留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

煤矿辅助运输系统智能化现状分析及框架设计研究

常凯 刘志更 袁晓明 李媛

常凯,刘志更,袁晓明,等. 煤矿辅助运输系统智能化现状分析及框架设计研究[J]. 工矿自动化,2022,48(6):27-35.  doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2022010052
引用本文: 常凯,刘志更,袁晓明,等. 煤矿辅助运输系统智能化现状分析及框架设计研究[J]. 工矿自动化,2022,48(6):27-35.  doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2022010052
CHANG Kai, LIU Zhigeng, YUAN Xiaoming, et al. Analysis of the status and framework design of intelligentcoal mine auxiliary transportation system[J]. Journal of Mine Automation,2022,48(6):27-35.  doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2022010052
Citation: CHANG Kai, LIU Zhigeng, YUAN Xiaoming, et al. Analysis of the status and framework design of intelligent coal mine auxiliary transportation system[J]. Journal of Mine Automation,2022,48(6):27-35.  doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2022010052

煤矿辅助运输系统智能化现状分析及框架设计研究

doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2022010052
基金项目: 山西省重点研发计划项目(2020XXX001);山西天地煤机科技创新面上项目(M2021-MS10)。
详细信息
    作者简介:

    常凯(1981-),男,山东微山人,副研究员,硕士,研究方向为煤矿用无轨辅助运输系统与装备研究,E-mail:changkai1981@126.com

    通讯作者:

    刘志更(1981-),男,山西运城人,副研究员,硕士,硕士研究生导师,研究方向为煤矿辅助运输技术与装备研究,E-mail:lianzigeng@163.com

  • 中图分类号: TD52

Analysis of the status and framework design of intelligentcoal mine auxiliary transportation system

  • 摘要: 介绍了国内外露天煤矿和井工煤矿辅助运输智能化技术发展和应用现状:露天煤矿的智能辅助运输系统已经实现了矿用卡车在固定路段内的无人驾驶、自动装载、自动卸载、主动避障、智能调度等功能,工程实践也取得了不错的应用效果;井工煤矿辅助运输智能化目前还处于装备的单机智能化发展阶段,尚未形成集车辆调度、运行状态监测、交通指挥、物资管控等功能于一体的辅助运输智能化系统。重点分析了井工煤矿智能辅助运输系统存在的主要问题:井下定位系统精度低和实时性较差、调度系统功能缺乏有效融合、驾驶辅助系统模块不健全、无人驾驶技术滞后和缺乏试验条件等。基于《煤矿智能化建设指南(2021年版)》中关于智能辅助运输部分的相关要求,提出了辅助运输系统智能化建设的总体目标,根据总体目标设计了煤矿辅助运输系统智能化框架:① 物资编码和物资集装化运输,实现物资从仓储、编码、装车、运输、卸车到回收过程的全流程信息化管控。② 自动装卸和自动接驳,实现物资在轨道机车、单轨吊、无轨等不同辅助运输方式之间的自动转运和接驳。③ 精准定位和智能导航,实现人员及运输设备的精准实时定位、路线规划和实时导航。④ 车辆智能调度,实现辅助运输综合信息展示、数据传输、状态监测、调度指挥和健康管理等功能。⑤ 驾驶辅助系统,建设防疲劳驾驶预警、360°全景环视监控、预防撞、交通标志识别、下坡行车辅助制动、自适应照明等智能化子系统,提高机车运行的安全性。⑥ 辅助作业机器人替代,实现井下辅助作业场景的机器人自动化作业,减少用工数量,提高辅助作业整体自动化水平。⑦ 无人驾驶,实现机车在矿井下的无人驾驶常态化运行。该研究可为智能辅助运输系统的建设和发展提供借鉴。

     

  • 图  1  辅助运输系统智能化总体架构

    Figure  1.  Overall architecture of intelligent auxiliary transportation system

    图  2  智能物资配送系统

    Figure  2.  Intelligent material distribution system

    表  1  定位技术的优缺点对比

    Table  1.   Comparison of advantages and disadvantages of positioning technologies

    定位
    技术
    精度/m覆盖距离/m成本标签
    功耗
    安全
    风险
    蓝牙5~10<10
    WiFi5~10<10
    ZigBee≤3≥400较高
    UWB0.1~0.3≥400
    下载: 导出CSV

    表  2  辅助作业减人目标

    Table  2.   Auxiliary operation personnel reduction targets

    场景现需
    人数
    替代后
    人数
    预计减人数
    巷道巡检作业413
    管路安装作业321
    巷道摊铺作业734
    锚杆补强作业321
    底板修复作业312
    巷道清洗作业211
    混凝土泵送作业312
    电缆收放作业312
    开槽作业312
    喷浆作业321
    合计341519
    下载: 导出CSV
  • [1] 王国法,任怀伟,赵国瑞,等. 煤矿智能化十大“痛点”解析及对策[J]. 工矿自动化,2021,47(6):1-11.

    WANG Guofa,REN Huaiwei,ZHAO Guorui,et al. Analysis and countermeasures of ten 'pain points' of intelligent coal mine[J]. Industry and Mine Automation,2021,47(6):1-11.
    [2] 刘伟芳,吴迪. 国内外露天矿山无人驾驶技术发展现状[J]. 露天采矿技术,2020,35(4):32-34,38.

    LIU Weifang,WU Di. Technology development status of unmanned driving in open-pit mines at home and abroad[J]. Opencast Mining Technology,2020,35(4):32-34,38.
    [3] 李庆玲,张慧祥,赵旭阳,等. 露天矿无人驾驶自卸卡车发展综述[J]. 煤炭工程,2021,53(2):29-34.

    LI Qingling,ZHANG Huixiang,ZHAO Xuyang,et al. Overview of unmanned mining trucks in open-pit mine[J]. Coal Engineering,2021,53(2):29-34.
    [4] 赵浩,毛开江,曲业明,等. 我国露天煤矿无人驾驶及新能源卡车发展现状与关键技术[J]. 中国煤炭,2021,47(4):45-50. doi: 10.3969/j.issn.1006-530X.2021.04.007

    ZHAO Hao,MAO Kaijiang,QU Yeming,et al. Development status and key technology of driverless and new energy trucks in open-pit coal mine in China[J]. China Coal,2021,47(4):45-50. doi: 10.3969/j.issn.1006-530X.2021.04.007
    [5] 高金龙,蔡明祥,王识辉. 准东露天煤矿5G+卡车无人驾驶技术应用试验[J]. 露天采矿技术,2021,36(5):39-42.

    GAO Jinlong,CAI Mingxiang,WANG Shihui. Application test of 5G + truck driverless technology in Zhundong Open-pit Coal Mine[J]. Opencast Mining Technology,2021,36(5):39-42.
    [6] 丁守坤. 煤矿井下车辆信息化调度系统设计[J]. 煤矿机电,2019,40(4):20-23.

    DING Shoukun. Design of information dispatching system of underground coal mine vehicles[J]. Colliery Mechanical & Electrical Technology,2019,40(4):20-23.
    [7] 陈寇忠. 矿用支架搬运车防人员接近系统研究[J]. 煤矿机电,2021,42(3):64-67.

    CHEN Kouzhong. Research on personnel approaching prevention system of mining support carrier[J]. Colliery Mechanical & Electrical Technology,2021,42(3):64-67.
    [8] 贺海涛, 廖志伟, 郭卫. 煤矿井下无轨胶轮车无人驾驶技术研究与探索[J/OL]. 煤炭科学技术: 1-12[2022-05-19]. https://doi. org/10.13199/j.cnki.cst.2022-0594.

    HE Haitao, LIAO Zhiwei, GUO Wei. Research and exploration on driverless technology of trackless rubber tyred vehicle in coal mine[J/OL]. Coal Science and Technology: 1-12 [2022-05-19]. https://doi.org/10.13199/j.cnki.cst.2022-0594.
    [9] 孙占成,顾根龙. 矿用无轨胶轮车失速保护系统的应用研究[J]. 同煤科技,2017(3):28-30.

    SUN Zhancheng,GU Genlong. Application study on the stall protection system of trackless rubber tire vehicle used in mines[J]. Tongmei Keji,2017(3):28-30.
    [10] 常琳. 煤矿井下无线定位技术及系统的应用现状和发展方向[J]. 煤矿安全,2021,52(7):94-98.

    CHANG Lin. Application status and development direction of wireless positioning technology and system in underground coal mine[J]. Safety in Coal Mines,2021,52(7):94-98.
    [11] 鲍文亮. 煤矿用无人驾驶辅助运输车辆的蒙特卡罗定位方法[J]. 煤炭科学技术,2021,49(11):211-217.

    BAO Wenliang. Monte Carlo localization for autonomous auxiliary transport vehicles used in coal mine[J]. Coal Science and Technology,2021,49(11):211-217.
    [12] 程平, 李晓光, 顾清华, 等. 露天矿新能源纯电动卡车的智能调度优化及应用[J/OL]. 金属矿山: 1-11[2022-05-31]. http://kns.cnki.net/kcms/detail/34.1055.TD.20211223.1738.002.html.

    CHENG Ping, LI Xiaoguang, GU Qinghua, et al. Intelligent scheduling optimization and application of new energy electric truck in open-pit mine[J/OL]. Metal Mine: 1-11 [2022-05-31]. http://kns.cnki.net/kcms/detail/34.1055.TD.20211223.1738.002.html.
    [13] 王星,武讲,张阳,等. 基于露天煤矿高精三维地图的智能调度技术[J]. 露天采矿技术,2021,36(6):28-31.

    WANG Xing,WU Jiang,ZHANG Yang,et al. Intelligent scheduling technology based on high-precision 3D map of open-pit mine[J]. Opencast Mining Technology,2021,36(6):28-31.
    [14] 孙中飞,王吉洋,刘建彬. 车辆驾驶辅助预警系统在露天煤矿的应用[J]. 中国煤炭工业,2020(增刊1):12-14.

    SUN Zhongfei,WANG Jiyang,LIU Jianbin. Application of vehicle-assisted early warning system in open-pit coal mine[J]. China Coal Industry,2020(S1):12-14.
    [15] 陈相蒙,王恩标,王刚. 煤矿电机车无人驾驶技术研究[J]. 煤炭科学技术,2020,48(增刊2):159-164.

    CHEN Xiangmeng,WANG Enbiao,WANG Gang. Research on electric locomotive self-driving technology in coal mine[J]. Coal Science and Technology,2020,48(S2):159-164.
    [16] 袁晓明,郝明锐. 煤矿无轨辅助运输无人驾驶关键技术与发展趋势研究[J]. 智能矿山,2020,1(1):89-97.

    YUAN Xiaoming,HAO Mingrui. Key technology and development trend of mine auxiliary transport autonomous vehicle[J]. Journal of Intelligent Mine,2020,1(1):89-97.
    [17] 王陈,鲍久圣,袁晓明,等. 无轨胶轮车井下无人驾驶系统设计及控制策略研究[J]. 煤炭学报,2021,46(增刊1):520-528.

    WANG Chen,BAO Jiusheng,YUAN Xiaoming,et al. Design and control strategy of underground driverless system for trackless rubber tire vehicle[J]. Journal of China Coal Society,2021,46(S1):520-528.
    [18] 国家能源局, 国家矿山安全监察局. 煤矿智能化建设指南(2021年版)[EB/OL]. (2021-06-05)[2021-12-15]. http://zfxxgk.nea.gov.cn/2021-06/05/c_1310015723.htm.

    National Energy Administration, National Mine Safety Administration. Coal Mine Intelligent Construction Guide(2021 edition)[EB/OL]. (2021-06-05)[2021-12-15]. http://zfxxgk.nea.gov.cn/2021-06/05/c_1310015723.htm.
    [19] 王国法,庞义辉,刘峰,等. 智能化煤矿分类、分级评价指标体系[J]. 煤炭科学技术,2020,48(3):1-13.

    WANG Guofa,PANG Yihui,LIU Feng,et al. Specification and classification grading evaluation index system for intelligent coal mine[J]. Coal Science and Technology,2020,48(3):1-13.
    [20] 王国法,杜毅博. 煤矿智能化标准体系框架与建设思路[J]. 煤炭科学技术,2020,48(1):1-9.

    WANG Guofa,DU Yibo. Coal mine intelligent standard system framework and construction ideas[J]. Coal Science and Technology,2020,48(1):1-9.
    [21] 崔腾飞,郑志龙,孙虎伟. 矿用物资运输集装箱换装模式在高河能源的应用[J]. 煤,2017,26(4):46-47. doi: 10.3969/j.issn.1005-2798.2017.04.016

    CUI Tengfei,ZHENG Zhilong,SUN Huwei. Application of container reloading mode of mining materials transportation in Gaohe Energy[J]. Coal,2017,26(4):46-47. doi: 10.3969/j.issn.1005-2798.2017.04.016
  • 加载中
图(2) / 表(2)
计量
  • 文章访问数:  883
  • HTML全文浏览量:  75
  • PDF下载量:  164
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2022-01-25
  • 修回日期:  2022-06-05
  • 网络出版日期:  2022-04-11

目录

    /

    返回文章
    返回