VR环境下综采工作面全景造型与故障渲染

提出基于虚拟现实(VR)技术的综采工作面全景造型设计与故障渲染监测方法。首先利用UG进行设备建模并建立运动关系,利用3DSMAX进行人物与场景巷道建模展现设备外观与运行环境,然后利用RHINO对各模型进行优化;然后使用UNITY-3D进行人物骨骼制作、场景搭建;使用粒子系统制作展现井下事故设备故障,同时进行GUI(图形用户界面)的设计优化;最终输入实时工作面数据,在监测系统决策出当前问题后,在3D虚拟监测场景中可以实时生动的渲染出相应问题效果,包括井下水灾、井下火灾、顶板灾害、设备故障提示等,完成综采工作面全景造型与故障渲染系统的建立。     

虚拟综采工作面三机运动状态监测系统研究

针对传统综采工作面监测系统存在的不足,利用虚拟现实软件Unity 3D完成虚拟工作面场景的构建及三机(采煤机、刮板输送机、液压支架)的运动仿真,应用VB6.0软件和数据采集模块WISE-4012E、工业级无线传输模块EKI-6311实现数据采集和调用,研发了一套基于虚拟现实技术的综采工作面三机运动状态监测系统。该系统能够将三机的运动状态直观地展现出来,虚拟场景中建立的三机模型与真实设备的运动状态实时同步,通过场景漫游,可以让工作人员多视角监测三机运动状态。     

基于三维全景技术的数字矿山漫游系统

对数字矿山漫游系统中的三维全景技术进行研究,提出数字矿山漫游系统的总体结构。针对传统虚拟现实技术建模难度高、工作量大的问题,研究了基于实景照片生成全景图像的方法,给出了系统全景生成模块中特征匹配、图像配准和融合以及多场景图像自动拼接的方法。最后采用PTViewer实现了基于全景图像的虚拟数字矿山漫游,全方位互动式地向用户展示矿山的真实场景,为矿山设计、生产和安全管理以及人员培训提供可视化环境。     

基于Unreal的综采工作面场景优化与液压支架人机交互研究

利用3ds Max优化液压支架三维模型,降低Unreal引擎中虚拟场景的延迟,采用HTC Vive虚拟现实设备改善综采工作面液压支架人机交互方式,结合Lighthouse定位追踪系统增强虚实运动的一致性,从而减少视觉与前庭冲突,避免诱发虚拟现实晕动症。编写传送蓝图突破Lighthouse定位追踪系统对用户活动范围的限制,使用户能够在小范围的实际空间中对大范围的虚拟空间进行漫游,使综采工作面液压支架的人机交互更自然,虚拟场景沉浸性更好。     

智能化综采工作面全景视频远控技术研究及应用

针对智能化综采工作面建设中对井下少人化、无人化的目标诉求，依托先进的无线通信技术，发展全方位的视频监控系统，提升综采设备的远程操控能力，改善相关生产人员的作业环境，是煤矿智能化开采的重要方向。介绍了智能化综采工作面全景视频远控技术方案和该方案的整体架构，详细阐述了井下综采工作面5G网络部署、短物距下大视场摄像机成像、全景视频实时拼接算法等全景视频远控关键技术，以及对采煤机端侧远程操控进行的改造，同时分析了全景视频远控技术在工程实施过程中的难点。具体实践表明，应用综采工作面全景视频远控技术方案能够促进煤炭生产的减人增安，对煤矿智能化综采工作面的建设具有重要意义。     

基于虚拟现实的液压支架监测系统研究

为了准确、直观地反映液压支架运动时的位姿状态,基于虚拟现实技术及遗传算法,研发了以液压支架前、后立柱为主要监测对象的液压支架远程监测系统。实验表明,运用该系统监测液压支架,研究人员能够实时在虚拟场景中以任意视角观测液压支架,更加直观地掌握液压支架的位姿状态。研究结果为建立煤矿井下综采工作面液压支架远程监测系统奠定了基础。     

基于VR的液压支架监测数据三维可视化

联合Solidworks和EON软件建立虚拟三维液压支架模型。基于液压支架机构运动学规律,采用JavaScript脚本语言对虚拟液压支架进行机构运动编程,利用数据采集模块对液压支架关键部位进行数据采集,设计了一套通过以太网进行数据传输,由位移及姿态参数驱动的液压支架的监测系统,为今后建立采用虚拟现实技术的煤矿综采工作面远程监测系统提供参考方法。     

煤矿综采工作面实时信息绘图系统的研究与应用

为了实时直观反映井下综采工作面生产过程中的相关情况,设计开发了一套煤矿综采工作面实时信息绘图系统,介绍了该系统的人机交互界面设计、结构设计和功能模块设计.基于AutoCAD二次开发技术设计的煤矿综采工作面实时信息绘图系统可以快速地、准确地和直观地实现当前综采工作面地质相关情况的实测素描图,实际应用表明,该系统实时绘图效果良好,具有较好的实用价值.     

鑫岩煤矿井下煤矸分选与充填开采一体化系统设计

为解决煤炭生产过程中矸石严重影响生态环境的问题,实现安全、高效、绿色开采。结合鑫岩煤矿井上、下生产系统和开采条件,确定鑫岩煤矿井下煤矸分选与充填开采一体化系统。针对系统中滚轴筛设备选型及布置、原煤仓和矸石仓容量、综采工作面充填能力及关键设备选型和地面矸石垂直投料系统管径选型进行了设计,为鑫岩煤矿实现绿色开采提供技术保障,为类似条件矿井的井下分选与充填开采设计提供借鉴。     

智能大采高综采工作面视频分析系统的研究与应用

针对煤矿井下综采工作面没有对人员、设备等移动目标进行自动分析等问题,研究了片帮报警智能视频识别技术,堆煤检测智能视频识别技术,刮板输送机内大块煤及煤量估算智能视频识别技术,人员"三违"预警、报警智能视频识别技术,综采工作面工作人员人脸识别等技术,设计了一套适应于智能大采高综采工作面的视频分析系统;该系统通过视频采集、分析、处理、集控接入等,实现在综采工作面及地面调度实时监管现场视频和自动控制等功能。通过在神东煤炭集团上湾煤矿12401综采工作面进行的示范应用,表明该系统为井下移动目标管理提供了决策依据,能够提高综采工作面的安全监管水平。     

综采工作面集中控制技术的设计与使用

基于PLC控制器以及KingView技术设计综采工作面的集中控制平台,并从系统设计、硬件选型、软件设计三方面进行了详细分析和讨论。集中控制平台可以实现综采工作面设备的自动化运行、单系统运行以及单机运行,已经通过工业性试验,并在煤矿井下使用,使用效果较好,达到综采工作面减人、无人的预期设计目标。     

综采工作面煤矸分流系统的研究与应用

针对综采工作面如何有效地除矸降灰、提高煤质,在井下实现煤矸分装分运,从而简化和提高地面选煤效率,蒋庄煤矿根据综采工作面、运输巷道布置和设备实际情况进行了可行性方案的设计,实现了井下煤矸分离分运,明显降低了原煤系统的矸石含量,取得了良好的应用效果。     

煤矿5G智能化应用实践关键技术研究

基于山西新元煤矿5G技术智能化应用背景，通过剖析当前煤矿智能化对于4G与WiFi通信技术各项性能的发展需求，提出了煤矿5G智能化应用场景及设计内容；从智能化建设顶层设计体系出发，搭建矿用5G网络、部署组织架构，研究提出适用于井下精准协调控制、综采工作面设备智能监测与集中控制、系统运行状态回传和井下透明可视化巡检的技术方案，以实现井上井下协同作业、综采工作面智能化和机器人智能巡检。研究成果在新元煤矿31004和3411工作面进行应用，应用结果表明，技术方案的实施显著提高了煤矿经济效益，有助于推动实现煤矿井下少(无)人化作业。     

液压支架的虚拟装配与运动仿真

液压支架是综采工作面的重要支护设备,它由几个主要部件组成,包含零件几百个。因此,液压支架需要较长的设计与实验周期。为了缩短设计周期和降低开发成本,基于虚拟现实技术,在Pro/E中实现液压支架的虚拟装配及运动仿真。     

矿用提升机制动系统虚拟仿真研究

以某矿用提升机双工作点恒减速安全制动系统为对象,基于虚拟现实技术,设计并开发了一种提升机制动系统的虚拟仿真系统。采用SolidWorks、3DMax和Photoshop建立矿井提升机制动系统模型、场景及图标,在此基础上依托Unity3D开发平台对虚拟场景及模型再次开发,并建立交互界面。通过研究提出了一种在Unity3D中对液压系统仿真建模的方法,通过场景漫游功能增加了使用沉浸感,实现了提升机启制动状态、液压系统工作原理及工作运动曲线的同步结合,为煤矿机械类虚拟仿真教学研究提供了技术参考。     

煤矿井下支架搬运车的发展趋势及合理选用

分析探讨了目前国内煤矿井下支架搬运车的分类情况、技术现状和发展趋势,提出了煤矿井下综采工作面设备快速搬迁所需辅助车辆的合理选用方案,满足了煤矿井下综采工作面快速搬迁的需要。     

基于双通信模式的综采工作面巡检机器人研制

为实现综采工作面无人化智能开采,设计并研制了一款基于双通信模式的综采工作面巡检机器人系统。提出基于LoRa和WiFi技术结合的双通信模式实现综采工作面巡检机器人远程控制与工作面监控,并对巡检机器人的组成和功能进行了介绍,重点论述巡检机器人控制系统的组成和通信方案。通过在煤矿井下进行实际测试,结果表明,介绍方案可以实现地面控制台实时控制综采工作面巡检机器人,并可实时获取综采工作面数据和环境信息,及时发现问题并报警,为综采工作面无人开采提供保障。     

虚拟仿真技术在监控无人综采工作面的应用

针对目前国内的无人综采工作面存在的问题,提出运用Unity3D虚拟显示软件建立综采工作面模型,通过无人综采工作面设备(重点是液压支架)的实时数据反馈,模拟其运动过程的姿态,以便更好地监视和控制设备的运行,对无人工作面监视和控制的实现提供一种新的辅助手段。重点介绍虚拟仿真技术方案的架构、关键设备和相关协议,及实现的原理与方法。     

基于虚拟现实技术的矿井综采工作面矿压显现仿真系统

以提升矿井综采工作面矿压显现仿真精度和仿真环境视觉效果为目的,研究基于虚拟现实技术的矿井综采工作面矿压显现仿真系统。系统利用Multigen软件构建矿井工作面矿压显现仿真环境,获取矿井综采工作面矿压参数,并利用该参数建立外部数据库和场景数据库,经过场景调度外部数据库与场景数据库实施场景建模、场景形象建模、几何建模等流程建立矿井工作面矿压显现仿真系统,以场景漫游与交互控制实现矿井综采工作面矿压显现操作。实验结果表明,矿井工作面矿压显现系统虚拟场景画面逼真,功能齐全,可有效仿真矿井工作面矿压环境;获取的矿井当前矿压数值与实际值很接近,仿真精准度高。     

基于Ethernet/IP综采机器人一体化智能控制平台设计

为提供煤矿综采装备成套解决方案,联合相关采、支、运等制造及控制厂家,集成综采工作面成套装备、技术和Ethernet/IP通信协议,设计了综采机器人一体化智能控制平台系统;研究了综采机器人控制技术,建立了三维环境复杂约束条件下的综采工作面控制模型,提出了综采工作面内"1人巡视、无人操作"的采煤模式;建立了综采一体化控制中心,设计了综采设备通信接口和协议标准方案,实现了综采机器人控制设备安全生产。最后,通过在煤矿综采过程中运行该系统平台,使基于Ethernet/IP综采机器人一体化智能控制平台较好地实现了安全、高效生产。