基于UWB技术井下车辆智能管控和物资配送系统研发与应用

以龙王沟煤矿为应用对象,研究了煤矿井下防爆无轨胶轮车车辆智能安全管控和物资配送系统,以车辆UWB精准定位为基础,以智能车载终端为平台,高度兼容矿井人员与车辆定位系统、车辆失速管控系统、车辆智能调配系统、物料智能配送系统、车况智能监测系统。通过车辆智能管控、井下物流高效配送,实现了辅助运输车辆井口智能安全检测、井上下动态智能管控、车况安全性能动态监测预警、失速本质安全保护、物料智能跟踪、违章监测预警、紧急应急响应处理等全流程智能监测管控,优化了作业流程,提升了煤矿经济效益和安全水平。     

煤矿监测监控系统应急联动功能

煤矿监测监控系统在瓦斯超限、断电等需立即撤人的紧急情况下,可自动与应急广播、通信、人员定位等系统应急联动,发出瓦斯超限、瓦斯突出预警、火灾预警后,根据危险等级控制矿井断电,通过井下应急广播系统通知危险区域人员撤离,通过人员定位双向通信功能,直接通知危险区域人员进行撤离。该系统能提升矿井安全系数,为作业人员提供安全保障。     

煤矿安全生产监控与通信技术

从煤矿安全监控、煤矿井下人员位置监测、煤炭产量远程监测、全矿井移动通信、无人值守远程监控技术及系统等几个方面介绍了煤矿监控与通信技术现状。在此基础上展望了煤矿监控与通信技术的研究方向,即矿用物联网技术与系统,煤矿一体化通信技术与系统,无人工作面遥控和煤岩分界识别技术与系统,煤矿井下人员精确定位技术与系统,基于煤矿安全监控系统的瓦斯、火灾、冲击地压等煤矿重大灾害预警技术与系统,基于3D GIS的煤矿安全生产管理信息系统,煤矿井下生命探测技术与装备,本质安全无线通信与光纤通信技术,传感器无盲区布置方法,煤矿井下救灾机器人等。     

煤矿井下灾变应急救援智能传感器节点设计

目前,我国智能化矿山发展初见成效,无线传感器技术也逐步被运用到矿井应急救援系统中。基于煤矿井下灾变原理,设计了一种井下灾变应急救援智能传感器节点,结合IAR Emebedded Workbench平台实现井下与井上的信息交互,通过实时监测并传递井下相关参数,以完成煤矿井下灾变事故的应急救援与危险预测。经过现场试验数据显示,该传感器节点的参数采集误差率最大值为4%,足以满足矿井安全生产的需求。     

煤矿供电自动化系统研究

山西恒兴煤业矿井下不具备有效自动化监测的供电系统,当设备运行故障时,现有的系统计算可靠性低、智能化水平低,根据现代工人对矿井供电系统提出的要求,设计一套井下供电自动化监测系统。应用井下供电监测系统,可以全覆盖的监测井下供电站内供电设备运行状态与故障,并完成井下与地面监测中心之间供电数据的传递、处理等工作,实现煤矿供电监测的自动化、智能化。实践表明,此供电监测系统提升了供电的可靠性与智能化水平,对井下供电安全生产具有重要的参考意义。     

矿井一体化智能通信终端的研究与设计

针对目前井下作业人员携带的设备较多、设备功能单一以及智能化程度较低等问题,提出了利用机电一体化技术和安卓系统多线程机制实现井下照明、通话调度、人员定位、环境参数检测以及拍照摄像功能有机融合的矿井一体化智能通信终端(以下简称智能终端),介绍了该终端的总体设计,详细阐述了该终端的硬件设计和软件设计。实际工业性试验表明,该终端借助井下物联网条件,可在线传输文本、图片、视频信息到井上服务器,能够为井下作业和安全预警提供指导和数据支持。     

煤矿防治水智能化技术与装备研究现状及展望

为了解决煤矿充水条件的精准探测、有效预测、动态监测和水害的可靠治理问题,人工智能和信息化技术在我国煤矿水害防治技术和装备中获得广泛应用并取得重要进展。依据智能感知、智能判断和智能执行等智能化技术三要素,将煤矿防治水智能化定义为水害致灾因素的有效筛选、自动识别和精准控制的过程。从5个方面系统地总结了煤矿防治水智能化技术现状:即探测装备的智能化芯片应用及数据处理智能算法、含水层富水性分区的信息融合法及煤层底板突水预测的统计学习法、基于智能化传感器及智能算法的矿井水情(害)实时监测预警系统、水害治理工程的信息化设计及智能控制注浆系统、紧急避灾最优路径搜索及突水水源快速识别。结果表明:水害探测装备及解释方法的智能化提高了装备的抗干扰能力,实现了探测数据的快速准确处理;煤层底板突水预测的统计学习法使突水预测精度由82%提高到91%;网络并行电法监测仪在五沟煤矿提前2 d成功预报了工作面底板突水;智能化注浆系统形成了高度定制化的制浆-注浆数字化解决方案,实现全自动造浆30 m3/h;避灾抢险智能化为矿井灾害情景下的井下人员合理疏散和应急救援提供了辅助决策支持平台。提出随着智慧矿山、透明矿井技术的不断发展与完善,多源时空智能化探(监)测、玻璃水文地质、水害监测大数据挖掘、井下救援机器人等将会成为热点研究方向,并最终形成煤矿防治水智能化技术体系。     

井下矿工生命信息及环境信息监测系统的研究

基于井下矿山,尤其是煤矿井下安全机制的需求,提出了一种井下矿工生命信息及环境监测系统的设计方案,由矿工随身携带便携式终端监测设备,实现对井下矿工生命信息及其工作面瓦斯、一氧化碳、温湿度等环境参数的实时采集、无线传输与地面实时监测管理。为保障井下作业人员的安全提供了可靠系统装备。     

KJ83X(A)安全监控系统在大柳塔煤矿的应用

为了解决煤矿现有安全监控系统存在的稳定性差、数据可靠性低、智能化程度弱、操作维护复杂等问题,神东煤炭集团大柳塔煤矿升级改造了安全监控系统,采用KJ83X(A)安全监控系统,通过矿井"四网合一"网络进行数据传输,实现了全数字化传输、远距离供电、分级报警、逻辑报警、应急智能联动、多系统融合等功能,杜绝了数据传输中断和误报警,提高了上传数据的效率和准确性,有效地提升了矿井事故预警和应急处置能力,保证了矿井的安全生产。     

大海则煤矿智能通风系统可视化管控平台搭建及应用

矿井通风是保障矿井安全最主要的技术手段之一,通过对大海则煤矿智能通风系统可视化管控平台的搭建及应用进行研究,该系统基于蓝光智能化矿井通风系统,结合安全监测监控系统、通风自动监控系统,以及智能风门和风窗装备,通过通风系统三维可视化、通风网络实时解算、通风系统实时监控及在线预警、远程可视化控制等功能,实现通风系统的可视化、自动化和智能化管理,为安全开采和智能开采提供保障。     

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。     

矿井通信技术与系统

研究了矿井通信系统在煤矿安全生产调度、安全避险和应急救援方面的作用。提出了技术和装备要求:①煤矿必须装备矿用调度通信系统;调度电话应直接连接地面调度交换机(含安全栅),并由调度交换机远程供电;严禁调度电话由井下就地供电,或经有源中继器接调度交换机。②矿井地面变电所、地面通风机房、主副井绞车房、压风机房、井下主要水泵房、井下中央变电所、井底车场、运输调度室、采区变电所、上下山绞车房、水泵房、带式输送机集中控制硐室等主要机电设备硐室、采掘工作面、突出煤层采掘工作面附近、爆破时撤离人员集中地点、采区和水平最高点、井下避难硐室(或救生舱)必须设有直通地面调度室的调度电话。③积极推广应用矿井广播通信系统。④积极推广应用矿井移动通信系统。⑤煤矿井下带班领导、技术人员、区队长、班组长、瓦斯检查员、安全检查员、电钳工等流动作业人员,宜配备矿用移动电话。⑥救护队应装备矿井救灾通信系统。⑦严禁矿用IP电话通信系统和矿井移动通信系统替代矿用调度通信系统。     

煤矿井下安全避险六大系统设计探讨

通过对赵官煤矿井下监测监控系统、井下人员定位系统、紧急避险系统、压风自救系统、供水施救系统、井下通信联络系统的井下安全避险六大系统设计探讨,合理进行煤矿井下安全避险六大系统系统设计,提高矿井安全保障能力。     

基于深度学习的井下人员不安全行为识别与预警系统研究

井下作业人员的不安全行为是矿山事故发生的主要原因之一,现有的井下监控方式仍然以人工监控为主,无法快速识别作业人员的不安全行为,导致难以实时预警。设计了一种基于深度学习的井下人员不安全行为识别与预警系统开发方案,首先制作以井下环境为背景的数据集,然后采用YOLOv4网络模型对矿工及安全帽等进行识别以判断安全帽佩戴情况,再采用Open Pose算法及ST-GCN模型对监控视频中的矿工行为进行识别,最后通过系统对不安全行为进行自动预警。结合多种深度学习和计算机开发技术开发了一种井下人员不安全行为识别与预警系统,为井下人员的安全管理提供了新的思路,对于智慧矿山建设具有参考意义。     

煤矿瓦斯灾害大数据智能识别与预警方法

瓦斯灾害是影响煤矿井下安全开采的主要灾害。随着矿井生产环境逐渐复杂,影响瓦斯灾害的因素及其相互作用关系更加复杂。基于矿井智能化开采的实际需求,针对瓦斯灾害的监测与预测方法,分析了煤矿瓦斯灾害与隐患类型,根据瓦斯灾害特征与智能识别方法,设计了煤矿瓦斯灾害大数据智能预警平台,实现了煤矿瓦斯灾害的隐患识别与危险性预测,并进行了“一张图”显示。实践应用表明：大数据智能识别与预警方法可以有效预测矿井瓦斯灾害事故。     

基于Web嵌入式的矿井远程监测系统的设计

随着嵌入式系统的广泛应用,结合煤矿井下安全监测系统的管理需要,矿井监测系统的智能化、网络化及信息化成为必然趋势。通过Web嵌入式设备对矿井监测系统进行远程监控则是最切实可行的选择,它是煤矿作业现场实现网络控制的必然。基于Web的嵌入式技术改变了煤矿以往的监控系统体系结构,满足了煤矿现代化监控系统的可扩展性、分布式等要求。文中提出了基于Web嵌入式的矿井远程监测系统的设计思想和实现方法。     

矿井“一通三防”智能管控系统研究

针对现阶段“一通三防”专业管理较难满足矿井智能化日常管控需求,提出构建矿井“一通三防”智能管控系统;以物联网、大数据、信息技术和计算机智能算法等为核心技术,建立了“一通三防”智能管控体系,构建了以物联网和计算机智能算法为核心的协同作业模式;并基于此研发了矿井“一通三防”智能管控系统,其主要功能包括：矿井通风网络智能优化分析与辅助决策、矿井粉尘智能管控、瓦斯分析预警与智能管控、煤自燃监测预警与智能管控以及矿井外因火灾监测预警与智能管控。该智能化系统集监测、分析、决策、管控于一体,实现了矿井“一通三防”智能化管控,能够有效保障矿井安全生产,为煤矿智能化建设提供了重要技术支撑。     

KJ69型人员安全监测系统及其在煤矿井下的应用

介绍了KJ69型人员安全监测系统的结构、工作原理、功能、特点等,该系统在煤矿井下的应用,强化了井下现场安全管理,提高了职工个体安全防护能力和矿井整体抗灾能力,对保障矿井安全生产具有重要的意义。     

煤矿井下人员智能化平台研究

本文设计了煤矿井下人员智能化平台,通过在原有安全帽上安装矿用头戴式可拆卸智能设备使其成为多功能智能头盔,为人员提供导航、环境信息展示、信息推送、语音通话以及视频等功能。通过该平台使井下人员加入到矿山物联网中,为井下人员提供安全保障。     

岳城煤矿井下应急广播系统升级改造

针对岳城煤矿井下应急广播故障频繁、无法联网互通等问题,对系统进行了升级改造,将矿井广播与语音通信对接融合,建立通畅、便捷有效、智能化的井上下通信联络,实现一体化通讯,使调度指挥、通知、预警、求助等及时对接,提高矿井应急处置能力。