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。     

基于ZigBee的矿井环境监测与定位系统

针对煤矿井下有线传输通信困难、信息传递不及时以及安全生产等问题,该文提出了基于无线传感器网络与以太网技术相结合的矿井环境监测与定位系统的设计方案.该方案实现了对井下环境参数的实时监测,并实时跟踪定位井下人员,为科学决策提供了依据.该系统能够提高矿井工作面的安全系数,适用于矿井的安全管理,具有较高的实用性与推广价值.     

基于UWB与激光测距的综采工作面定位系统

传统的无线定位技术精度低,UWB定位技术可实现厘米级高精度定位,满足综采工作面定位系统的精确度要求,但现有研究忽略了安装在液压支架上的基站位置变化对定位效果的影响。针对上述问题,将激光测距技术应用到矿山环境中,设计了一种基于UWB与激光测距的综采工作面定位系统。定位基站安装在液压支架上,液压支架位置变动,基站位置随之变动,采用矿用本安型激光测距传感器测量定位基站之间的距离。定位基站外接天线,发射固定功率的UWB无线信号,与佩戴在人员身上或安装在设备上的定位标志卡通信,通过飞行时间测距方法确定移动目标的位置信息。定位基站通过矿井环网将位置信息数据上传至地面数据中心。在高河煤矿E2308工作面进行了系统测试,结果表明:该系统定位精度达0.193m,定位精度较高,系统基站位置校准精度在0.011m左右,有效解决了基站位置校准问题。     

综采工作面及两巷设备协同推进控制技术研究

针对目前综采工作面及两巷设备自动化程度低、协同控制性差等问题,提出了一种以综采工作面两巷支护、运输及辅助设备自移控制技术为基础,以基于Ethernet/IP通信协议的工业以太网为协同控制通信平台,以协同推进控制流程为决策依据的综采工作面及两巷设备协同推进控制技术方案。该方案能够实现综采工作面及两巷设备协同推进控制,有效减少作业人员数量,满足工作面快速、高效推进需求。     

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.     

煤矿综采工作面液压支架直线度监测方法的研究

针对煤矿井下综采工作面液压支架直线度较差、调整困难且容易引起设备故障等问题,本文提出了一种双闭环控制的直线度检测方法。该方法采用激光传感器和位移传感器相结合的方式采集液压支架的直线度,当液压支架出现偏斜时,通过模糊PID控制算法感知基准支架和周围支架的相对位置,并自动校正当前运动支架。仿真结果表明,应用模糊PID控制算法后,各推移油缸的直线误差不超过15.6 mm,验证了方案设计的合理性,大大提高了煤矿综采工作面液压支架的支护作业安全性。     

煤矿智能化与矿用5G和网络硬切片技术

为减少煤矿井下采掘工作面作业人员,提出了采掘工作面无人5G地面远程控制方法:在采掘工作面设置工业摄像机和传感器,将视频、音频和传感器信号通过5G网络传输至地面,地面操作人员远程操作设备,将控制命令通过5G网络传输至采掘工作面,控制采掘设备动作。提出了用于综采工作面无人地面远程控制的无线传输距离和传输带宽计算方法。综采工作面两端头的基站之间无线传输距离应不小于综采工作面长度的1/2。综采工作面无人地面远程控制所需上行传输总带宽与综采工作面长度成正比,与液压支架中心距成反比,与支架和摄像机数量比成反比,与单台摄像机视频压缩后所需传输带宽成正比。为减少综采工作面无人地面远程控制对上行传输带宽的需求,可以只传输邻近采煤机的摄像机视频。综采工作面无人地面远程控制所需上行传输最小带宽与邻近采煤机的摄像机数量成正比,与单台摄像机视频压缩后所需传输带宽成正比。提出了综采工作面无人地面远程控制系统无线传输距离测试方法,用于综采工作面无人地面远程控制的5G等无线传输系统,在保证传输带宽、时延和可靠性的前提下,对无线传输距离进行测试,基站上行无线传输带宽不得小于20Mbit/s,同时无线传输距离不小于150m。提出了基于网络硬切片的全矿井一体化信息传输网,通过网络硬切片,给煤矿安全监控、矿井监控、人员及车辆和设备定位、视频监视、语音通信、5G通信等分配不同的信道,既保证了煤矿安全监控和矿井监控等高可靠、低时延的要求,也统一了煤矿井下信息传输网络,将煤矿安全监控网、矿用工业以太网和矿用5G通信网等多网合一。     

利用国产装备实现综采自动化的研究与实践

文章分析了自动化综采设备的发展现状,提出了成套自动化综采设备的适应性研究、国产成套自动化综采设备选型及配套技术研究及实施方案。文章重点研究了自动化综采工作面控制系统集成中的工作面集中控制系统和通信、控制一体化系统。该系统已在平煤集团六矿成功投入运行,运行状况良好,有效提高了综采工作面的机械化、自动化和安全管理水平,降低了职工劳动强度,提高了生产效率,实现了综采工作面无人跟机作业。     

煤矿无轨胶轮车监控调度系统设计

针对煤矿井下巷道狭窄、视线差、会车困难和调度信息不畅等问题,设计了一种无轨胶轮车监控调度系统。该系统采用RFID技术实时采集井下无轨胶轮车辆的运行数据信息,实现了井下车辆定位跟踪、车辆调度管理功能;采用分布式自动控制调度方式对车辆行进方向进行判断,通过信号灯对行进车辆进行交通指挥。现场应用表明,该系统能够充分利用人员定位系统中的井下设备,满足煤矿现场应用需求。     

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...     

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.     

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。     

井下复合定位系统框架

提出了一种包含粗定位和高精定位在内的复合定位系统,该系统可对井下作业人员的位置进行实时监测,从而实现及时救援和人员管理的目的;由于井下作业人员的位置会持续发生变化,所以信息采集过程中的位置信息具有滞后性,这对快速持续的高精度定位带来了巨大的挑战;基于该问题,提出了一种基于层次聚类的粗定位方法,通过对现有完整数据和目标可能位置进行信息融合和冗余去除来预测实际位置;然后,再在粗定位的范围内布设当前已有的高精度定位设备以实现高精度定位;仿真结果证明,提出的复合定位系统可以将定位范围从15 km缩小至500 m,且能够实现100%的拓扑预测精度。     

井下人员定位硬件系统设计与实现

针对煤矿目前普遍存在的人员出入井管理困难、井上管理人员难以及时掌握井下人员的动态分布及作业情况、灾后救援效率低并且缺乏可靠的人员定位信息等现状。我们利用2.4G高频射频芯片NRF24E1和增强51内核的W77E58单片机.设计了井下人员定位系统,将定位信息实时传送到上位机,方便井上管理人员对井下人员的跟踪、定位与管理。     

综采工作面中部跟机自动化控制的数学模型

针对综采工作面的双向割煤生产作业特点,分析了采煤机、液压支架、刮板输送机联合运转时的协调控制过程,根据采煤生产作业中刮板输送机弯曲段形成原理,提出了刮板输送机弯曲段形成的数学模型;在该模型基础上,分析了工作面中部液压支架跟机自动化作业的工艺过程,提出了综采工作面中部跟机自动化控制数学模型;根据该综采工作面中部跟机自动化控制数学模型,对某煤矿3107综采工作面相关参数进行了计算,并总结了3107综采工作面中部跟机自动化生产的经验。应用结果表明,综采工作面中部跟机自动化控制的数学模型与跟机自动化工艺过程相吻合,为进一步实现智能化综采工作面提供了理论基础。     

挖掘机北斗高精度自动定位和引导方法

对挖掘机行走机构和工作装置进行高精度定位,能够实现挖掘机自动跟踪和引导,提高作业效率、优化作业效果、降低工作损耗;以北斗高精度接收机和定位天线为主,配合角度传感器和车载计算机,组成一种高精度定位系统,可实现挖掘机自动跟踪和引导;同时,通过对方法运行过程进行流程化概括和讨论,介绍设备总体定位、运动姿态分析、坐标转换等详细算法,并在软件程序中予以实现;系统在某矿山挖掘机进行测试并于传统方法对比,证明了该方法在挖掘机行走机构和工作装置高精度定位中的效力和适用性。     

井下人员定位硬件系统设计与实现

针对煤矿目前普遍存在的人员出入井管理困难、井上管理人员难以及时掌握井下人员的动态分布及作业情况、灾后救援效率低并且缺乏可靠的人员定位信息等现状。我们利用2．4G高频射频芯片NRF24E1和增强51内核的W77E58单片机．设计了井下人员定位系统,将辜位信息实时传送到上位机,方便井上管理人员对井下人员的跟踪、定位与管理。     

基于无线传感器网络的煤矿井下人员定位系统设计与实现

井下人员定位系统对于提高煤炭企业的安全管理水平和应急救援水平都十分必要。现有基于RFID技术的井下人员定位系统开发受RFID技术的限制无法满足井下全方位人员定位的要求。近年来随着无线通讯技术和无线传感器网络技术的迅速发展,为研发下一代的井下人员定位系统提供了技术基础。该文针对煤矿井下人员定位的需求基于无线传感器网络技术提出了井下人员定位系统的设计方案,该方案能够实现井下人员的准确定位,有利于提升矿山企业的数字化安全管理水平。     

基于MEMS传感器的煤矿井下人员定位系统设计

针对现有井下人员定位系统存在定位精度低及成本高等问题,设计了基于MEMS传感器的煤矿井下人员定位系统。该系统采用MPU9150惯性传感器获取测量数据,以CC2530为主控芯片实现数据的采集、处理;通过井下已有的WiFi基站,并结合行人航迹推算算法实现井下人员的精确定位:利用融合了行走频率和加速度方差的表达式来确定步长,采用四元数法估计行人方向角,并根据扩展卡尔曼滤波对方向角的原始数据进行修正,从而获得井下人员的具体位置。实验结果表明,在100m距离内,该系统的定位误差小于2.2m,能够实现煤矿井下人员的高精度定位。     

综采工作面回撤掩护支架电液控制系统设计

针对综采工作面回撤掩护支架的使用工况较为恶劣,工人靠近操作存在危险的问题,设计了一种综采工作面回撤掩护支架电液控制系统;给出了回撤掩护支架的主要技术参数及其在巷道中的布置方式,详细介绍了回撤掩护支架电液控制系统组成及主要设备配置。实际应用表明,该系统设计合理、操作简单、故障率较低,避免了井下工人在危险区域作业的问题。