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2023年  第49卷  第S1期

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煤矿安全智能化体系建设思路探讨
刘洋, 丁震
2023, 49(S1): 1-3.
<摘要>(129) <PDF>(24)
摘要:
煤矿安全生产具有复杂性、危险性和高风险性等特点,现阶段的煤矿安全智能化发展相对滞后,导致煤矿安全智能化技术的应用和推广相对较难,且现场数据采集和传输技术不完善,造成了数据获取和处理难度大。针对上述问题,从概念和框架、组成部分和功能及建设要素和策略3个方面分析煤矿安全智能化体系的建设。从智能化设备和技术的深入应用、数据集成和共享平台的进一步完善、人工智能技术的广泛应用、智能化管理的全面推广和智能化体系建设的可持续发展等方面对煤矿安全智能化体系建设进行了展望。
5G技术在煤矿智能化建设的应用
夏蒙健, 丁震
2023, 49(S1): 4-6.
<摘要>(113) <PDF>(21)
摘要:
煤矿行业是我国重要的能源供给行业,是我国经济发展过程中不可或缺的重要构成,而煤炭开采是一项专业性强且风险因素高的工作,应用5G等新技术推进煤矿智能化建设已成为新时期煤矿行业实现长远稳健发展的重要途径。从煤矿智能化建设存在的问题出发,分析了煤矿智能化建设应用5G技术的必要性及可行性,从煤矿井下定位、虚拟交互、生产远程实时控制、远程协同运维、移动边缘计算、智能无轨辅助运输、井下安全巡检与防护等方面探讨了5G技术在煤矿智能化建设中的应用途径。
平庄煤业智能化综合管控平台建设
张潇
2023, 49(S1): 7-11.
<摘要>(92) <PDF>(25)
摘要:
煤矿智能化建设是煤炭行业转变发展方式、提升行业发展质量的必由途径,而煤矿智能化综合管控平台是煤矿智能化建设中的核心,是煤矿各系统智能化协同管控的底层基础。针对平庄煤业公司及各二级煤矿智能化建设需求和安全保障要求,分析了智能化管控平台建设过程中主要面临的难题,包括各生产子系统管控分离、井工矿和露天矿并存、下属各矿信息化建设不均衡、缺乏统一的标准化平台等问题。根据面临的难题和现有技术现状,对平庄煤业智能化综合管控平台建设进行了探索研究,设计了智能化综合管控平台整体架构,重点介绍了班组管理和应急管理模块。智能化管控平台的建设实现了煤矿各业务联动、数据融合、管控协同、风控管理、智能决策分析,保障了平庄煤业矿山增安、降本、提效和绿色可持续发展,助力企业智能化转型升级与高质量发展。
第三煤矿智能化矿山改造
赵树权, 关天祺
2023, 49(S1): 12-13,17.
<摘要>(101) <PDF>(11)
摘要:
内蒙古大雁矿业集团有限责任公司第三煤矿现有的矿井生产监控系统和自动化装置处于"信息化孤岛"和"自动化孤岛"状态,信息不能共享,维护困难、造价高,无法形成管控一体化。针对上述问题,开展了第三煤矿智能化矿山改造,使第三煤矿的各自动化系统实现异构条件下的互联互通与资源共享,构建统一的网络平台、软件平台、管理平台,以安全生产为前提,最大程度上避免重复投资及资源浪费,实现自动化子系统无人或少人值守,并对人员和设备实时管控,达到安全管理一体化,优化人力资源配置,保障矿井安全高效生产。
新街台格庙矿区智能化建设展望与思考
周爱平, 曹正远
2023, 49(S1): 14-17.
<摘要>(127) <PDF>(10)
摘要:
目前煤矿智能化建设处于快速发展态势,但是基建期煤矿智能化建设还处于起步阶段。以新街台格庙矿区智能化建设为例,总结了基建期煤矿智能化建设的重大意义、存在问题、建设路径。系统阐述了煤矿基建期矿井三维设计、智慧工地管理、信息基础建设、联合调度集控、透明地质保障、国产信创应用等6个建设方向;展望了矿区投产后智能一体化管理系统、生产系统智能化、安全系统智能化、选煤厂智能化、综合服务智慧园区、专业人才队伍等6个方面的创新模式。最后,对煤矿基建期智能化存在的难点进行了分析,并提出了建议。
煤矿机器人关键共性技术与发展探讨
武俊
2023, 49(S1): 18-20.
<摘要>(96) <PDF>(14)
摘要:
探讨了煤矿机器人关键共性技术,包括安全防爆技术、高能量密度供电技术、自主定位技术、高性能通信技术、风险感知及评估技术。提出了有效的煤矿机器人发展策略:① 优化系统布局。应对机器人进行多领域适应性设计,系统布局应该考虑人机协同原则。② 落实人机协同。在机器人的设计和使用中,应注重人机交互界面的友好性和操作的便捷性。③ 完善研发体系。应将技术创新与研发理论相结合,将前沿的科技成果应用到机器人的设计和开发中,同时,注重实践应用的反馈机制,关注解决煤矿生产中的难题。
AI技术在智能矿山建设中的应用探讨
张鹏
2023, 49(S1): 21-25.
<摘要>(110) <PDF>(25)
摘要:
AI技术是智能矿山建设的核心技术,有助于降低井下安全风险,实现减人增效,提升煤矿安全管理水平。搭建了智能矿山AI平台,介绍了平台基础层、技术层和应用层3层架构。探讨了AI技术在智能矿山中的应用场景,包括机器人控制、智能洗选、智能监测、设备故障预测、无人驾驶、无人装车等。结合AI技术在智能矿山建设中的应用现状,提出4点建议:健全AI技术规划体系;建立AI系统技术框架;培养AI技术人才,形成AI研究专家团队;培育AI创新环境。
AI智能视频识别分析技术在智能化掘进的研究与应用
杨洋
2023, 49(S1): 26-28,46.
<摘要>(134) <PDF>(22)
摘要:
在分析金家渠煤矿AI智能视频识别分析技术5层架构(感知层、硬件支撑与传输层、平台层、应用层及展示层)基础上,围绕煤矿掘进作业循环过程中截割、支护及其过程中的安全防护等环节,针对掘进过程中人员进入危险区域、掘进作业人员劳动防护用品穿戴、掘进作业临时支护前探梁识别等场景,探索引入AI智能视频识别分析技术,实现危险区域违规闯入识别、作业人员违规穿戴识别、临时支护前探梁识别,以提升智能化掘进过程中安全管理水平。
基于5G工业互联网的井工煤矿信息化技术研究
王耀
2023, 49(S1): 29-31.
<摘要>(149) <PDF>(26)
摘要:
基于井工煤矿智能化建设要求,研究了基于5G工业互联网的井工煤矿信息化技术,介绍了该系统涵盖的瓦斯智能防治系统、智能防灭火系统、冲击地压智能防治系统、安全监测监控系统、巡检机器人等。该技术以矿山数字化、信息化技术为前提和基础,综合系统工程、网络、人工智能、云计算、大数据等技术,具备矿山生产智能感知、自动分析、快速处理能力,可实现采矿设计、计划、生产、调度、决策等过程的智能化,有效提升设备可靠性、装备智能化水平和安全生产管理能力,推进井工煤矿少人、无人化生产。
基于白名单的煤矿网络“白环境”构建研究
杭成宝
2023, 49(S1): 32-35,102.
<摘要>(83) <PDF>(3)
摘要:
为保障煤矿智能化建设,做好煤矿网络安全防护,以国能北电胜利能源有限公司为例,通过鱼骨图剖析了煤矿企业被动式防御的网络安全现状、问题及其原因,提出基于白名单构建煤矿网络"白环境",实现主动防御。首先,在区分黑名单和白名单机制的基础上,基于白名单化繁为简的可靠技术特性,采用沙漏模型分析了将白名单机制转变白名单理念贯穿于网络安全架构中的必要性;其次,基于白名单理念,参考网络安全等级保护2.0的防护标准,设计了基于白名单技术的网络"白环境"架构,实现纵深防御、监测预警与协同防御的目标。最后,采用PDCA理论开展网络"白环境"安全运营闭环管理,为企业发展持续提供可靠的网络安全防护。
煤矿安全监测系统数据传输一致性设计与实现
孟广瑞, 张璐, 张仁生
2023, 49(S1): 36-38,107.
<摘要>(116) <PDF>(4)
摘要:
为促进煤矿安全生产,提升集团安全监控及安全管理标准化水平,基于对采集、传输数据技术的研究和国家煤矿安监局下发的关于《煤矿安全监控系统升级改造技术方案》的通知,通过梳理矿端采集模块的功能,利用78家单位的接入数据形成矿端采集器的核心逻辑,提出在煤矿安全监测系统中设计与实现数据传输的实时性和一致性。实地系统测试结果表明,升级改造后的煤矿安全监测系统采用二级数据传输和多线程工作模式,数据传输延时基本控制在秒级范围以内,为井下异常状态的处置提供决策支持。加入重发和补发的机制,解决了通信链路异常问题,保障了数据传输的一致性,为事故追查、推演提供准确、完整的信息,确保各级安全调度有序进行。
基于采掘工作面瓦斯涌出特征的瓦斯灾害精准预警系统
褚新龙, 王磊, 钟国
2023, 49(S1): 39-43,55.
<摘要>(89) <PDF>(4)
摘要:
乌东煤矿为近直立特厚煤层、分层放顶煤开采方式,工作面瓦斯涌出来源及特征较为复杂,当前采取的瓦斯防治措施虽有效降低了回采期间工作面瓦斯涌出异常风险,但其经济性、合理性、安全性无法统筹兼顾,在瓦斯灾害风险管控的时空衔接上缺乏瓦斯涌出异常预警机制及配套技术手段。为了填补乌东煤矿瓦斯灾害预警空白,基于对乌东煤矿井下工作面空气瓦斯来源、采掘工作面瓦斯涌出特征的分析,将综放工作面瓦斯浓度超阈值预警模块与掘进工作面瓦斯涌出特征预警模块相结合,构建了乌东煤矿采掘工作面瓦斯灾害精准预警模型。在此基础上,采用B/S架构开发模式,基于矿井工业环网设计开发了乌东煤矿瓦斯灾害精准预警系统,并在井下各主要工作面应用。考察结果表明,该系统运行稳定,预警准确率较高。
煤矿井下精确定位技术现状及应用
李锋
2023, 49(S1): 44-46.
<摘要>(148) <PDF>(8)
摘要:
煤矿智能化建设要求采用井下精确定位技术,实现井下人、车等目标的精确定位、人员状态分析、考勤、调度管理,满足井下复杂巷道的全覆盖需求。井下定位按定位机制可分为惯导定位和通信式定位,指出对矿井中数量众多的被定位目标进行定位,可行的技术是通信式定位技术,目前井下使用的通信式定位技术按定位精度从低到高依次是RFID、ZigBee和UWB技术。分析了井下精确定位原理,并结合在矿井人员定位系统、车辆及交通管理系统、井下物流管理系统、井下接近监测、远程/无人车辆驾驶/掘进/综采系统中的具体应用,指出各应用对井下精确定位系统的技术要求。
UWB精准定位技术在电机车无人驾驶系统中的应用
左洋, 李伟宏
2023, 49(S1): 47-49.
<摘要>(123) <PDF>(18)
摘要:
第三煤矿井下平巷运输采用4台防爆特殊型蓄电池电机车,建设了电机车无人驾驶系统。该系统的电机车定位功能采用超宽带(UWB)技术实现。分析指出电机车无人驾驶系统建设的关键因素是融合信集闭精确定位系统、电机车控制系统、视频监控系统,介绍了电机车无人驾驶系统设计方案,重点阐述了UWBi精准定位技术在系统中的实现和应用效果。结果表明,UWB的定位精度不大于0.3 m,较传统定位方式有大幅提高,且具有较强的监控优势,满足煤矿井下辅助运输装备在无人驾驶操作应用中的高精度定位要求。
基于TDOA的改进室内定位算法
林红梅, 李犇, 王涛, 陈华州, 刘俊良
2023, 49(S1): 50-55.
<摘要>(111) <PDF>(4)
摘要:
针对Chan算法无法有效处理质量较差的TDOA测量值及Taylor级数展开算法收敛较慢的问题,提出一种基于TDOA的改进室内定位算法。将Chan算法的线性模型重构为抗干扰能力较强的非线性模型,使用混合最小二乘法求解线性模型,将解算结果作为初值输入非线性模型进行迭代计算。实验结果表明:改进算法在定位精度与准确度方面优于混合最小二乘的Chan算法,与Taylor级数展开算法的结果相近;在计算效率上略逊于混合最小二乘的Chan算法,优于Taylor级数展开算法。
带式输送机传动滚筒轴承故障智能诊断
陈岩
2023, 49(S1): 56-59,137.
<摘要>(84) <PDF>(13)
摘要:
带式输送机工作环境恶劣,导致采集获得的滚动轴承信号受噪声影响较大,很难提取故障信号的特征频率。针对上述问题,提出了一种带式输送机传动滚筒轴承故障智能诊断方法。通过对滚动轴承振动信号的谱峭度进行分析,识别出瞬态冲击及其在频带中分布位置,同时根据谱峭度最大化原则确定最优中心频率和带宽,由此设计带通滤波器对滚动轴承信号进行滤波;对经过滤波处理后的滚动轴承有效信号进行谱峭度分析,确定故障特征信号,再进行希尔伯特变换获得包络谱,最终获得准确的故障特征。仿真结果表明,通过自适应谱峭度特征提取后,倍频信号更加清晰,特征频率更加明显准确,能有效识别滚动轴承故障。
刮板输送机中部槽物料运输状况数值模拟
樊占文, 张强
2023, 49(S1): 60-62.
<摘要>(118) <PDF>(2)
摘要:
以SGZ630/220系列刮板输送机为研究对象,建立了刮板输送机中部槽物料运输模型,利用EDEM对刮板输送机中部槽运输煤料的流动状况和速度分量变化进行了数值模拟。仿真结果表明:当刮板输送机稳定运输煤颗粒后,半径较小的煤颗粒会堆积在下层区域,半径较大的煤颗粒则会堆积在上层区域,出现明显的分层现象;在刮板输送机运输方向上,不同粒径大小的颗粒速度都会经历一段时间的波动,最终稳定在刮板链速度附近。
基于不同倾角的刮板输送机中部槽的冲击磨损研究
赵星宇
2023, 49(S1): 63-66,85.
<摘要>(102) <PDF>(5)
摘要:
针对刮板输送机运输过程中中部槽处的冲击磨损问题,以SGZ630/220型中双链式刮板输送机为研究对象,建立了刮板输送机运输煤散料的离散元模型,通过分析煤颗粒的物理性质与中部槽冲击磨损的原因,研究刮板输送机在输送煤料过程中,不同位置的颗粒大小分层及中部槽冲击磨损差异,并通过分析刮板输送机中部槽应变云图对研究结果进行了验证。研究结果表明:① 中部槽在侧倾角为0°的工作条件下,冲击损伤深度更大且法向累计接触能量更大,在4 s末中部槽累计的冲击损伤深度为0.000 161 6 mm。在侧倾角工作状态下,有些煤颗粒没有直接对中部槽产生冲击,而是直接对中部槽的槽棒产生冲击,所以该状态下4 s末中部槽累计的冲击损伤深度较小。② 侧倾角为0°时4 s末中部槽累计冲击损伤深度最大,达0.000 161 6 mm;前倾角为5°时中部槽累计冲击损伤深度略大于前倾角为-5°的冲击损伤深度。前倾角为0°时对中部槽的影响最大,最大应力为2.85×105 Pa,最大应变为6.03×10-7mm,前倾角为5°、-5°时依次递减。
永磁直驱滚筒在带式输送机中的应用研究
苗继军
2023, 49(S1): 67-68,75.
<摘要>(100) <PDF>(6)
摘要:
带式输送机传统驱动模式为三相异步电动机+减速或调速机构,存在体积大、损耗大、能耗偏高、维修量大等问题。针对该问题,提出将永磁直驱滚筒应用于带式输送机中。分析了永磁直驱滚筒的优势:采用永磁直驱滚筒的带式输送系统更容易实现连续无极调速、低速大转矩运行,更加符合智能矿山的建设要求。介绍了永磁直驱滚筒应用的关键技术,包括永磁直驱滚筒失步控制技术和低速大转矩运行技术。
胶带输送机曲线溜槽结构设计
李韦岐, 严海涛, 柴炳升, 潘超, 许普查
2023, 49(S1): 69-71,81.
<摘要>(104) <PDF>(3)
摘要:
国家能源集团宁夏煤业有限责任公司石槽村煤矿主井提升胶带至地面洗煤厂101原煤胶带之间的溜槽,是石槽村洗煤厂重要的原煤转运点,存在大块矸石及煤流垂直冲击胶带,溜槽和导料槽锈蚀、磨损严重,密封性差,噪声高,扬尘污染严重,各种管线交错凌乱等问题。提出了一种曲线溜槽结构设计方案,在主井胶带卸料滚筒前方配置可调节接料板,避免煤流直接冲击溜槽;通过调整调节接料板的位置来调整煤流的落料位置,避免因落料位置不居中出现胶带跑偏问题;溜槽最下端采用TIPTOP给料箱结构,使煤流"软着陆"逐步加载胶带上,避免料流过度冲击胶带;在落料点胶带下方布置TIPTOP优质缓冲床,进一步吸收煤流对胶带的冲击,对胶带起到双重保护作用;胶带配置15 m沉降式导料槽,以降低粉尘含量,优化作业空间。实际应用结果表明,胶带输送机机尾未出现撒煤情况;胶带输送机机尾呼吸性粉尘浓度由改造前的3.16 mg/m3左右降到了1.03 mg/m3;胶带输送机机尾噪声强度从100 dB降到了70~75 dB。
基于AI视觉智能识别的煤矿斜井轨道运输安全管理系统
鲍新平, 汪涛
2023, 49(S1): 72-75.
<摘要>(92) <PDF>(11)
摘要:
针对现有煤矿斜井轨道运输过程中存在的安全防护设备未有效投运、跑车防护装置挡车拦在正常提升过程中误动作、防人员误入安全管理报警设备应用效果不良好、矿车提升过程中安全保险绳挂接不良等安全隐患问题,设计了一种基于AI视觉智能识别的煤矿斜井轨道运输安全管理系统,介绍了系统结构及主要功能,以及在乌东煤矿的应用情况。该系统应用达到设计要求,运行良好,有效解决了斜井轨道运输中存在的安全隐患问题,提高了运输安全水平和效率。
智能化选煤厂建设认识与思考
曹艳军
2023, 49(S1): 76-78,112.
<摘要>(106) <PDF>(8)
摘要:
根据准格尔能源有限责任公司选煤厂智能化建设经验,重点提出了智能化选煤厂建设框架内容,确定选煤厂智能化要围绕标准化建设、智能化生产、平台化发展、智慧化决策4个方面建设。分析了选煤厂智能化建设中存在的问题,指出了下一步的重点建设方向:推进可视数据赋能洗选;推进"一人一厂"管控模式;推进"选煤大脑"平台建设。
设备在线检测与预测性维护系统在骆驼山选煤厂的应用
高燕军, 刘毅, 杨东
2023, 49(S1): 79-81.
<摘要>(101) <PDF>(6)
摘要:
选煤厂机电设备大数据具有大容量、多样性和实时性的特点,从选煤厂设备大数据中挖掘有用信息,高效、准确地识别设备故障,成为选煤厂机电设备维护管理面临的新问题。骆驼山选煤厂缺乏完备的设备状态监测与数据支持,设备的早期故障很难及时发现,针对该问题,构建了骆驼山选煤厂设备在线检测与预测性维护系统架构,并介绍了系统关键技术。该系统基于设备运行数据、历史运行记录、设备运行机理模型,智能分析设备工作状态及故障趋势,并对发展趋势进行评判,从而智能化地提出维护管理意见,大大提高了设备维护管理的可靠性和效率。
基于双目视觉的选煤厂用胶带输送机表面异物检测
沈宁
2023, 49(S1): 82-85.
<摘要>(125) <PDF>(12)
摘要:
目前所采用的选煤厂用胶带输送机表面异物检测方法在实际应用时,由于选煤厂内外因素影响,导致对于不同类别的异物识别和分类精度低。针对该问题,提出一种基于双目视觉的选煤厂用胶带输送机表面异物检测方法。设计了基于双目视觉的输送带异物检测装置,将摄像机与工业相机组合成双目视觉系统,系统采集图像后,利用中值滤波算法对图像进行去噪,获取稳定的图像信息。采用YOLOv3进行异物识别预测,计算边界框和锚框数值信息,并根据上述数值信息调整计算定位准确度,实现异物检测。实验结果表明:与传统的基于Mask_R-CN的检测方法相比,提出的方法对胶带输送机表面异物的识别筛选准确率超过96.2%,分类准确率超过97.6%。
地磁定位技术在选煤厂人员定位中的应用
王文强, 张锦龙, 常艇
2023, 49(S1): 86-89.
<摘要>(137) <PDF>(6)
摘要:
现有定位技术应用于选煤厂时存在成本高、现场安装困难、受遮挡和干扰的影响、存在累计误差、定位精度不高等问题,针对上述问题,提出了"磁耘"智能定位系统。该系统以地磁定位技术为核心,融合惯导、蓝牙、地图匹配等定位手段,在采集定位区域的磁场分布后,可根据环境磁场与位置的相关性及变化规律对目标进行定位,人员定位精度优于1 m,特别适合于大范围、强金属遮挡干扰的场景。应用结果表明,该系统可让管理者实时掌握生产人员、外来施工人员及设备分布运行情况,还可给出每个人员的移动轨迹、危险报警信息、安全防护情况、周围环境质量情况等;该系统可与三维可视化管控平台、智能照明系统、视频监控系统等联动,实现"增安、提效、减人"目标。
反馈系统在活性炭生产工艺中的应用
杨少波, 邢伟
2023, 49(S1): 90-91,98.
<摘要>(87) <PDF>(1)
摘要:
根据目前活性炭生产工艺的实际情况,设计了一套专用于造粒系统的计量、捏合、压制过程反馈系统。该系统根据活性炭配料计量、混捏、压制的实验参数制作数学模型,利用PLC程序进行数学运算,通过PID功能程序自动调节煤粉、焦油、水的配比,实现配比、混捏、压制整个过程闭环控制。设定参数后系统便可实现自动调节,准确计量和配料,能有效降低工人劳动强度,改善操作环境,便于生产成本的管理控制。
煤矿井下掘进工作面提高单进水平方法及路径研究
廖志伟, 刘洋, 单永泉, 贺海成
2023, 49(S1): 92-98.
<摘要>(183) <PDF>(4)
摘要:
针对当前煤矿巷道掘进存在人员、组织、设备、地质条件等许多制约因素和问题,以国能神东煤炭布尔台煤矿为例,从生产组织不到位、 地质条件多变、设备配套落后、机电综合管理不到位、人才培训不到位5个方面分析了制约掘进效率的因素。提出通过掘进设备升级、破碎设备升级、转载设备升级、运输设备升级、 机器人群替代掘进险重作业5个方面设备配套进行升级,探索采用"掘锚一体机＋锚运破一体机＋大跨距桥式装载机+机器人群"的一次成巷高机动性快速掘进新模式,以提高掘进作业效率。建立掘进工作面集中控制系统实现采掘设备的远程控制;智能辅助系统有效助力掘进设备安全稳定运行;通过狠抓设备检修、加强现场管理、优化机电考核、完善奖罚机制、强化人才培养等措施全方位提升掘进生产组织综合管理水平。
矿用卡车无人驾驶系统路径规划方案研究
王星烨
2023, 49(S1): 99-102.
<摘要>(136) <PDF>(22)
摘要:
矿用卡车无人驾驶是露天煤矿智能化建设的重点实施项目。目前常用的矿用卡车无人驾驶路径规划算法中,人工势场法虽然实时性较好,但是只考虑静态障碍物约束,不适用于动态场景;基于采样的路径规划算法对于非完整约束动力学模型无法进行处理;基于图搜索的路径规划算法常用的方法是A*算法,可有效解决最短路径问题,但易陷入"死循环",且规划出的路径折点较多。针对上述问题,提出一种基于图搜索的混合A*(Hybrid A*)路径规划算法方案。该方案充分考虑车辆运动学模型,通过优化启发函数得到合理的全局规划路径,然后融合多传感器信息建立局部地图,采用回旋曲线的方法将车辆模型与目标点建立联系,形成局部路径。实际应用结果表明,该方案可适用于实际生产中的各种极端装载、卸载道路条件,具备常规最短路径、狭窄区域铲窝模式、长距离倒车、反向装车绕行、移铲自动跟随等多种自适应规划能力,同时在规划过程中能够智能识别并避开规划区域内电铲、指挥车、电缆桥、山体等障碍物,从而实现快速、平稳、准确地引导无人驾驶矿用卡车到达预设调度位置,确保了生产过程的高效性和安全性。
矿用卡车无人驾驶系统安全体系设计
李海滨
2023, 49(S1): 103-107.
<摘要>(95) <PDF>(19)
摘要:
为了使矿用无人驾驶卡车能在极端的气候条件和现场复杂的作业环境安全运行,根据黑岱沟露天煤矿的实际作业场景和运营环境,在研发、设计、改造和测试矿用卡车无人驾驶系统过程中,针对无人驾驶系统车载计算单元、定位系统、感知系统、服务器、通信系统、线控系统、供电系统、软件系统、网络系统和安全停车系统进行了多重备份设计。测试结果表明,设计的矿用卡车无人驾驶系统能够满足现场工矿的运行条件,系统运行稳定可靠,形成了一套较为完整的矿用卡车无人驾驶系统安全冗余体系,为推进矿山智能化建设提供了参考。
矿用梭车无人化行驶关键技术研究
李伟
2023, 49(S1): 108-112.
<摘要>(105) <PDF>(8)
摘要:
梭车无人化自主行驶是目前采掘技术成套化、智能化、大型化和机电一体化的必然趋势。目前梭车的日常操作还需操作人员根据经验来进行人工控制,梭车操控人员需在高粉尘、高危险性的环境下长期工作,易发生生产事故及职业病。针对上述问题,探讨了掘进面梭车无人化行驶系统,给出了梭车无人化行驶系统整体架构,分析了实现梭车无人化行驶需解决的5个关键技术,即环境智能感知、行驶路径动态规划与自主避障、梭车运动控制、自动对接和自主装卸车等技术。
露天矿山无人运输作业交通管理系统设计
梁栋
2023, 49(S1): 113-115,118.
<摘要>(113) <PDF>(6)
摘要:
针对露天矿山地质构造特殊,路网复杂,弯路、岔路多且道路工况差,在扬尘、雨、雪、低温等恶劣环境中,无人驾驶矿用自卸车感知系统受到干扰、感知能力受限,存在出现撞车、冲出路面等事故的风险,提出了一种露天矿山无人运输作业交通管理系统。该系统结合通信装置、定位装置、自动驾驶装置,针对哈尔乌素露天煤矿大规模无人驾驶矿用卡车运营场景,考虑矿山生产作业条件的限制,矿山路网结构中可能存在多种类型的交叉路口、上下坡路段、仅供单车通过的狭窄路段、会车频繁的装载作业区或卸载作业区等场景。建立一套行之有效的路网通行规则和路权控制算法,实现矿山无人驾驶车辆及辅助作业车辆在矿山道路路网上安全、平稳、高效的通行。
露天矿山车辆即时对讲系统设计
刘鹏, 周全, 褚肖波
2023, 49(S1): 116-118.
<摘要>(92) <PDF>(2)
摘要:
为提高露天矿山车辆行驶安全,采用ZigBee技术设计了一种露天矿山车辆即时对讲系统,介绍了该系统的硬件组成、功能设计及软件实现。该系统使用MC13192芯片进行对讲机数据传输,采用C+[KG-*2]+语言完成系统软件开发,具有超车、即时通知、即时特定范围广播等功能,基本满足矿山车辆即时对讲需求。
变频智控系统拖动六相电动机在矿井提升机中的应用
刘波, 丁震
2023, 49(S1): 119-121.
<摘要>(108) <PDF>(2)
摘要:
矿井提升机是煤矿生产系统重要设备之一,担负着煤矿运输物料和人员的任务,针对原直流提升电控系统智能化程度较低,难以满足目前生产安全与高效生产要求,使用变频六相电动机替代原直流电动机,六相电动机的六个相互相分离,每个相都有自己的电路和电源,可实现更精确的电动机控制,提供更平滑的电流输出,降低噪音和振动的水平。从低压配电系统、全数字变频调速系统、主控计算机系统(PLC控制系统)、上位机监控系统、闸瓦间隙在线监测系统、全数字恒减速控制系统、无人值守控制系统7个部分对直流系统电控系统进行改造,对各部分同时进行优化调整,从而提高整个系统的功能性与执行效果。
大柳塔煤矿防越级智能供电监控系统
暴强, 杜怀龙
2023, 49(S1): 122-125.
<摘要>(122) <PDF>(9)
摘要:
国家能源集团神东煤炭集团有限责任公司大柳塔煤矿存在多级变电所级联的情况,井下供电系统复杂,传统的供电监控方式采用人工巡检或固定摄像头定点监视,但人工巡检浪费人力资源、效率低,易出现巡检不全面、不及时的情况,而固定摄像头定点监视的范围有限。根据大柳塔煤矿井下变电所的基本条件和供电无人值守的要求,对煤矿井下智能供电监控系统进行了研究,提出了煤矿井下变电所分布式网络保护防越级技术、自动化矿用隔爆兼本质安全型高压真空配电装置、煤矿井下变电所机器人智能巡检系统。分布式网络保护防越级技术减少了因煤矿井下变电所越级跳闸、选线不准、开关柜拒跳等问题造成的突发性大范围电力中断;自动化矿用隔爆兼本质安全型高压真空配电装置取代了人工挂接地和拉手车停送电倒闸操作;煤矿井下变电所机器人智能巡检系统有效替代了人工巡检。防越级智能供电监控系统的应用实现了井下变电所无人值守,为煤矿井下电力供应提供了有效保障。
高效智磁节电器在准能集团的应用
王小东
2023, 49(S1): 126-127,130.
<摘要>(89) <PDF>(2)
摘要:
为实现能耗"双控"目标,国能准能集团有限责任公司对煤矿供配电系统进行智能化改造,引入高效智磁节电器,实现节电降耗管理。高效智磁节电器以"电磁调压、电磁平衡、电磁移相、电磁滤波"等电磁理论为基础,运行中不对电源产生任何谐波,同时能抑制各次谐波;在满足供电质量的前提下,通过优化变压器磁通,可以使不同视在功率下运行的变压器都处在最高效率状态,减少电源与负载间无效能量交换,降低电源和负载的有功及无功损耗,实现负载和电源系统两部分同时节能;同时还具有抑制谐波电流、减少浪涌电流、在线有载档次转换、可靠安全的旁路设计等优势,有效提升了电力品质、用电效率。在选煤厂原有供配电系统引入高效智磁节电器后,节电率在5%~12%之间变化,平均节电率达7.17%,达到了预期使用效果。
基于无线基站的煤矿智能电力监控系统设计
姚军龙
2023, 49(S1): 128-130.
<摘要>(93) <PDF>(8)
摘要:
煤矿电力系统智能化改造或建设应实现高效率传输、低成本维护的应用与管理,有很多煤矿未建设电力监控系统或只符合智能化建设的部分标准要求,系统功能单一,只能进行实时数据显示及远程控制,在煤矿井下生产工作面快速推进、设备频繁搬迁及复杂环境下,电力监控系统的数据传输可靠性与维护工作量成为首要解决问题。以国家能源集团宁夏煤业有限责任公司清水营煤矿为研究对象,采用行业内新型智能技术和理论,结合清水营煤矿现有技术条件,设计了一种基于无线基站的煤矿智能电力监控系统。详细介绍了煤矿智能电力监控系统的整体架构和关键技术的应用。该系统融合了智能矿山、边缘计算、无线采集终端、设备精确定位、GIS、无线互联、智能故障诊断等概念,将智能化技术与煤矿电力监控系统的基础功能进行深度融合,为煤矿智能化设计理论提供了技术保障。
煤矿井下无人电机车智能化
迟鹏巍, 张楷
2023, 49(S1): 131-132,146.
<摘要>(91) <PDF>(3)
摘要:
传统的井下电机车需要由人员进行操控,存在安全隐患和效率低等问题。因此,需要对煤矿井下电机车进行智能化改造,从而实现煤矿井下电机车无人驾驶。针对井下环境特点及存在的问题,给出了井下无人电机车智能化的要求和基本功能,即采用无线通信技术实时采集电机车运行信息,通过电子地图导航系统将这些信息进行整合;采用智能化控制技术,根据驾驶员的操作指令对电机车进行速度调节、制动控制及加减速操作;采用电子地图导航技术,实现井下电机车的自主行驶。指出了未来井下无人电机车智能化的前景:续航里程得到更大提升;更加灵活、智能化的导轨系统以提高电机车运输效率;电机车运行数据实时上传至云平台进行分析和挖掘;多元化的应用场景。
基于综合权重-TOPSIS的露天矿边坡稳定性评价
冯占科, 钱旺, 彭建川
2023, 49(S1): 133-137.
<摘要>(117) <PDF>(9)
摘要:
边坡稳定性的影响因素具有不确定性、模糊性和随机性,会影响评价的准确性,而且确定评价指标的权重易受到主观因素和外界因素的影响。目前的边坡稳定性评价方法在实际工程应用中具有局限性,不利于模糊性问题由定性向定量转化。针对上述问题,提出一种基于综合权重-逼近理想解排序(TOPSIS)的露天矿边坡稳定性评价方法。根据根据国家能源集团下属的露天矿边坡工程数据、研究成果及边坡工程实践经验,选取岩石质量指标、岩体完整指标、地应力、黏聚力、内摩擦角、边坡坡高和日最大降水量7个指标作为边坡稳定性的评价指标。利用AHP主观赋权法确定主观权重,利用CIRTIC客观赋权法确定客观权重,针对主观赋权法和客观赋权法都存在一定的局限性问题,采用主客观综合权重,以提高数据结果的准确性和科学性。结合TOPSIS模型对边坡稳定性进行评价分析。以某露天矿边坡为实例进行建模计算,验证该方法对于露天矿边坡的适用性与准确度。将该方法与集团边坡安全监测系统相结合,协助边坡安全预警处理,为露天矿边坡安全监测提供了一条新途径。
矿用自动施工钻机研究及应用
丁魏, 代鹰, 廖志伟
2023, 49(S1): 138-141.
<摘要>(124) <PDF>(8)
摘要:
针对现阶段常规钻机施工作业中,人工接卸钻杆劳动强度高,大角度、高孔位施工时接卸钻杆困难及施工过程中可能出现瓦斯突出等现象,研究开发了一种基于PLC控制系统的矿用自动施工钻机。详细介绍了钻机的参数和整体结构,分析了接卸扣时因转速与推进速度不匹配导致扣型磨损问题,并研究了接卸扣自适应技术。分析了主机反转扭矩不足的问题,并研究了反转高压卸扣技术。针对钻机需要拆卸运输的问题,进行了主机收回运输设计。现场应用表明:该矿用自动施工钻机具有整体运输方便的优点,启动自动施工后无需人员接卸钻杆即可完成施工,具有可靠性强、稳定性高的特点。
自然风压对矿井通风系统的影响研究
姬周飞
2023, 49(S1): 142-146.
<摘要>(101) <PDF>(8)
摘要:
以乌东煤矿为例,分析新疆地区大气环境和自然风压的变化规律,结合进风巷风量变化现场实测数据,研究了自然风压和大气环境对矿井通风系统的影响,进而分析了新疆地区气候环境对矿井通风系统影响的年变化和日变化规律。研究结果表明:新疆地区自然风压和矿井风量在每年4—7月达到最小值,1—3月和11—12月处于较大值;夏季和白天气温高,大气压、相对湿度及空气密度均处于较低值,导致自然风压较低,矿井巷道中总风量降低,抑制矿井通风系统工作;冬季和夜晚气温低,大气压、相对湿度及空气密度均处于较大值,导致自然风压较高,矿井巷道中总风量增加,促进矿井通风系统工作。

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