煤矿输电线路智能化运维系统研究与应用

针对传统煤矿输电线路巡检运维方式落后、隐患排查不及时、工作量大等问题,采用B/S架构及新一代物联网智能终端在线监测与云服务技术,搭建煤矿输电线路智能化运维平台,实现了输电线路分布式故障定位、杆塔倾斜监测、导线测温监测、导线覆冰监测等运维设备的集成应用。通过山脚树矿110 kV平山线智能化运维系统的应用,提升了线路巡检及运维的效率,同时降低了巡检风险,为煤矿输电线路智能化运维提供了可靠的技术参考。     

智能化采煤系统架构及关键技术研究

针对我国当前推广应用的可视化远程干预智能化采煤模式进行了分析,介绍、总结了基于视频监控的远程干预综采智能化、以巡检机器人辅助的工作面智能化,以及基于惯性导航技术的综采智能导航等3个方向的技术发展情况,提出了当前可视化远程干预智能化采煤所面对的"看、动、想、稳"4个方面实际问题。分析了复杂开采条件下智能化采煤所面对的自适应技术和综采机器人技术2项技术难题,归纳出开采空间多元信息采集及交叉融合、智能化采煤决策基础理论、综采装备群智能化协作3个科学难题。围绕技术、科学难题,提出了智能化开采系统需要具备的4个基本要素,分别为:煤炭开采空间感知能力、智能分析及决策能力、自动执行能力、可靠及稳健运维能力,设计了以"感知、决策、执行、运维"为4个维度的智能化采煤系统架构。研究了关键技术待突破方向,包括开采地质环境增强感知技术、智能开采工艺分析决策技术、开采装备智能化技术、煤矿智能巡检机器人技术、开采系统智能运维技术、辅助生产环节智能化技术、综采智能服务等方面。最后,以国能集团神东榆家梁煤矿智能化采煤示范工程项目为例,开展了基于"透明工作面"的数字化采煤应用,初步实现了智能化自主采煤。     

智能开采工作面建设解决方案及对策建议

煤矿智能开采工作面建设是煤矿智能化建设的核心任务,对煤矿智能开采工作面建设现状进行了系统梳理,指出,煤矿智能开采工作面建设与国家及行业政策、国家科研投入力度和综采工作面控制系统装备发展紧密相关。在煤矿智能开采工作面建设过程中,应结合国家政策要求和各煤矿实际情况,分类施策、分级实施,建成初级、中级、高级智能化煤矿和智能开采工作面,实现煤矿智能开采少人化/无人化。以国家能源集团智能采煤工作面建设基本要求为依据,提出了智能开采工作面初级、中级、高级智能化解决方案及其对应功能。针对煤矿智能开采工作面建设问题,提出了统一规划设计、制定智能开采工作面建设标准、加强智能开采工作面运维、补齐辅助环节智能化短板、培养智能开采全面解决方案提供商、提升员工智能化专业技术能力与水平等6个方面的对策建议。     

加快煤矿智能化建设 推进煤炭行业高质量发展

煤矿智能化是煤炭行业高质量发展的核心技术支撑和必由之路。我国煤炭资源赋存条件复杂多样,煤炭行业发展面临一系列难题和挑战,必须走新的智能绿色开发与清洁高效利用发展之路,发展先进产能、淘汰落后产能是行业高质量发展的必要条件。要积极宣传煤矿安全的巨大进步,正确引导社会舆论,加强智能化煤矿科学管理。针对不同煤矿在开采技术与装备水平、工程基础、技术路径、建设目标等领域均存在较大差异的现实,提出智能化煤矿分类分级建设的理念和标准;认为,应因矿施策,实施科学顶层设计,实现多系统科学融合与高效运行;提出了生产矿井智能化改造、新建矿井智能化建设和露天煤矿智能化建设3种类型煤矿的重点建设任务,以及加快煤矿智能化建设,加强顶层规划与领导力、技术与装备保障、管理机制与规范、资金投入、运维保障、人才培养及岗位培训,进行效果评价与检验等综合保障措施。     

张家峁煤矿智能化选煤厂系统设计

针对煤矿选煤系统“智能化”建设方面提出新的挑战与机遇,通过人工智能技术和选煤系统的交叉融合,实现选煤技术的智能化,从而提高选煤的生产效率。智能化在选煤系统主要包括视频安全监控系统、智能配煤定制化生产、设备运维系统、3D可视化信息采集与监控系统、信息管理与分析系统、配电安全与配电数据采集系统六大系统。通过张家峁选煤厂智能化系统设计,实现了设备状态智能监测、生产系统智能调整、工艺参数智能设定,大幅降低员工劳动强度,形成了生产现场管理的良性循环,为系统的高效安全运行提供了有效的技术支撑。     

贵州煤矿智能化系统运维服务平台设计

基于云计算及大数据技术,提出了贵州煤矿智能化系统运维服务平台的设计构想;采用B/S结构设计了包括采集层、支撑层、应用层、用户层及标准规范体系和安全运维保障2大体系的平台总体架构;构建了包括监测及故障分析、煤矿企业服务、运维派单、运维人员物资管理、运维机构服务、信息发布、培训服务、运维调度指挥、运维服务监管、运维后台管理以及手持终端APP等在内的平台子系统;详细阐述了平台构建的关键技术和业务流程。     

智能化煤矿顶层设计研究与实践

建设智能化煤矿是实现煤炭工业转型升级和高质量发展的必由之路。针对当前我国智能化煤矿建设初级阶段缺乏体系性与前瞻性的顶层设计的现状,进行了智能化煤矿顶层设计的系统研究,阐述了智能化煤矿应分为数字融合互联,人机主动交互,主要系统自学习自决策3个阶段分区域分层次实现"物质流、信息流、业务流"的高度一体化协同,构建以人为本的智能生产与生活协调运行的综合生态圈的建设目标和阶段性任务。基于煤矿价值活动分析对智能化煤矿复杂巨系统逻辑关联进行研究和系统归并,提出以泛在网络和大数据云平台为主要支撑,以智能管控一体化系统为核心,能够实现对煤矿开拓、生产、运营全过程进行感知、分析、决策、控制的煤矿十大主要智能系统,包括:煤矿智慧中心及综合管理系统;煤矿安全高效信息网络及地下精准位置服务系统;地质保障及4D-GIS动态信息系统;巷道智能快速掘进系统;开采工作面智能协同控制系统;煤流及辅助运输与仓储智能系统;煤矿井下环境感知及安全管控系统;煤炭洗选智能化系统;固定场所无人值守智能管理系统;煤矿场区及绿色生态智能系统等的智能化煤矿建设顶层架构。通过对数据特征与关联关系研究提出智能化煤矿信息实体特征与抽取方法,并研究智能化煤矿知识图谱构建及数据交互推送方法,构建智能化煤矿数字逻辑模型;研究提出智能化煤矿"云边端"数据处理架构和三层递阶控制策略,在此基础上对煤矿智能化应用系统进行具体设计。以张家峁煤矿生产矿井智能化改造和巴拉素煤矿新建矿井全面智能化建设为典型案例进行了工程实践。     

新形势下煤矿安全监测监控系统运维托管模式探讨

煤矿安全监测监控系统是煤矿安全生产的重要保障,处于煤矿"六大系统"之首。在煤炭产能过剩,行业持续低迷,煤企亏损不断扩大、安全投入大幅降低的新形势下,对目前煤矿安全监控系统的运维模式创新势在必行。对煤矿安全监测监控系统现状及运维模式进行了分析,针对目前安全监控运维模式存在的弊端,创新性地提出了一种全新的安全监控系统运维托管模式以适应新形势下煤矿企业不断提出的创新及成本控制要求。该模式能够降低煤矿监控系统运维成本,实现技术和装备的创新,确保安全监控"系统可靠、监控有效"的目的,为煤矿"改革创新、降本增效"提供思路和选择。     

寺河煤矿风井场地生产系统智能化改造实践

针对晋能控股装备制造集团有限公司寺河煤矿(以下简称“寺河煤矿”)风井场地设备多、位置分散、生产系统多、监管难度大等特点,以寺河煤矿三水沟风井场地为试点,对风井场地生产系统实施了智能化改造。详细阐述了智能化集控系统架构设计,以及深井水处理系统、水源井监测系统、空压机控制系统、空压机余热回收系统、燃气锅炉房控制系统、污水处理控制系统、通风机控制系统和提升机控制系统改造,并对采用的关键技术进行了相关介绍。通过构建智能化集控平台,实现了对所有生产系统的远程、集中监测和控制,部分环节实现了智能化运行,达到了减员增效并实现本质安全的应用目标,为国内煤矿风井场地和地面系统智能化改造提供了经验借鉴。     

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。     

综采装备单机智能化向智能协同模式转型的探索研究

为了进一步提升煤矿智能化应用技术水平,真正实现煤矿井下智能化无人开采的目标,笔者分析了国内外煤矿智能化发展现状,指出以单机设备智能化为主、智能化技术简单叠加的传统"装备+智能"模式已经不再满足煤矿智能化高质量发展需求,针对未来煤矿智能化发展建设的新需求,提出了"智能化+装备"模式(智能协同模式),并定义了该模式下智能感知、智能识别、智能预警、智能决策、智能诊断、智能语音、智能控制(包括数字化割煤)等智能化功能,提出以装备作为智能化功能载体,探索研究"智能化+装备"模式下如何实现各项智能化功能相互关联、达到各系统协调、统一管控,实现工作面各设备的智能协同及融合控制功能,打造以流程智能为目标的智能化开采新模式。研究结果表明"智能化+装备"智能协同模式是未来综采智能无人化开采的技术保障,对于煤矿智能化建设发展方向具有重要指导意义。     

煤矿智能化异构集成开采系统研究

为了提升煤炭开采效率和智能化水平,实现重点煤矿区工作面无人化,中天合创在门克庆煤矿3108工作面原有设备的基础上,通过液压支架系统、输送机控制系统、采煤机系统、视频系统、供电供液系统、皮带监测系统、智能化系统和移动APP之间的智能化异构,开发出一款适合煤炭开采的智能化系统,实现煤炭安全开采,基本建成绿色矿山。     

无线传感器网络的井下瓦斯监测系统实验研究

随着技术的发展和对煤矿检测系统研究的投入,煤矿检测系统正在向着自动化和智能化发展。设计了1套以无线传感器网络为基础的煤矿检测系统,具有智能性强、实现简单、组网灵活等特点。     

煤矿智能化——煤炭工业高质量发展的核心技术支撑

提出了煤矿智能化是煤炭工业高质量发展核心技术支撑的科学思想,阐述了煤矿智能化的定义和总体要求,明确了煤矿智能化发展的目标是建设智慧煤矿,分析了煤矿智能、智慧、信息化、数字化等术语的内涵和关联关系,提出了我国煤矿智能化建设原则和阶段目标。进行了煤矿智能化顶层设计,提出了统筹规划煤矿智能化发展模式、科学设计智慧煤矿总体架构、建设100个智能化示范煤矿的发展思路。探讨了井工煤矿精准地质探测与4D-GIS系统、智能化开拓规划与工作面设计、智能化巷道快速掘进成套技术、智能化综采工作面成套技术、智能化主/辅运输技术、危险源智能感知与预警技术、智能化洗选系统、智能化综合保障技术、矿井物联网综合管控系统和操作平台等主要环节的发展路线。阐述了露天煤矿智能化发展方向,提出了建设露天煤矿信息化系统、开发露天煤矿智能化连续开采技术、建立露天煤矿空-天-地一体化安全预警系统、推进露天煤矿生态环境协调绿色发展的理念。大力发展煤机装备智能制造,提高煤机装备的可靠性与适应性,促进煤炭资源开发的机器人化替代,为煤矿智能化发展提供智能装备保障。提出了加大煤矿智能化发展政策支持、设立煤矿智能化标准体系建设专项、建立国家级煤矿智能化技术创新研发实验平台等政策建议。     

智能化煤矿分类、分级评价指标体系

针对我国智能化煤矿尚没有统一标准,无法对煤矿智能化建设和发展水平进行科学合理定量评价的问题,开展了智能化煤矿建设条件分类与智能化程度分级评价指标体系研究,提出了煤矿智能化程度的定义及量化指标,结合不同区域、不同开采条件智能化煤矿建设实际,制定了智能化煤矿分类、分级评价指标体系与评价方法,开发了智能化煤矿分类、分级评价软件系统。首先以煤矿所在区域、地质条件为基本指标,以矿井开采技术参数、开采效率、安全水平、建设基础为参考要素,建立智能化煤矿分类评价指标体系,将煤矿分类评价条件分为良好、中等、复杂3类;然后,根据煤矿分类评价结果,对不同类别煤矿进行智能化程度的分级评价。基于智能化煤矿开拓、生产、运营等主要流程,将智能化煤矿巨系统细分为信息基础设施、智能地质保障系统、智能综采系统、智能掘进系统、智能主煤流运输系统、智能辅助运输系统、智能综合保障系统、智能安全监控系统、智能分选系统、智能经营管理系统等10个主要智能化系统,提出了智能化煤矿10个主系统及相关子系统智能化程度评价指标体系。针对不同生产技术条件分类的煤矿,采用与之相适应的智能化评价指标体系,就可以对煤矿智能化程度进行定量评价。按照综合评价结果,将智能化煤矿划分为甲、乙、丙和不合格4个等级。以陕北某矿智能化建设工程为例证,进行了矿井建设条件分类与智能化程度分级评价分析,验证了评价指标体系与评价方法的科学性与可靠性,评价结果不仅可以反映该矿井的智能化建设水平,也可以为新建智能化煤矿和生产煤矿的智能化建设与升级改造提供依据。     

煤矿综采智能决策支持系统

通过对煤矿综采智能决策支持系统的研究,开发出一套适合煤矿生产实际要求的智能化开采系统。通过该系统煤矿操作人员可以通过简单的输入和控制,实现整个煤矿的自动化、智能化开采,最终提高整个煤矿行业的自动化技术水平。     

煤矿水害智能化防控平台架构及关键技术

推动煤矿水害防治由信息化向智能化转变是保障煤炭工业高质量发展的关键环节.立足煤矿水害智能化防控的多重需求,引入云计算、大数据、人工智能技术,针对煤矿水害基础数据综合管理效率不高、水害超前防控精细程度不足、水灾应急决策时效性不强以及水灾事故发生后难以快速准确鉴定等技术难题,系统剖析了实现煤矿水害智能化防控的主要技术方法;...     

张家峁智能化煤矿巨系统关键技术研发与应用

为进一步加强传统采矿工程与新一代信息技术的不断深入融合发展，构建安全、智能、绿色、高效的煤矿，以张家峁煤矿为例介绍了智慧煤矿巨系统关键技术装备研发与示范矿井建设。以智慧煤矿总体规划及综合管理操作平台设计、智能化无人生产系统、智能化巷道掘进系统、环境感知及辅助系统、智能场区建设等为主线，进行张家峁智慧煤矿巨系统的建设。通过对煤矿5G移动通信技术，透明矿山三维管控平台关键技术，煤矿生产危险源分析预测技术，矿山采掘接续一张图集成技术，智能化无人工作面协同控制技术，环境感知及一通三防智能化技术等关键技术的应用解决了信息孤岛，提升了智能化采掘能力，提高了数据驱动决策，实现了矿区全域多源数据深度融合，生产效能、安全态势与业务流程协同优化的多维场景平衡综合分析决策，形成矿区智能化管理、高效协同运行新体系。     

智能化煤矿大数据平台架构及数据处理关键技术研究

随着煤矿智能化技术深度推进,其数据量级及类型均呈爆炸式增长,利用大数据技术针对煤矿多源海量数据进行集成分析与数据价值挖掘,实现动态诊断与辅助决策,成为煤矿智能化的关键。煤矿大数据平台向下实现多源异构感知数据的接入、集成和融合,向上为各种煤矿智能化应用提供数据服务,打通感知数据和数据智能应用之间的屏障,是煤矿智能化运行的基础。针对当前煤矿大数据平台建设初级阶段缺乏成熟建设体系的现状,在分析煤矿大数据数据来源、数据特征以及处理要求的基础上,提出由数据接入层、数据存储层、数据资产管理层、数据服务层构成的煤矿大数据集成分析平台技术架构;系统研究数据接入与存储系统,主数据管理系统及数据服务系统等大数据平台关键系统,从而建立大数据平台基础框架,为大数据融合分析处理提供基础数据与资源能力;针对煤矿大数据处理要求,研究数据获取与数据标准管理,提出基于位号的煤矿数据编码标准,实现煤矿数据标准化管理,并在此基础上研究数据集成与数据治理技术与数据可视化技术,实现数据全生命周期管理;研究提出基于循环神经网络的数据预测及基于知识工程的态势感知与推理等基于人工智能的处理算法实现数据纵向和横向的智能化分析。以陕煤张家峁煤矿及陕西延长石油巴拉素煤矿为代表进行大数据平台建设与工程实践,为建设智能化煤矿大数据平台,构建煤矿数据生态提供技术参考。