输送机的应用、智能一体化管控平台的研发。     

大采高智能化综采装备关键技术研究

为了保障智能化综采装备安全高效运行和智能化综采技术常态化应用,以陕西黄陵二号煤矿有限公司大采高综采工作面为例,针对采煤机、液压支架、视频系统等智能化综采装备,重点研究了采煤机精准调高传感器及其保护装置、机械和液压系统可靠性、CAN总线通信隔离、远程启停控制、外喷雾装置,液压支架压力及行程传感器、推溜控制,视频系统高性能广角摄像仪和多角度调节安装架等关键技术,从而不断提升大采高智能化综采装备的可靠性和监控精准度。     

《工矿自动化》2018年征稿通知

<正>为交流推广近年来煤矿自动化、信息化、智能化领域取得的新理论、新技术、新装备等成果,推进智能矿山建设,有效提高我国煤矿安全保障能力,《工矿自动化》拟在2018年第12期出版"煤矿自动化、信息化、智能化理论与技术"专刊。围绕此次专刊,现面向全国征集相关论文。1征文内容与方向(1)智能化综采工作面生产关键技术与控制系统;(2)智能化掘进工作面成套装备;(3)井下高速有线和无线网络通信技术;(4)基于物联网与大数据的新一代矿井生产监测监控     

综采工作面监控系统

目前国内煤矿井下综采工作面监控系统普遍存在着各监控子系统运行相对独立、通信实时性差,稳定性不高等诸多问题.因此,基于煤矿井下综采工作面的工艺流程,以实现井下主要生产设备工况的在线监测与控制、环境参数的采集与监测和故障处理为目的,通过建立西门子S7-300系列PLC的主控站与现场层的智能从站,研究设计了一套应用于煤矿井下的数字化综采工作面监控系统.经实际测试表明本系统稳定性好、可靠性高,对煤矿的安全高效生产具有不可替代的作用.     

准东二矿智能矿山建设探索

围绕国家、集团对智能矿山建设的指导思想、设计要求及目标,探索了准东二矿智能矿山建设目标、建设内容及建设成果。建设目标：打造国家级智能化示范矿井,实现掘进工作面减人提效、综采工作面内少人操作、井下固定岗位无人值守和远程监控,发挥示范引领带动作用,不断提升煤矿生产效益和安全生产管理水平。建设内容包括”一张图”管理系统、智能装备与控制系统、智能管控一体化平台、煤矿生产数据库、智能工作面地质构造透明化系统、IT基础设施、智能选煤厂。建设成果：构建了”一张图”管理系统;实现了工作面地质构造透明化;构建了虚拟现实(VR)培训系统。     

基于云平台的综采设备群远程故障诊断系统

目前开发的综采设备远程故障诊断系统大多是针对采煤机、刮板输送机、带式输送机等单机设备,以及基于视频或虚拟现实的专家远程指导维护系统,而集云平台、远程故障诊断和专家远程指导维护于一体的设备群故障诊断系统研究很少。针对该问题,设计了一种基于云平台的综采设备群远程故障诊断系统。首先通过传感器采集综采工作面采煤机、液压支架、刮板输送机、转载机、乳化液泵站、带式输送机及供电系统等的状态监测信息;然后通过煤矿井下环网将综采设备群运行状态监测信息传输到地面服务器,地面服务器对接收到的信息进行智能故障诊断分析、数据存储、报警查询等;最后通过MQTT协议将地面服务器的综采设备群状态监测信息按照统一格式传输至云服务器进行数据处理及格式转换,并将转换后的数据利用4G/5G网络传输至移动端和通过MQTT协议传输到PC端,从而实现综采设备群运行状态监测的可视化、故障查询、故障报警及故障预警信息的及时推送。以可视化视频监控为媒介,当综采设备出现故障时,视频信息可实时转接至对应专家,专家通过视频信息远程指导井工人员进行远程维护。该系统在陕西黄陵煤矿综采工作面进行了测试,结果表明:该系统实现了综采工作面设备群的远程故障诊断,通过手机移动平台可以实现综采工作面设备群运行状态实时监测和故障预警信息的及时推送,降低了综采工作面设备群的故障率和非计划停机次数,生产效率提高了约30%。     

5G技术在煤矿智能化建设的应用

煤矿行业是我国重要的能源供给行业,是我国经济发展过程中不可或缺的重要构成,而煤炭开采是一项专业性强且风险因素高的工作,应用5G等新技术推进煤矿智能化建设已成为新时期煤矿行业实现长远稳健发展的重要途径。从煤矿智能化建设存在的问题出发,分析了煤矿智能化建设应用5G技术的必要性及可行性,从煤矿井下定位、虚拟交互、生产远程实时控制、远程协同运维、移动边缘计算、智能无轨辅助运输、井下安全巡检与防护等方面探讨了5G技术在煤矿智能化建设中的应用途径。     

数字孪生-应对智能化综采工作面技术挑战

基于智能化综采工作面目标任务-自主完成综采工作面可靠割煤、保持工作面几何关系、顶板可靠支护,提出了综采工作面智能控制关键技术,包括采煤机定位技术、工作面可视化技术、液压支架电液控制技术（装置）、工作面通信技术、综采装备协同控制技术、采煤机自动调高技术、工作面自动调直技术和工作面围岩支护控制技术（其中前3种技术属于智能化综采工作面的感知与执行层,工作面通信技术是智能化综采工作面的传输层,后4种技术属于智能化综采工作面的决策层）。指出智能化综采工作面面临的挑战为决策层的自主决策能力不能适应复杂多变的工况、感知与执行层不能支撑决策层的信息需求和决策指令的可靠执行。针对上述挑战问题,采用基于仿真的数字孪生建模方法,提出了综采工作面数字孪生系统架构。综采工作面数字孪生系统虚拟实体包括机理模型和行为模型,利用综采装备机理模型可获得综采装备物理系统的不可测数据,行为模型可为综采工作面智能控制系统提供反映物理装备运行状态的全息信息,解决决策层数据信息匮乏问题;综采装备机理模型与其控制系统组合的离线运行模式形成综采工作面硬件在环仿真系统,为基于工艺规则的智能控制算法提供测试平台;综采装备机理模型、行为模...     

煤矿井下综采工作面瓦斯抽采技术研究

由于煤层结构复杂、赋存规律不规则以及开采条件恶劣,煤矿生产的安全问题日益凸出。本文主要介绍了煤矿井下综采工作面瓦斯来源及涌出机理,并研究了瓦斯抽采技术,为煤矿瓦斯灾害防治提供了一定的理论依据。     

虚拟现实技术在综采工作面仿真中的应用

运用三维图形技术模拟综采工作面生产过程是煤炭研究领域一个新方向。该文应用计算机模拟技术,结合Mu ltigenVega和Vc,建立综采工作面仿真模型。对仿真中的关键问题:运动模型的实现,碰撞检测,数据库技术做了详细的讨论。将虚拟现实技术应用于煤矿综采工作面的生产过程,使其生产过程达到可控可视化的效果,这种仿真技术用于矿工培训将具有投资少、安全可靠、具有可重复操作的优越性,对于研究综采工作面的规划设计、方案论证、决策支持和事故处理同样具有十分重要的意义。     

大柳塔煤矿智能化建设实践

针对智能矿山建设要求,详细介绍了大柳塔煤矿多年来智能化建设成果,主要包括：(1)基础条件建设。亿吨级煤矿生产指挥系统、海量数据综合管控平台、煤矿一体化矿图协同管理平台、煤矿安全监控系统数字化升级改造、信息基础与网络建设。(2)示范工程技术应用成果。中厚煤层智能综采工作面、厚煤层智能综采工作面、连续采远程控制技术、两臂组合式智能锚杆钻车、矿用智能巡检机器人、无人值守带式输送机、采掘工作面智能化远程控制技术、智能喷浆机器人。     

面向综采工作面的自动化软件设计与应用

针对综采工作面高效开采需求,以及开采过程中面临的自动化软件产品缺乏,通用的工业组态软件缺乏行业针对性、设备接口协议繁多、对业务场景的适应性不足等问题,提出了一种面向综采工作面的自动化软件设计方案。面向综采工作面的自动化软件包括井下服务端、地面服务端、地面客户端3层架构。井下服务端是整个架构的基础,由驱动层、数据库模块、模型逻辑层、数据可视化层构成。驱动层负责接入适配工作面的各类设备及通信协议,实现与各设备的实时双向通信。数据库模块包括实时数据库和历史数据库,实时数据库为驱动层提供实时读写服务,历史数据库为驱动层提供数据记录服务。针对煤矿开采业务场景构建了综采工作面的数据模型,模型逻辑层用以解决软件缺乏行业针对性和适应性不足的问题。模型逻辑层通过与驱动层交互实现设备数据的实时上传和控制指令的实时下发,为数据可视化提供数据驱动,并且通过加载控制分析组件,完成各类设备的协同控制和数据分析功能。数据可视化层集成了多种数据展示技术,便于对数据进行多维度展示。实际应用效果表明：(1)在辅助生产方面,该自动化软件应用后,可以实现对工作面工况信息和设备状态的连续在线实时监测,支持对工作面设备的远程集中...     

基于透明工作面的智能化开采概念、实现路径及关键技术

提出了以煤层透明化、综采装备透明化、决策及控制透明化为核心的基于透明工作面的智能化开采概念,即在综采工作面煤层地质增强感知的基础上实现工作面开采过程的全面感知、信息集成与分析、智能生产决策、综采装备自适应控制;从感知、分析、决策、执行4个层次指出了基于透明工作面的智能化开采实现路径,即煤层超前探测、“机-环”模型关联、采前规划决策及随采智能控制;阐述了基于透明工作面的智能化开采依托的三大关键技术,即地质勘探技术、综采装备定位技术及三维激光扫描技术。基于透明工作面的智能化开采以达到综采装备智能决策和自主执行为目标,可为最终实现无人化开采奠定坚实基础。     

综采工作面全自动联合采煤机组的设计

为提高综采工作面的自动化水平和生产效率,提出了一种综采工作面全自动联合采煤机组的设计方案。该机组采用可视化计算机监控系统通过CAN总线控制组合开关、电牵引采煤机、液压支架、输送机、工作面沿线扩音电话及智能乳化液泵站等成套设备。实际应用表明,该机组实现了全套综采设备的远程、集中监控和管理功能。     

大采高综采工作面环境安全智能化监测

针对仅依靠煤矿安全监控系统和传统单点监测模式很难对大采高综采工作面环境安全实现全面准确监测的问题,提出了一种大采高综采工作面环境安全智能化监测方案。通过可靠的监测手段自动获取不同类型监测数据,减少人为因素干扰;在单一灾害分级预警的基础上,实现工作面环境安全监测融合分析,划分工作面环境安全风险等级。应用结果表明,该方案实现了基于工作面生产过程的实时安全分析预警,提高了工作面环境安全监测的智能化水平。