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煤矿智能开采初级阶段问题分析与5G应用关键技术

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煤炭科学技术 2020年第7期48卷 161-167页

作者：赵国瑞中煤科工开采研究院有限公司北京100013 煤炭科学研究总院开采设计研究分院北京100013

煤矿智能化是煤炭生产方式和生产力变革的新方向,是煤炭工业高质量发展的核心技术支撑,当前仍处于煤炭智能化开采的初级阶段。煤炭智能化的发展依赖于数据的高效传输和有效利用,如何解决多感知设备可靠接入、大容量数据高速传输和智能... 详细信息

煤矿智能化是煤炭生产方式和生产力变革的新方向,是煤炭工业高质量发展的核心技术支撑,当前仍处于煤炭智能化开采的初级阶段。煤炭智能化的发展依赖于数据的高效传输和有效利用,如何解决多感知设备可靠接入、大容量数据高速传输和智能终端低延时控制的问题成为煤炭智能化开采面临的重要基础问题之一。为有效推动煤矿智能化开采的向前发展,分析了煤炭智能开采初级阶段在感知、决策和执行环节面临的短板问题;研究了在设备可靠性、信息传输和位置服务等基本保障技术方面的不足和未来发展方向;指出了工业控制软件在煤炭智能化开采和国家能源安全方面的重要性,提出了工业控制软件要实现自主可控,新技术应用要注重积累和重视基础研究的观点;从顶层设计、多网融合、网络转换、工控安全和应用场景5个方面分析了5G技术在煤炭智能开采应用中的关键问题,并指出5G不是要取代其他网络,而是能使得各种网络融合高效运转,同时提出工控安全将成为5G工业应用中的重要一环;给出了5G平台建设建议:建立微服务架构体系,设计好面向功能的MEC边缘计算模式,规划好针对场景的网络切片,重视5G智能终端研制,做好应用场景算法研究和软件开发。最后提出5G技术研发应用要注重技术生态建设,用好5G这一工具,推动人工智能、大数据、物联网、混合现实等技术在煤矿智能化开采中的落地。

关键词：智能化开采初级阶段短板 5G技术平台建设煤矿智能化智能矿山

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张家峁智能化煤矿巨系统关键技术研发与应用

煤炭工程 2023年第11期55卷 119-124页

作者：呼少平巩师鑫任怀伟范生军毛小娃贺剑陕煤集团神木张家峁矿业有限公司陕西榆林719399 中煤科工开采研究院有限公司智能化开采分院北京100013 天地科技股份有限公司北京100013

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... 详细信息

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。

关键词：煤矿智能化张家峁煤矿智能感知监测系统巨系统

煤质煤量全面在线检测技术发展现状及应用进展

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煤炭科学技术 2024年第2期52卷 219-237页

作者：王洪磊郭鑫张亦凡张俊升煤炭科学研究总院有限公司智能矿山研究院北京100013 煤炭智能开采与岩层控制全国重点实验室北京100013

当前,煤矿智能化正在向着中高级阶段迈进,煤炭工业数智化转型迫切需要实时掌握煤质煤量全面信息,因此,开展了煤质煤量全面在线检测技术发展现状及应用进展综述研究。在分析煤质煤量检测技术工业应用需求的基础上,重点阐述以激光诱导击... 详细信息

当前,煤矿智能化正在向着中高级阶段迈进,煤炭工业数智化转型迫切需要实时掌握煤质煤量全面信息,因此,开展了煤质煤量全面在线检测技术发展现状及应用进展综述研究。在分析煤质煤量检测技术工业应用需求的基础上,重点阐述以激光诱导击穿光谱法(LIBS)及其与其他光谱联合的多光谱联用技术为代表的光谱学技术的基本原理、优缺点、研究进展与工业应用情况和以图像分析为代表的人工智能煤质煤量检测方法。然后,基于不同技术的工业应用情况进行问题梳理,分析实时煤质煤量在线检测技术在工业应用中的技术局限性,包括:基于技术原理的探测精度问题;由复杂环境因素引用的设备稳定性问题;基于大量数据处理的算法分析问题;煤炭全产业链应用的技术适用与灵活性问题。最后,对未来煤质煤量全面分析及在线检测技术提出4点发展建议:结合地质条件的煤质在线检测技术研究;工业化多光谱联用技术研究;光谱学与图像分析技术联用煤质煤量全面分析技术研究;智能化在煤质煤量实时检测的深入应用研究。智能化煤质煤量全面分析及在线检测装备研发需多学科共同努力,基于煤岩学、光谱学、仪器仪表工程、数据处理和模式识别、人工智能和机器学习等多学科科学技术,建立工业应用场景-煤质煤量参数-实际应用指导数据库,是实现智能化煤质煤量在线检测,掌握和预测全面煤质煤量信息的重要发展方向。

关键词：煤矿智能化煤质煤流量激光诱导击穿光谱分析法图像分析与机器视觉

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煤体硬度对螺旋钻采煤机输送性能影响研究

工矿自动化 2022年第S02期48卷 121-124页

作者：李斌丁震赵星宇国家能源集团煤焦化有限责任公司内蒙古乌海016000 国家能源集团煤炭运输部北京100011

目前螺旋钻采煤机主要存在寿命短、强度不足、磨损快等问题,螺旋钻机是螺旋钻采煤机的主要工作部件,其输送性能影响到采煤的效率和成本。针对上述问题,以螺旋钻采煤机螺旋钻机为研究对象,在满足强度要求的条件下,以优化输送性能为目标,... 详细信息

目前螺旋钻采煤机主要存在寿命短、强度不足、磨损快等问题,螺旋钻机是螺旋钻采煤机的主要工作部件,其输送性能影响到采煤的效率和成本。针对上述问题,以螺旋钻采煤机螺旋钻机为研究对象,在满足强度要求的条件下,以优化输送性能为目标,通过三维软件SolidWorks建立螺旋钻机实体优化模型,采用离散元法,在EDEM软件中建立离散元颗粒分析,建立不同煤层厚度下的螺旋钻采煤机输送性能,并通过观测离散元云图研究螺旋钻机输送性能。仿真结果表明,在一定时间内,煤体硬度对采煤质量无太大影响;煤体硬度对螺旋钻机的疲劳损伤和煤体颗粒的受力有影响。在长时间的采煤工作中,要注重检查螺旋钻机的受损情况,及时修补。

关键词：煤矿智能化螺旋钻采煤机螺旋钻机煤体硬度输送性能 EDEM

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金家渠煤矿智能化建设探索与实践

工矿自动化 2022年第S01期48卷 36-38页

作者：沈铭华马昆杨洋国家能源集团宁夏煤业有限责任公司金家渠煤矿宁夏吴忠751504

介绍了金家渠煤矿智能化建设的现状:完成了万兆工业环网、4G无线通信系统、数据中心等智能化煤矿信息基础设施建设,实现了业务集中管控、系统应急联动、数据共享互联、部分生产子系统自动化控制。明确了金家渠煤矿智能化建设目标:2022... 详细信息

介绍了金家渠煤矿智能化建设的现状:完成了万兆工业环网、4G无线通信系统、数据中心等智能化煤矿信息基础设施建设,实现了业务集中管控、系统应急联动、数据共享互联、部分生产子系统自动化控制。明确了金家渠煤矿智能化建设目标:2022年完成初级智能化煤矿建设,2025年完成中级智能化煤矿建设。分享了智能化建设经验:采用矿端私有云数据中心提升设备利用效率;采用万兆工业环网+4G无线网络满足智能化煤矿建设需要;以点及面,逐步凝聚必须开展智能化建设的思想共识。对人工智能(AI)图像识别、轨道运输智能化等相关智能化技术应用进行了探索。

关键词：煤矿智能化智能化采煤工作面智能化掘进工作面无人值守

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5G技术在煤矿掘进工作面运输系统中的应用

工矿自动化 2022年第6期48卷 64-68页

作者：顾义东中煤科工集团常州研究院有限公司江苏常州213015 天地(常州)自动化股份有限公司江苏常州213015

针对掘进工作面运输系统通信网络存在的接入能力不足、传输可靠性低、传输带宽不足等问题,探讨了5G技术在煤矿掘进工作面运输系统中应用的必要性和可行性:经过优化设计的矿用5G系统性能指标达到预期,完全能够满足当前煤矿智能化建设对... 详细信息

针对掘进工作面运输系统通信网络存在的接入能力不足、传输可靠性低、传输带宽不足等问题,探讨了5G技术在煤矿掘进工作面运输系统中应用的必要性和可行性:经过优化设计的矿用5G系统性能指标达到预期,完全能够满足当前煤矿智能化建设对无线通信系统的需求;矿用5G通信模组、5G客户终端设备(CPE)为掘进工作面各类设备及传感器接入5G网络提供了设备支持。介绍了5G设备的矿用化改造重点解决的问题:建立了矿用5G网络架构,以满足井下5G信号覆盖需求;针对5G设备功耗大的问题,对其结构进行了优化设计,并设计了散热装置;解决了5G基站多路射频输出与天线增益叠加后射频功率超标的问题。给出了掘进工作面运输系统5G网络架构及功能,借助5G网络大带宽、低时延、高可靠、广接入的特性,可实现掘进工作面运输系统各类传感设备的统一接入、各环节的高清视频监控、远程集中控制。

关键词：煤矿智能化 5G 掘进工作面运输系统 5G矿用化 5G通信模组 5G客户终端设备设备统一接入

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敏东一矿智能化建设研究

工矿自动化 2022年第S01期48卷 16-18,23页

作者：赵治泽董慧彬修景鑫国家能源集团国神公司敏东一矿内蒙古呼伦贝尔021000

从智能化综采系统、智能化掘进系统、智能化通风系统、智能化供电系统、智能化运输系统、智能监测管控平台等方面,介绍了国家能源集团国神公司敏东一矿建设方案,为煤矿智能化建设提供了具体思路。

关键词：煤矿智能化智能矿山智能采掘智能通风智能供电智能运输智能监管

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数字孪生工作面的液压支架集群状态评价策略

数字孪生工作面的液压支架集群状态评价策略

作者：武亚丹太原理工大学

学位级别：硕士

矿井支护严重影响着煤矿的安全和高效生产,我国目前对于煤矿智能化的研究大多数集中在通过液压支架模拟仿真来改良机械结构,但是在研究中存在模拟方式单一、缺乏模型内部动作等问题,液压支架的建模工作只单独研究机械或者液压部分,难以... 详细信息

矿井支护严重影响着煤矿的安全和高效生产,我国目前对于煤矿智能化的研究大多数集中在通过液压支架模拟仿真来改良机械结构,但是在研究中存在模拟方式单一、缺乏模型内部动作等问题,液压支架的建模工作只单独研究机械或者液压部分,难以掌握其整体动态特性,对矿井环境智能化的研究不足,而液压支架作为数字孪生工作面支护状态监测的关键设备,成为研究矿压的关键因素。本文以沙曲二号矿井为具体工程及地质背景,提出了一种液压支架数字孪生模型构建方法,利用液压支架数字孪生模型实现状态多维度感知,以掩护式液压支架ZFG16000/26/43D作为工程实例,利用Solid Works软件建立液压支架三维实体模型,将三维实体模型生成.sldasm的文件格式导入Maplesim仿真软件中,使用运动副连接机械部分,液压元件连接液压部分,建立好的数字孪生模型包括机械系统的孪生模型、液压系统的孪生模型,二者联合,与物理实体通过数据库进行数据交互,模型优化,建立液压支架数字孪生体。对构建好的数字孪生体进行虚实一致性实验,在物理实体与孪生体立柱输入相同信号值的条件下分析二者连杆的角度变化值是否一致,从而验证模型的合理性与准确性。本文基于Ansys软件建立了集群式液压支架支护三维实体模型和进行运动仿真分析,并对模型的建立、接触面的处理、边界条件进行了深入研究;通过总结矿压规律设置仿真环境,得出了液压支架在不同矿压下顶板的应力分布;本文将有限元模型与数字孪生模型进行联合仿真,基于Maplesim仿真平台测试液压支架承载阻力,并且建立安全评判矩阵,评价液压支架的安全状况。本文的液压支架集群状态评价策略为煤矿智能化提供了参考,为探索新的智能化理论提供启发。

关键词：数字孪生煤矿智能化三维实体模型集群式液压支架评价策略

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智慧矿山多系统传感层设备融合关键技术

煤矿安全 2022年第7期53卷 119-125页

作者：陈杰中煤科工集团沈阳研究院有限公司辽宁抚顺113122 煤矿安全技术国家重点实验室辽宁抚顺113122

针对国家能源局、国家矿山安全监察局在2021年下发的《煤矿智能化建设指南(2021版)》文件中智能安全监控系统对多系统井下融合及“人-机-环”应急联动的需求,分析了不同系统传感层设备共性特点以及实时采集的数据不定期误报、冒大数等问... 详细信息

针对国家能源局、国家矿山安全监察局在2021年下发的《煤矿智能化建设指南(2021版)》文件中智能安全监控系统对多系统井下融合及“人-机-环”应急联动的需求,分析了不同系统传感层设备共性特点以及实时采集的数据不定期误报、冒大数等问题;同时,从边缘计算设备的角度结合智能矿山发展趋势对井下多系统融合数据采集处理的实时性与不丢帧的要求,深入研究了安全监测类系统传感层设备的统一采集、采集数据不丢帧、传感层设备数据异常检测等3个关于多系统传感层设备融合的关键技术,提出了采用数据采集中间件方法建立统一采集体系结构、采用双缓存队列实现多线程间数据采集不丢帧、采用以时间序列为计算因子的传感层数据异常实时检测算法,并给出了详细的实现方法。

关键词：智慧矿山多系统融合统一采集数据异常诊断煤矿智能化