矿井瓦斯动态巡检与管控系统设计与应用

为了解决目前瓦斯巡检管理过程中存在的人工巡检数据不能实时上传,数据处理结果无法及时反馈到现场等问题,依托手持终端、无线传输网络、信息发布终端等软硬件,通过研究瓦斯巡检管控的智能技术,设计开发了矿井瓦斯动态巡检与管控系统,系统采用巡检记录仪通过刷卡、拍照与多参数气体检测仪自动记录相结合的方式进行实时检测、记录。同时将相关信息传至地面数据中心,利用瓦斯巡检系统进行分析、存储和管理,根据分析处理结果生成相应报告,针对异常情况逐级预警与信息发布,保证地面与井下安全信息对称。结果表明,系统实施后有效杜绝了脱岗、漏检、误报等人为安全隐患,保证了检测数据的真实性,规范安全检测及管控过程。     

瓦斯灾害预警系统简介

煤矿瓦斯灾害预警技术是集成信息技术、煤矿瓦斯治理技术和日常安全管理工作于一体的综合安全技术,主要通过煤矿安全监控系统、矿井局域网、各职能部门用户和专门的瓦斯灾害预警系统软件,将散落在煤矿各职能部门的各类安全信息进行集中管理和综合分析,实现对瓦斯灾害事故的动态和超前预警(图1).     

黄陵二号煤矿多维度地质模型大数据融合精准开采

为实现黄陵二号煤矿自动化精准开采,研究分析了工作面多源地质信息透明化技术、大数据分析智能决策平台、综采设备空间导航定位及精准控制。其中,信息透明化技术主要包括综合地质勘探及动态解释、三维可视化动态建模等部分;大数据分析智能决策平台主要包括开采工艺大数据决策、预警等部分;综采设备空间导航定位及精准控制方法主要包括导航定位技术大数据决策精准控制等部分。采用该技术后实现了工作面内多源地质信息的透明化,包括瓦斯赋存条件的可视化,确保了规划截割开采方式的常态化稳定运行,解决了大采高工作面找直和上窜下滑问题,达到对大采高开采装备的智能精准控制,实现智能安全高效开采。     

斜沟煤矿运输胶带轨道巡检机器人系统的应用与研究

斜沟煤矿原煤运输胶带数量多、距离长,传统人工巡检已经不能满足矿井安全和运输发展需要,通过投入井下轨道巡检机器人和构建机器人信息无线传输网络,建成了原煤运输胶带机器人智能巡检系统,实现了设备温度、瓦斯浓度、故障信息、现场画面等信号的实时传输和事故预警,做到了全天候高质量的巡检,在矿井减人提效和保障安全生产上效果显著。     

煤矿瓦斯爆炸事故的监控预警系统的研究

融合煤矿安全理论、预警技术、物联网技术设计了一套新的煤矿瓦斯爆炸动态预警系统。该系统主要是采用感知层、传输层和应用层三层结构,分别可以实现瓦斯爆炸危险性动态预警、安全信息共享、灾害预防和控制专家系统等功能,对煤矿瓦斯爆炸事故的发生可以起到相应的预警作用。     

基于ZigBee技术的煤矿安全监测系统设计

介绍一种以ZigBee技术为基础组成无线传感器网络,该系统把放置在矿井下瓦斯巡检地点的无线传输基站作为无线网络节点,通过中继方式组建无线传输网络,瓦检员携带的无线甲烷检测仪表自动检测被巡检地点的瓦斯浓度并实时传输到地面中心站,记录、存储巡检瓦斯浓度数值、地点、时间、巡检人员等信息;亦可读取电子标签信息,检测、存储瓦斯浓度数据,定点集中发送。并将其应用于煤矿井下环境的安全监测系统中。该系统用于监测煤矿工作环境的各项指标,收集必要信息,将有效信息传送到监测中心进行数据分析,从而对煤矿井下作业环境进行实时监测。实验结果表明,该无线传感器网络充分考虑了系统的需要,组成的安全监测系统运行良好,能达到预期要求。     

张家峁煤矿回风巷道智能巡检机器人系统

为解决张家峁煤矿回风巷道现阶段仍然采用人工巡检问题,设计一款具有设备设施巡检、环境探测等功能的回风巷道智能巡检机器人系统。通过对该系统中的巡检机器人、驱动执行、风门控制、通讯网络搭建以及能源供给等子系统的详细研究与设计,使其具备煤矿复杂非结构化环境内自主行走、精确定位,且通过搭载多种传感器,实时采集巡检现场的图像、声音和环境参数等信息,实现巷道内部设备运行工况检测、巷道变形检测、气体浓度等环境感知、数据处理与预警以及人机交互等功能。实际应用结果表明:巡检机器人系统能够代替人工巡检实现对回风巷道的检测、预警、判断及分析,降低了巡检人员的工作负担和安全风险,简化了巡检任务的复杂度、减少了巡检人员的数量,切实做到"减人增效"。     

煤矿瓦斯地质预警评级系统

为了提高煤矿井下瓦斯地质预警能力,通过专业的评级报表以标准化、制度化的方式对煤矿5大部门采集的数据进行分析;以瓦斯地质预警评级系统为中心,通过多部门联动,及时上传、汇报、分析数据;以报表的形式对井下环境进行评级、预警,通过多样式的传输方式,实现可多终端方式实时查看评级报表,瓦斯地质预警评级系统还可以与多种系统相结合形成智能预警控制系统,为煤矿井下安全提供重要依据。     

基于瓦斯涌出特征的预警技术在王坡煤矿的应用

为了弥补传统接触式煤与瓦斯突出预测方法的局限性,利用瓦斯涌出动态特征进行煤与瓦斯突出预警,构建了王坡煤矿基于瓦斯涌出特征的灾害预警系统。经过现场应用验证:系统能够实现王坡煤矿工作面突出危险的实时、动态预警,预警准确率达86. 7%,实现了王坡煤矿工作面煤与瓦斯突出灾害实时监测、在线分析、智能预警,对于提高矿井瓦斯防治和管理水平具有重要意义。     

瓦斯智能巡检射频监管系统在城郊煤矿的应用

为了解决人工巡检瓦斯中存在的少数巡检人员随意编造数据以及空班、漏检、脱岗等问题,城郊煤矿使用了瓦斯智能巡检射频监管系统。介绍了该系统的硬软件组成及具体的安装使用,为瓦斯巡检提供了新的工作模式和技术工具,解决了原有巡检方式存在的问题,满足了矿井安全生产的需要。     

基于GIS的掘进工作面瓦斯地质信息可视化研究

随着现代信息技术的发展,将现代信息技术与煤矿安全管理的结合更多的应用于煤矿中。本文是基于GIS技术设计开发的掘进工作面瓦斯地质信息可视化系统。该系统是以组件式软件MapObject2.3和编程语言VB6.0作为开发技术,本文主要论述了系统具有的主要功能以及系统的开发技术路线以及使用技术。使得掘进工作面瓦斯地质信息更加便于管理并实现了信息的可视化,同时为煤矿安全生产起到指导辅助的意义。     

透明化矿山管控平台的设计与关键技术

在分析国内外研究现状的基础上,提出了透明化矿山的概念和核心内容以及构建透明化矿山需要遵循的5个原则,并基于空间信息技术的最新发展,阐述了包括三维引擎层、智能煤矿平台层和生产操作层的透明化矿山系统构建的体系架构,并针对煤矿井上下空间对象的建模规范、多源时空数据的存储与集成、高精度地质体模型的构建和动态修正、海量数据三维可视化、机电设备模型构建与仿真以及自动化远程可视化控制等关键技术问题提出了解决方案,为矿山的透明化远程管控提供参考。部分技术已在阳泉煤业（集团）有限责任公司得到实际应用。     

煤矿典型动力灾害风险判识及监控预警技术“十三五”研究进展

冲击地压、煤与瓦斯突出等煤矿典型动力灾害的风险判识和监控预警是煤矿安全生产的重点和难点。在“十三五”期间,针对该问题重点开展了煤矿典型动力灾害风险判识及监控预警关键技术研究及装备研发工作,建立了开采扰动和多场耦合叠加效应下煤矿动力灾害孕育演化机理和发生发展的新理论,提出了煤矿典型动力灾害多参量前兆信息智能判识理论及预警模型;开发了具有故障自诊断、高灵敏、标校周期长的前兆信息采集传感技术与装备;通过对异构数据融合、自组网、抗干扰等技术研究,提出了矿井关键区域人机环参数全面采集、多元信息共网传输新方法,为煤矿典型动力灾害监控预警系统安全无故障运行提供了技术保障;构建了自动化、信息化、智能化预警平台,平台具备故障自诊断、高灵敏、响应时间短、标校周期长、抗干扰等功能,预警准确率提升到90 % 以上。通过煤矿典型动力灾害监测预警基础研究-关键技术开发-应用示范的有机融合,实现了煤矿重大灾害灾变隐患在线监测、智能判识和实时准确预警。     

矿井瓦斯异常涌出防控现状及展望

为了探索煤矿瓦斯异常涌出灾害防控新技术,研发瓦斯灾害智能化预警及防控装备,保障高瓦斯矿井安全高效开采,基于煤矿瓦斯异常涌出灾害的复杂性特点,从瓦斯地质异常区探测技术、通风稀释异常瓦斯技术、瓦斯异常区抽采技术和瓦斯异常涌出应急处置等4方面梳理了已取得的研究成果和实践经验,并从动态透明瓦斯地质、多源信息瓦斯灾害智能探测技术、瓦斯异常涌出大数据挖掘技术、瓦斯异常涌出智能防控技术、瓦斯异常涌出事故机器人应急救援技术等5个方面进行了展望,为提高煤矿瓦斯异常涌出灾害防控能力、减少矿山安全事故的发生指明了方向。     

煤矿在线智能应急预警系统的研究与应用

根据瓦斯地质异常、采矿应力和瓦斯排放特征,考虑我国煤、瓦斯突出防治技术和矿山规律,结合矿山生产过程、地质资料和多种历史气体动态现象,对多源信息进行综合分析,建立了综合预警指标系统和煤矿模型,确定并建立了煤和瓦斯突出预测的指标模型和系统。此外,利用该模型建立在线综合系统和数据库,进行了瓦斯突出的预测,实现了煤矿工作面爆发危险的实时监测和智能识别。预测系统的应用结果表明,系统软硬件可以保证瓦斯突出的连续稳定预警,预警结果及时且准确,与矿山的实际风险一致。     

基于GIS的三维透明瓦斯地质软件开发与应用

在煤矿智能化建设的大背景下,通过软件技术实现矿井地质三维透明化,是煤矿精准开采和安全生产保障的重要技术手段。瓦斯地质作为矿井地质保障的重要组成部分,其表现手段从二维地图向三维透明可视化的提升势在必行。本文在对比研究国内外三维GIS平台的基础上,基于软件工程方法设计了三维透明瓦斯地质软件的框架和模块功能,研究了巷道及工作面、钻孔、煤(岩)地质体、瓦斯分布、断层及陷落柱的三维建模方法。为了增强三维瓦斯地质的应用能力,设计了基于地质体和体元栅格模型的应用工具,辅助观测和理解三维瓦斯地质信息。最后基于GIS平台开发实现了三维透明瓦斯地质软件,利用试验矿井数据进行了应用研究,取得了较好的三维瓦斯地质建模效果。研究结果表明,基于GIS设计开发三维瓦斯地质软件,是实现矿井瓦斯地质透明化的可靠技术途径,可为煤矿智能化建设提供有力支撑。     

基于RFID的动态瓦斯巡更管理系统

针对目前我国煤矿瓦斯巡检管理存在的不足,将传统的瓦斯巡检工作与先进的射频识别和传输技术融合,提出了一种全新的基于RFID的动态瓦斯巡更管理系统方案。该方案对硬件电路进行了优化设计,并提出一种新颖高效的防碰撞算法及定位算法,实现了瓦斯与人员的动态监管,达到预防煤矿重大安全事故之目的,具有较高的经济效益和社会效益。     

基于GIS的煤矿数字化点检管理系统的研究与应用

根据机械行业成熟的点检管理经验,冀中能源股份公司引进了煤矿重点项目点检制度,运行3年多来成效显著。基于此,在煤矿重点项目点检制度基础上开发的一套多项功能数字化点检管理系统平台,该平台实现了点检制度的全闭环管理和点检工作的动态化、规范化和制度化,具有引导点检管理向信息化、网络化和数字化方向发展的作用,最终为煤矿科学管理和安全生产提供可靠的实时数据和信息。     

智能露天煤矿信息综合管控平台设计及关键技术研究

为了加快露天煤矿智能化建设,设计了智能露天煤矿信息综合管控平台,利用大数据技术为基础,通过对露天煤矿各自动化系统/信息化系统数据的研究,为智能露天煤矿信息综合管控平台提供跨系统多元化的数据治理,并通过可快速部署的云服务模式为其提供智能化系统应用。信息综合管控平台通过大数据云服务的数据、算力和环境支持,紧紧围绕露天煤矿半连续工艺流程,设计了智能三维地质中心、智能生产管控中心、综合安全监控预警及应急指挥中心三个中心,并根据智能化技术发展,梳理了中心的具体系统,为露天矿智能化建设提出具体的构想。     

煤矿安全监控系统联网平台设计

为了强化煤矿企业落实安全生产主体责任意识,提升煤矿监察监管机构和上级集团公司的监管手段及执法效率,以行业相关规程、规范为基础,结合应用实际需要,深入分析了现有安全监控系统联网平台的不足,凝练总结了监察监管业务新需求,重新设计联网平台,完善数据上传规范。提出以“一张图”为基础的钻取、聚合可视化展现方式,并实现煤矿安全监控系统数据在线巡察和关联分析。在现场实际应用中,在线巡察大大提高了上级管理人员的工作效率,“面—线—点”的可视化方式也适合联网数据的组织和展示,平台可服务于煤矿集团公司和各级监察监管机构,具有较高的推广价值。