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煤矿智能化掘进工作面全断面快速成巷方法及系统实践研究
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作者 张科学 魏子钦 +20 位作者 李小磊 马述起 王晓玲 李鑫磊 侯典臣 闫星辰 郇恒恒 朱俊傲 杨海江 吴永伟 李举然 尹宇航 李中旭 吕鑫淼 李成章 李艺萌 周龙 崔乐 冯瑞垚 柴宝春 刘嘉慧 《矿业安全与环保》 北大核心 2026年第1期51-61,共11页
针对煤矿智能化掘进工作面中存在的全断面成巷掘进速度缓慢、一次成巷准备较为困难、全断面掘进智能化水平较低等问题,提出了煤矿智能化掘进工作面全断面快速成巷方法,因地制宜地对截割轨迹进行优化调整,减少掘进机磨损及掘进工作面顶... 针对煤矿智能化掘进工作面中存在的全断面成巷掘进速度缓慢、一次成巷准备较为困难、全断面掘进智能化水平较低等问题,提出了煤矿智能化掘进工作面全断面快速成巷方法,因地制宜地对截割轨迹进行优化调整,减少掘进机磨损及掘进工作面顶板两端资源的浪费;开发了煤矿智能化掘进工作面全断面快速成巷系统,根据掘进机信息采集装置得到的数据,自动调整截割速度并选择对应的截割模式,通过预先设定好的优化掘进方案及惯性导航进行自主截割,同时也可以进行远程干预。该方法及系统在赵固二矿14010工作面开展应用,经历学习探索、初步应用及正式应用3个阶段,实现了智能化掘进机的记忆截割、单轨吊六臂锚杆钻车的自主锚护,以及煤巷快速修复装备的智能控制,工作面每天掘进进度增加2 m,单班劳动人员减少8人,真正意义上实现了智能化掘进工作面的减人提效。研究成果可为煤矿智能化掘进工作面全断面快速成巷提供技术支持与理论依据。 展开更多
关键词 煤矿智能化 掘进工作面 掘进工艺 全断面快速成巷 截割轨迹
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以煤矿智能化建设推动煤炭工业协同转型 被引量:10
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作者 林伯强 《人民论坛·学术前沿》 北大核心 2025年第2期26-35,共10页
煤矿智能化建设已成为驱动煤炭工业协同转型的关键引擎。中国煤矿智能化建设面临建设进度不一、持续运行能力较弱、数据互联互通受阻、关键核心技术领域尚待创新突破、人工智能与煤矿管理双端人才支撑不足等关键问题。推进煤炭产业向高... 煤矿智能化建设已成为驱动煤炭工业协同转型的关键引擎。中国煤矿智能化建设面临建设进度不一、持续运行能力较弱、数据互联互通受阻、关键核心技术领域尚待创新突破、人工智能与煤矿管理双端人才支撑不足等关键问题。推进煤炭产业向高端化、智能化方向平稳转型,需要政府与煤炭生产企业协同努力、精准施策,具体路径包括促进产业整体发展与产业链深度融合,实现上下游协同优化;加强智能化技术研发应用与跨领域技术合作共享,全面提升煤矿智能化技术创新与应用水平;构建适应煤矿智能化发展的专业人才队伍,为产业智能化转型提供坚实的人才支撑。 展开更多
关键词 煤矿智能化 煤炭工业 协同转型 新质生产力
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煤矿智能化建设高质量发展难题与路径 被引量:72
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作者 王国法 任怀伟 富佳兴 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第1期1-18,共18页
煤矿智能化是推动煤炭行业高质量发展的重要方向。围绕煤矿智能化的基础理论研究、技术体系构建及示范推广进行了系统综述,全面分析煤矿智能化建设的现状,明确了当前智能化发展中面临的关键技术瓶颈和解决这些技术难题以推动煤矿行业高... 煤矿智能化是推动煤炭行业高质量发展的重要方向。围绕煤矿智能化的基础理论研究、技术体系构建及示范推广进行了系统综述,全面分析煤矿智能化建设的现状,明确了当前智能化发展中面临的关键技术瓶颈和解决这些技术难题以推动煤矿行业高质量发展的路径。在基础理论方面,重点探讨了数字煤矿与智能化开采基础理论的研究进展;在技术体系构建方面,总结了智能化煤矿的关键技术模块;在示范推广方面,以典型示范矿井为案例,总结了智能化系统在实际生产中的应用效果,并分析了推广过程中面临的技术、管理等制约因素。基于对煤矿智能化基础理论和技术体系的深入研究,以及示范矿井建设的实践经验,系统梳理了智能地质保障、信息通信、掘进、开采及智能安全控制系统等技术领域的现状与突出问题,特别针对复杂地质条件下的高效掘进、高效开采、机器人协同作业及系统运维等技术瓶颈进行了深入剖析。聚焦于复杂条件下的高效掘进技术、薄煤层和冲击地压煤层的高效开采、煤矿机器人关键技术、新一代智能安控系统的研发,加快露天煤矿的大型化和智能化进程,完善煤矿智能化运维标准体系和推动智能化系统的迭代升级,以企业需求为导向,以技术创新为牵引,加快煤矿采掘装备的成套化、高端化、数智化发展,为煤矿智能化建设的高质量、可持续发展提供可靠的技术装备支撑和保障。 展开更多
关键词 煤矿智能化 技术架构 机器人协同作业 系统运维 标准体系建设 装备成套化
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煤矿智能化标准体系建设与应用——以中国中煤能源集团为例 被引量:1
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作者 包晓波 蔡峰 +3 位作者 杨扬 杨航 姬刘亭 郑厚发 《中国煤炭》 北大核心 2025年第7期113-123,共11页
煤矿智能化是煤炭行业发展新质生产力的重要举措,完善的煤矿智能化标准体系是建设智能化煤矿的基础与指南。结合我国煤矿智能化建设基本情况及标准化现状,按照《标准体系构建原则和要求》(GB/T 13016-2018)等系列国家标准,参照《煤矿智... 煤矿智能化是煤炭行业发展新质生产力的重要举措,完善的煤矿智能化标准体系是建设智能化煤矿的基础与指南。结合我国煤矿智能化建设基本情况及标准化现状,按照《标准体系构建原则和要求》(GB/T 13016-2018)等系列国家标准,参照《煤矿智能化标准体系建设指南》,研究构建了煤矿智能化标准体系总框架,建立了基础保障、产品实现和岗位标准等3个子体系层次结构图。在体系总框架和子体系层次结构图的指引下,编制了煤矿智能化标准体系表。结合中国中煤能源集团有限公司实际情况,建立了中国中煤煤矿智能化标准体系,该体系共收集煤矿智能化现有标准及确定规划标准总数为915项,并在标准体系引领下,制定了4项智能化领域煤炭行业标准,得到良好的应用效果,进一步验证了煤矿智能化标准体系的可行性。 展开更多
关键词 煤矿智能化 标准体系总框架 子体系层次结构图 标准明细表 建设与应用
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煤矿智能化综合保障关键技术及评价体系研究
5
作者 石超 李帅帅 +3 位作者 张展鹏 高锦磊 段智鹏 折瑞瑞 《中国矿业》 北大核心 2025年第S2期175-181,共7页
煤矿智能化综合保障技术是实现煤矿安全、高效和可持续发展的核心技术支撑。本文通过构建煤矿智能化综合保障技术体系架构,分析了现有智能化物联网、大数据分析、人工智能、虚拟现实和自动化机器人等关键技术在煤矿中的应用。同时,构建... 煤矿智能化综合保障技术是实现煤矿安全、高效和可持续发展的核心技术支撑。本文通过构建煤矿智能化综合保障技术体系架构,分析了现有智能化物联网、大数据分析、人工智能、虚拟现实和自动化机器人等关键技术在煤矿中的应用。同时,构建了煤矿智能化综合保障评价体系,采用层次分析法和模糊评价相结合的方法,从技术性能、安全性能、人员与组织管理、制度保障等多个维度,对煤矿智能化综合保障系统进行全面评估,从而为提高煤矿生产效率和安全管理水平,实现煤矿生产全流程的实时监测、智能控制、精准决策和高效管理提供了理论依据和实践指导。 展开更多
关键词 煤矿智能化 综合保障技术 评价体系 层次分析-模糊综合评价
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我国煤矿智能化技术十年发展与实践 被引量:25
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作者 范京道 黄克军 +5 位作者 李川 杨明 黄晓俊 闫振国 宋岳 曹宇 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第7期1-24,共24页
煤矿智能化建设是顺应技术革命和产业变革,新一代信息技术与煤炭开发利用技术的深度融合应用,是煤炭产业升级转型和优质发展的必然选择。自2014年黄陵矿业建成了我国首个地面远程智能采煤工作面以来,逐步形成了薄煤层、中厚煤层、厚煤... 煤矿智能化建设是顺应技术革命和产业变革,新一代信息技术与煤炭开发利用技术的深度融合应用,是煤炭产业升级转型和优质发展的必然选择。自2014年黄陵矿业建成了我国首个地面远程智能采煤工作面以来,逐步形成了薄煤层、中厚煤层、厚煤层综采及放顶煤智能化开采技术,由黄陵矿业推广应用至全国主力生产矿区,并形成了煤矿智能化开采理论技术装备与标准体系,煤矿智能化开采技术的整体突破带动了我国煤矿智能化发展。自2020年国家发展改革委员会等八部委印发了《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》以来,我国煤炭行业进入以智能化开采带动其他核心技术突破的煤矿智能化时代,并形成包括信息基础设施、地质保障、开采、掘进、运输、通风与压风、供电与供排水、安全监测监控、经营管理、资源综合利用等煤矿智能技术,使我国煤炭开发技术水平得到跨越提升,推动煤矿建设向安全、高效、绿色、智能方向发展。随着煤矿智能化建设发展,煤矿建井技术装备研发滞后,与煤矿智能化发展不匹配、不协调,严重制约了我国优质煤炭资源的安全高效开发。研究基于煤矿建井阶段的智能化发展需求,提出了“智能化建井,建智能矿井”的定义与科学内涵,分析了建井面临基础理论研究薄弱、智能化建井装备研发滞后及工程技术突破难等问题;构建了智能化建井系统总体架构,研发了基于斜井敞开式全断面掘进机和竖井钻机“一钻完井”的智能化建井技术装备体系,并建成国内首个智能化建井技术示范工程。近10年的发展实践表明,我国煤矿智能化建设带动了煤矿行业的整体技术跃迁与高质量发展。 展开更多
关键词 智能化开采 智能化煤矿 智能化建井 煤炭产业升级 建井技术装备
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煤矿智能化(初级阶段)研究与实践 被引量:580
7
作者 王国法 刘峰 +13 位作者 孟祥军 范京道 吴群英 任怀伟 庞义辉 徐亚军 赵国瑞 张德生 曹现刚 杜毅博 张金虎 陈洪月 马英 张坤 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2019年第8期1-36,共36页
煤炭是我国能源的基石,是可以实现清洁高效利用的最经济、可靠的能源,煤矿智能化是实现煤炭工业高质量发展的核心技术支撑。系统阐述我国煤炭工业发展历程,分析煤矿综合机械化、自动化、智能化的发展过程与现状,列举了部分典型成功案例... 煤炭是我国能源的基石,是可以实现清洁高效利用的最经济、可靠的能源,煤矿智能化是实现煤炭工业高质量发展的核心技术支撑。系统阐述我国煤炭工业发展历程,分析煤矿综合机械化、自动化、智能化的发展过程与现状,列举了部分典型成功案例。详细阐述煤矿智能化的发展理念、特征、技术路径与阶段目标,分析煤矿智能化基础理论与关键技术研究现状,从数据采集与应用标准、装备群智能协同控制、健康状态诊断与维护等方面,分析了实现煤矿智能化开采需要解决的3个关键基础理论难题。从感知层、传输层、平台层和应用层等方面,分析了智能化煤矿的主体系统架构,研究了煤矿智能化建设的主要技术路径。针对不同煤层赋存条件工作面智能化开采的技术要求,提出了薄及中厚煤层智能化无人开采模式、大采高工作面智能耦合人工协同高效开采模式、综放工作面智能化操控与人工干预辅助放煤模式、复杂条件机械化+智能化开采模式等4种开采模式,研究了不同开采模式的核心关键技术与实施效果。介绍了我国煤矿掘进技术与装备发展现状,分析了制约巷道实现快速掘进的关键难题,提出了智能快速掘进的研发方向及技术路径。提出了我国煤矿智能化发展的基本原则,分析不同地域条件煤矿智能化发展模式及评价标准,提出新建矿井智能化建设路径,以及现有生产矿井进行智能化改造的主要任务,从法规体系、财税政策、人才培养等方面提出了保障煤矿智能化建设顺利实施的政策建议。 展开更多
关键词 煤矿智能化 智能开采 智能掘进 系统架构 智能化开采模式 智能矿山
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煤矿智能化——煤炭工业高质量发展的核心技术支撑 被引量:463
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作者 王国法 刘峰 +2 位作者 庞义辉 任怀伟 马英 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第2期349-357,共9页
提出了煤矿智能化是煤炭工业高质量发展核心技术支撑的科学思想,阐述了煤矿智能化的定义和总体要求,明确了煤矿智能化发展的目标是建设智慧煤矿,分析了煤矿智能、智慧、信息化、数字化等术语的内涵和关联关系,提出了我国煤矿智能化建设... 提出了煤矿智能化是煤炭工业高质量发展核心技术支撑的科学思想,阐述了煤矿智能化的定义和总体要求,明确了煤矿智能化发展的目标是建设智慧煤矿,分析了煤矿智能、智慧、信息化、数字化等术语的内涵和关联关系,提出了我国煤矿智能化建设原则和阶段目标。进行了煤矿智能化顶层设计,提出了统筹规划煤矿智能化发展模式、科学设计智慧煤矿总体架构、建设100个智能化示范煤矿的发展思路。探讨了井工煤矿精准地质探测与4D-GIS系统、智能化开拓规划与工作面设计、智能化巷道快速掘进成套技术、智能化综采工作面成套技术、智能化主/辅运输技术、危险源智能感知与预警技术、智能化洗选系统、智能化综合保障技术、矿井物联网综合管控系统和操作平台等主要环节的发展路线。阐述了露天煤矿智能化发展方向,提出了建设露天煤矿信息化系统、开发露天煤矿智能化连续开采技术、建立露天煤矿空-天-地一体化安全预警系统、推进露天煤矿生态环境协调绿色发展的理念。大力发展煤机装备智能制造,提高煤机装备的可靠性与适应性,促进煤炭资源开发的机器人化替代,为煤矿智能化发展提供智能装备保障。提出了加大煤矿智能化发展政策支持、设立煤矿智能化标准体系建设专项、建立国家级煤矿智能化技术创新研发实验平台等政策建议。 展开更多
关键词 煤矿智能化 科学内涵 核心技术 智能装备 保障措施
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煤矿智能化安全保障体系及关键技术 被引量:78
9
作者 李爽 薛广哲 +4 位作者 方新秋 杨奇峰 贺超 韩世锋 康钰晴 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第6期2320-2330,共11页
煤矿智能化是新时代煤炭行业发展的必经之路,是支撑我国未来煤炭行业生产方式转型的核心技术支撑。鉴于煤炭生产的风险客观存在性,智能化条件下的煤矿安全保障体系应适应于煤矿的智能化水平。系统论述了煤矿智能化安全保障体系的定义、... 煤矿智能化是新时代煤炭行业发展的必经之路,是支撑我国未来煤炭行业生产方式转型的核心技术支撑。鉴于煤炭生产的风险客观存在性,智能化条件下的煤矿安全保障体系应适应于煤矿的智能化水平。系统论述了煤矿智能化安全保障体系的定义、内涵及技术特点,指出了其核心在于精准的地测感知、全面的数据平台、实时的风险评估和智慧的灾害处置,形成数字式、一站式、智能式的煤矿风险辨识、预警、处理闭环。介绍了煤矿智能化安全保障体系在感知层面、风险层面、设备层面和管理层面的架构,提出了包涵煤矿精准的全维感知、精确的煤矿风险识别预警、技术密集型的煤矿安全管理理念和智慧化的自检自修设备系统4项技术内涵。首先,在实现技术层面,阐述了需重点解决的以透明地质保障技术为基础,以煤矿大数据共享平台为载体,以煤矿重大风险评估预警技术为核心的关键技术体系,并初步给出了解决路径。然后,论述了系统软件平台的系统架构和核心技术,其要旨是实现系统数据“集成化”、要素展现“可视化”、风险评估“智能化”、操作软件“平台化”。最后,开发了面向煤矿智能化安全保障的煤矿智慧安全管控平台系统,实现了煤矿综合可视化操作平台、煤矿大数据分析平台、煤矿安全风险智能评估、多系统联动控制和移动可持式终端展示功能,为建设完整的煤矿智能化安全保障体系探索了一条可行的技术路径。 展开更多
关键词 煤矿智能化 智能化安全保障 技术内涵 关键技术 软件系统
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煤矿智能化开采模式与技术路径 被引量:145
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作者 王国法 庞义辉 任怀伟 《采矿与岩层控制工程学报》 北大核心 2020年第1期1-15,共15页
基于煤矿智能化发展现状与要求,系统阐述了煤矿智能化开采模式的定义、技术内涵与特征。针对不同煤层赋存条件,提出了薄及中厚煤层智能化无人开采模式、大采高工作面智能耦合人机协同高效综采模式、综放工作面智能化操控与人工干预辅助... 基于煤矿智能化发展现状与要求,系统阐述了煤矿智能化开采模式的定义、技术内涵与特征。针对不同煤层赋存条件,提出了薄及中厚煤层智能化无人开采模式、大采高工作面智能耦合人机协同高效综采模式、综放工作面智能化操控与人工干预辅助放煤模式、复杂条件机械化+智能化开采模式等4种煤矿智能化开采模式。根据截割工艺、工序与装备的差异,将薄及中厚煤层智能化无人开采模式细分为刨煤机智能化无人开采模式、滚筒采煤机智能化无人开采模式,详细阐述了滚筒采煤机定位导航与智能调高技术、半截深高速截割工艺等薄及中厚煤层智能化开采模式关键技术。分析了大采高工作面智能化开采的主要技术瓶颈,论述了基于液压支架与围岩耦合关系的围岩智能耦合控制逻辑、重型装备群的分布式协同控制逻辑等大采高智能化开采模式关键技术。分析了放顶煤工作面与一次采全高工作面智能化开采模式的差异,提出了基于时序控制放煤、自动记忆放煤、煤矸识别放煤等智能化放煤控制逻辑与工艺流程。针对复杂煤层条件,提出了采用局部智能化开采降低工人劳动强度、提高作业环境安全水平的技术思路。 展开更多
关键词 煤矿智能化 开采模式 开采工艺 协同控制 智能放煤
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5G技术在煤矿智能化中的应用展望 被引量:170
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作者 王国法 赵国瑞 胡亚辉 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第1期16-23,共8页
煤矿智能化是煤炭工业高质量发展的保障,当前处于煤矿智能化发展的初级阶段,仍然面临泛在感知难、多类型数据同步传输不可靠、远程控制实时性差、融合大数据的智能决策效率低等问题,面向垂直行业智能化应用的第五代移动通信技术(The fif... 煤矿智能化是煤炭工业高质量发展的保障,当前处于煤矿智能化发展的初级阶段,仍然面临泛在感知难、多类型数据同步传输不可靠、远程控制实时性差、融合大数据的智能决策效率低等问题,面向垂直行业智能化应用的第五代移动通信技术(The fifth Generation Mobile Communication Technology,5G)为上述问题的解决提供了契机。分析了5G中的高频通信、大规模天线阵列、超密集组网、设备到设备通信、网络切片和移动边缘计算6项关键技术和各自的技术特征;研究了煤矿智能化应用在信息感知、多类型数据传输、实时决策控制、新技术应用和异构物联设备互联互通需求等方面的短板,以视频传输为例分析了4G技术在未来应用中的局限性,研究了井下WiFi组网的不足之处,指出了煤矿井下应用5G技术的必要性;结合5G技术优势和煤矿井下实际需求提出了基于5G技术的高精度实时定位与应用服务、虚拟交互应用、远程实时控制、远程协同运维及井下巡检和安防等煤矿井下应用场景,提出了基于混合现实的井下智能化开采和远程实时可视化操控的构想,给出了井下应用5G技术的总体架构:有线光纤骨干环网加5G覆盖,分析了实施要点,指出与井下应用场景的结合才能最大程度发挥5G技术在煤矿智能化开采中的作用,简要展望了基于5G技术的物联网、大数据、云计算、人工智能和虚拟现实等技术在煤矿智能化中的融合应用。 展开更多
关键词 5G技术 煤矿智能化 必要性 应用场景 混合现实
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持续推进煤矿智能化 促进我国煤炭工业高质量发展 被引量:92
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作者 刘峰 曹文君 张建明 《中国煤炭》 2019年第12期32-36,共5页
从过去、现在和将来3个阶段,分析了科技创新对煤炭工业高质量发展的重要性。认为煤矿智能化是煤炭工业高质量发展的核心技术支撑,代表着煤炭先进生产力的发展方向。指出:煤矿智能化已成为煤炭企业生产方式变革的必由之路;煤矿智能化支... 从过去、现在和将来3个阶段,分析了科技创新对煤炭工业高质量发展的重要性。认为煤矿智能化是煤炭工业高质量发展的核心技术支撑,代表着煤炭先进生产力的发展方向。指出:煤矿智能化已成为煤炭企业生产方式变革的必由之路;煤矿智能化支撑技术与装备研发已取得较大进展;应强化指导、多方联合,促进煤矿智能化发展;未来应聚焦煤矿智能化前沿科学问题,构建成熟稳定的煤矿智能化技术体系。提出了科学谋划煤炭科技未来的发展重点、发展路径和发展方法。 展开更多
关键词 煤矿智能化 煤炭科技创新 高质量发展 煤炭工业
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煤矿智能化与矿用5G 被引量:115
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作者 孙继平 《工矿自动化》 北大核心 2020年第8期1-7,共7页
针对煤矿井下电气防爆、无线传输衰减大等特点,分析了矿用5G技术和适用范围:矿用5G宜采用本质安全型防爆;用于控制的矿用5G应具有较强的抗干扰能力;采煤工作面和掘进工作面地面远程控制宜选用矿用5G;煤矿井下车辆无人驾驶地面远程控制... 针对煤矿井下电气防爆、无线传输衰减大等特点,分析了矿用5G技术和适用范围:矿用5G宜采用本质安全型防爆;用于控制的矿用5G应具有较强的抗干扰能力;采煤工作面和掘进工作面地面远程控制宜选用矿用5G;煤矿井下车辆无人驾驶地面远程控制宜选用矿用5G;没有针对矿井移动通信特点研发的矿用5G性价比低于矿用WiFi移动通信系统;严禁用矿用5G移动通信系统替代矿用有线调度通信系统;没有针对煤矿安全监控特点研发的矿用5G不能替代煤矿安全监控系统;没有针对矿井动目标精确定位特点研发的矿用5G定位精度低于矿用UWB精确定位系统;450~6000 MHz频率范围的矿用5G传输速率低于矿用WiFi6;没有针对煤矿井下固定设备监控特点研发的矿用5G可靠性低于矿用有线监控系统。指出了亟需针对煤矿井下安全生产特点,研发矿用5G,而不仅仅是对现有地面5G产品进行防爆改造。 展开更多
关键词 煤矿智能化 5G 车辆无人驾驶 无人采煤工作面 精确定位 WiFi6 UWB
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煤矿智能化关键技术研究与实践 被引量:55
14
作者 王海军 曹云 王洪磊 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2023年第1期44-54,共11页
煤矿智能化是煤炭行业实现可持续发展的重要途径,为煤矿企业减人增效、安全生产提供有效保障,大数据、机器人、人工智能等新一代信息技术有力支撑了煤矿智能化建设。首先阐述了智慧矿山的设计思路,提出了智能化建设总体技术体系。然后,... 煤矿智能化是煤炭行业实现可持续发展的重要途径,为煤矿企业减人增效、安全生产提供有效保障,大数据、机器人、人工智能等新一代信息技术有力支撑了煤矿智能化建设。首先阐述了智慧矿山的设计思路,提出了智能化建设总体技术体系。然后,分析了通用异构型控制和数据处理平台、矿用巡检机器人技术、人工智能技术、故障诊断技术和智能穿戴等煤矿智能化关键技术的发展现状与趋势,梳理了智能化建设应用过程中存在的关键难题,并针对瓶颈问题提出了解决方法与未来发展趋势。研究基于模块化开发的通用异构型控制和数据处理平台,实现了底层终端的可重构和底层通信协议的统一,解决了数据孤岛问题;研究巡检机器人驱动模块监测、运动控制与精确定位等关键技术,基于多传感器融合技术实现机器人精确定位;研究人工智能技术在煤矿场景应用中缺少典型数据和与场景知识结合的问题,提出小样本学习技术有望推动人工智能技术在煤矿智能化领域的进一步落地应用;研究煤矿设备故障诊断技术,提出构建基于数据和知识混合驱动的设备故障诊断模型将有效解决过度维修和欠维修的问题;智能穿戴技术是解决井下关键岗位作业人员防护问题的关键,提出了由呼吸系统、传感监测系统、人机交互系统、语音显示系统组成的智能穿戴系统设计方案。最后,阐述了内蒙古神东天隆集团霍洛湾煤矿与内蒙古神东天隆集团武家塔露天煤矿智能化建设实践经验与阶段成果,为不同类型煤矿的智能化建设提供参考。 展开更多
关键词 数据处理 煤矿机器人 人工智能 煤矿智能化 智慧矿山
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煤矿智能化与矿用5G和网络硬切片技术 被引量:65
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作者 孙继平 《工矿自动化》 北大核心 2021年第8期1-6,共6页
为减少煤矿井下采掘工作面作业人员,提出了采掘工作面无人5G地面远程控制方法:在采掘工作面设置工业摄像机和传感器,将视频、音频和传感器信号通过5G网络传输至地面,地面操作人员远程操作设备,将控制命令通过5G网络传输至采掘工作面,控... 为减少煤矿井下采掘工作面作业人员,提出了采掘工作面无人5G地面远程控制方法:在采掘工作面设置工业摄像机和传感器,将视频、音频和传感器信号通过5G网络传输至地面,地面操作人员远程操作设备,将控制命令通过5G网络传输至采掘工作面,控制采掘设备动作。提出了用于综采工作面无人地面远程控制的无线传输距离和传输带宽计算方法。综采工作面两端头的基站之间无线传输距离应不小于综采工作面长度的1/2。综采工作面无人地面远程控制所需上行传输总带宽与综采工作面长度成正比,与液压支架中心距成反比,与支架和摄像机数量比成反比,与单台摄像机视频压缩后所需传输带宽成正比。为减少综采工作面无人地面远程控制对上行传输带宽的需求,可以只传输邻近采煤机的摄像机视频。综采工作面无人地面远程控制所需上行传输最小带宽与邻近采煤机的摄像机数量成正比,与单台摄像机视频压缩后所需传输带宽成正比。提出了综采工作面无人地面远程控制系统无线传输距离测试方法,用于综采工作面无人地面远程控制的5G等无线传输系统,在保证传输带宽、时延和可靠性的前提下,对无线传输距离进行测试,基站上行无线传输带宽不得小于20 Mbit/s,同时无线传输距离不小于150 m。提出了基于网络硬切片的全矿井一体化信息传输网,通过网络硬切片,给煤矿安全监控、矿井监控、人员及车辆和设备定位、视频监视、语音通信、5G通信等分配不同的信道,既保证了煤矿安全监控和矿井监控等高可靠、低时延的要求,也统一了煤矿井下信息传输网络,将煤矿安全监控网、矿用工业以太网和矿用5G通信网等多网合一。 展开更多
关键词 煤矿智能化 5G 网络硬切片 无人工作面 地面远程控制 全矿井一体化信息传输网 无线传输距离
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煤矿智能化信息综合承载网 被引量:15
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作者 孙继平 程加敏 《工矿自动化》 北大核心 2022年第3期1-4,90,共5页
目前用于煤矿井下的信息承载网主要是百兆、千兆和万兆矿用以太环网,其时延和可靠性不可控,难以满足煤矿井下少人或无人作业、地面远程控制等需求。服务质量(QoS)可保证最高优先级应用的实时性和可靠性,但当多路接口信号同时汇入且数据... 目前用于煤矿井下的信息承载网主要是百兆、千兆和万兆矿用以太环网,其时延和可靠性不可控,难以满足煤矿井下少人或无人作业、地面远程控制等需求。服务质量(QoS)可保证最高优先级应用的实时性和可靠性,但当多路接口信号同时汇入且数据量较大,或前1个数据包正在发送时,最高优先级应用的实时性和可靠性也无法保证。针对上述问题,提出了煤矿智能化信息综合承载网技术要求:传输带宽宽、传输时延短、可靠性高、传输距离远、抗干扰能力强、本质安全防爆、电网电压波动适应能力强、抗故障能力强、防护性能好、多业务综合承载等。基于上述要求,提出了基于灵活以太网(FlexE)的煤矿智能化信息综合承载网,根据时间敏感和时间不敏感视频、时间敏感和时间不敏感音频、人员定位、车辆定位、设备定位、安全监控、供电监控、运输监控、排水监控、采煤工作面监控、掘进工作面监控等不同业务对带宽、时延和可靠性的需求,分配不同的信道,将煤矿监控、定位、视频和音频等多网合一。基于FlexE的煤矿智能化信息综合承载网既满足了地面远程控制、人员定位、安全监控等不同业务对带宽、时延和可靠性的需求,又实现了煤矿智能化信息一网综合承载,减小了维护难度和工作量。 展开更多
关键词 煤矿智能化 信息综合承载网 灵活以太网 FlexE 一体化网络 网络硬切片 无人工作面 地面远程控制
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煤矿智能化(初级阶段)技术体系研究与工程进展 被引量:249
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作者 王国法 任怀伟 +18 位作者 庞义辉 曹现刚 赵国瑞 陈洪月 杜毅博 毛善君 徐亚军 任世华 程建远 刘思平 范京道 吴群英 孟祥军 杨俊哲 余北建 宣宏斌 孙希奎 张殿振 王海波 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2020年第7期1-27,共27页
煤炭是实现清洁高效利用的最经济、最可靠的能源,煤炭资源的智能、安全、高效开发与低碳清洁利用是实现我国煤炭工业高质量发展的核心技术支撑。基于我国煤矿智能化初级阶段的发展要求,开展了煤矿智能化技术体系研究和工程建设,进行了... 煤炭是实现清洁高效利用的最经济、最可靠的能源,煤炭资源的智能、安全、高效开发与低碳清洁利用是实现我国煤炭工业高质量发展的核心技术支撑。基于我国煤矿智能化初级阶段的发展要求,开展了煤矿智能化技术体系研究和工程建设,进行了智能化煤矿顶层设计研究,以"矿山即平台"的理念将智能化煤矿整体架构分为设备层、基础设施层、服务层与应用层,实现煤矿生产、安全、生态、保障的智能化闭环管理。针对智能化煤矿存在的信息孤岛问题,开展了多源异构数据建模、特征提取与数据挖掘等技术研究,研发了基于数据驱动的信息实体建模与更新技术;研究了智能化煤矿高精度三维地质模型构建方法,通过在刮板输送机上布设巡检机器人与三维激光扫描仪,将三维激光扫描数据与地质模型数据、采煤机位姿数据、采煤机摇臂截割数据进行有效融合,获取采煤机的实时截割曲线,通过比对采煤机实际截割曲线与地质模型的煤岩层分界面曲线,实现基于地质模型动态更新的煤层厚度自适应截割控制方法;研发了工作面采掘接续智能设计技术,实现了接续工作面图纸、规程、规范的智能设计,大幅降低了采掘接续过程中的重复劳动;研究了掘锚一体机的位姿检测与导航技术、自动打锚杆技术、自动铺网技术、巷道三维建模与质量监测技术,探索了基于远程视频监控的巷道智能高效掘进技术与装备;以"有人巡视,无人操作"为特征的智能化开采工作面在全国逐渐推广应用,开展了基于三维地质模型动态更新的采煤机自适应截割技术研发与实践,在部分矿区取得较好的试验效果。分析了智能分选技术、智能辅助运输技术、5G通信技术在煤矿井上下应用存在的技术难点及解决的技术路径,从技术研发角度系统分析了制约智能化煤矿建设的关键技术难题。详细阐述了神东煤炭集团、兖矿集团、同煤集团、阳煤集团、淄矿集团、新汶矿业集团等国内大型煤炭生产企业现阶段在智能化煤矿建设中取得的阶段性成果,从技术研发与现场实践相结合的角度分析了智能化煤矿建设过程中存在的主要技术难题与发展方向。同时对煤矿智能化标准体系进行研究,提出了煤矿智能化标准体系框架,起草制定了"智能化煤矿分类、分级技术条件与评价指标体系"、"智能化综采工作面分类、分级评价技术条件与指标体系"等相关标准,为智能化煤矿建设提供标准支撑。 展开更多
关键词 煤矿智能化 顶层设计 智能化开采 智能掘进 三维地质模型 标准体系
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煤矿智能化建设市场现状及发展趋势研究 被引量:33
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作者 张林 王国法 +8 位作者 刘治国 富佳兴 王丹丹 郝雅琦 孟令宇 张建中 周兆宇 张亮 覃杰 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期29-44,共16页
煤矿智能化建设市场现状及未来发展趋势是行业管理部门、煤炭生产企业、科技支撑企业、其他潜在企业等关注的对象,也是行业内资本投入、技术研发和人才培养的重要指导方向。构建基于生产要素、需求条件、支持性产业、企业战略以及行业... 煤矿智能化建设市场现状及未来发展趋势是行业管理部门、煤炭生产企业、科技支撑企业、其他潜在企业等关注的对象,也是行业内资本投入、技术研发和人才培养的重要指导方向。构建基于生产要素、需求条件、支持性产业、企业战略以及行业机遇和政府支持政策的六维波特钻石模型,宏观分析煤矿智能化建设市场的竞争优势;以2013—2023年的煤矿数量、产能、采选业固定资产投资及智能化建设总投资、建设成效等历史数据为基础,选取数量指标、产能指标和投资指标等不同维度的数据,计算煤矿智能化建设市场渗透率并进行曲线拟合,根据煤炭企业规模集中度、煤炭产能分布集中度和煤炭企业属性集中度对拟合的曲线进一步修正;为进一步衡量煤矿智能化建设市场活力,以国家首批71处智能化示范煤矿为样本,预测2025—2035年煤矿智能化市场容量,在难以全面精准获得煤矿智能化全部子系统历年市场数据的情况下,利用SAC、SAM、SAP 3项产品市场统计数据对煤矿智能化市场分析及预测结果进行可靠性验证;根据政策导向、技术现状和建设实际,提出了煤矿智能化建设市场发展萌芽破土、培育试点、示范建设、全面建设和高级智能5个阶段,基于杰弗里摩尔鸿沟理论,分析了智能化建设各阶段特征及早期市场和主流市场特点,发掘了煤矿智能化建设市场鸿沟及其产生因素,给出跨越鸿沟的具体措施。结果表明:我国煤矿智能化建设市场具有强且持续的竞争力;2023年市场渗透率约为4.74%,预计至2026年渗透率将达10%,是社会资本投入黄金时期,可用较低投入撬动未来较高市场份额;煤矿智能化建设市场容量将于2025年突破3 200亿元,2035年将累计达到万亿级;当前煤矿智能化建设处于早期市场和主流市场之间的鸿沟区,预计用2~3 a时间将完成鸿沟跨越。 展开更多
关键词 煤矿智能化 市场渗透率 市场容量 市场阶段 市场鸿沟
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煤矿智能化创新团队建设与关键技术研发进展 被引量:43
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作者 王国法 富佳兴 孟令宇 《工矿自动化》 北大核心 2022年第12期1-15,共15页
分析了我国煤矿智能化建设存在的突出技术短板,提出了智能化系统设计、信息基础设施、智能地质保障、智能采掘运、智能安全预测预警、智能供电及智能水务、智能洗选、智慧园区、智能化露天煤矿、智能建井、智能设备及机器人、应急救援... 分析了我国煤矿智能化建设存在的突出技术短板,提出了智能化系统设计、信息基础设施、智能地质保障、智能采掘运、智能安全预测预警、智能供电及智能水务、智能洗选、智慧园区、智能化露天煤矿、智能建井、智能设备及机器人、应急救援及监管监察等12个创新研发方向,组建了46个煤矿智能化优势创新团队,形成了煤矿智能化创新最强阵容。建立了创新链与产业链的目标协同、组织协同、知识协同和业务协同模式,依托136个省级以上实验平台,在煤矿智能化重要技术方向上率先取得一批创新成果,为我国煤矿智能化建设提供了技术支撑。提出了持续推进煤矿智能化建设、提高技术装备保障能力的9个重点突破方向:持续构建煤矿智能化支撑技术体系,加快构建煤矿智能化技术标准体系及建设效益评价体系,加快推进煤矿智能化“煤智云”研究应用,开发大采高放顶煤智能开采工艺成套装备,加强智能快速掘进技术及装备研发,开发高可靠性、高稳定性的矿用智能传感器,加快煤矿机器人集群关键技术研发,加快构建智能洗选成套装备及工艺包开发,强化露天煤矿智能化工艺先进成熟与核心装备稳定高可靠。 展开更多
关键词 煤矿智能化 智能设计 技术短板 创新研发方向 创新团队建设 协同模式 创新成果
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煤矿智能化最新技术进展与问题探讨 被引量:408
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作者 王国法 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2022年第1期1-27,共27页
煤炭是我国一次能源中最经济、可靠的资源,煤矿智能化是实现煤炭工业高质量发展的核心技术支撑。国家发展改革委、国家能源局等八部委联合发布《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》后,煤炭行业供给侧结构改革和高质量发展脚步逐步加快... 煤炭是我国一次能源中最经济、可靠的资源,煤矿智能化是实现煤炭工业高质量发展的核心技术支撑。国家发展改革委、国家能源局等八部委联合发布《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》后,煤炭行业供给侧结构改革和高质量发展脚步逐步加快,人工智能、大数据、云计算、工业物联网等新一代信息技术与传统采矿专业深度融合,推动了整个煤炭行业科技发展与工程应用至新的阶段。全面阐述我国自2019年以来智能化煤矿建设最新情况,分析了成功的典型技术与应用案例;详细阐述了煤矿智能化建设顶层架构全方位推动、指引技术进步与实践,构建了煤矿智能化基础理论体系,提出了分类分级智能化煤矿建设路径,基于不同地质煤层条件开展智能化煤矿建设示范工程,并取得了较好的成效。在煤矿智能化基础理论架构方面,提出了智能化煤矿数字逻辑模型与数据推送策略,构建了煤矿巨系统智能化子系统多种类、复杂关联架构与协同机制。通过梳理现有生产系统和生产关系,研发了基于5G+新一代智能化系统、坚硬薄煤层大功率高效智能化开采成套技术与装备、"掘锚一体机+锚运破+大跨距转载"远程控制智能快速掘进系统成套技术与装备、智能通风系统、井下锂电池驱动人车无人驾驶系统及智能调度系统、固定岗位无人值守系统等。分析了我国煤矿智能化技术发展面临的瓶颈,提出了井下车辆和机器人电动化、井下无线发射功率、5G煤矿应用场景与生态、透明地质模型、智能巨系统兼容协同、连续自动掘进与掘支平行、采煤工作自动调高与调直、无人操作系统常态化运行可靠性、ABCD(即人工智能、区块链、云计算、大数据)+煤矿技术体系、柔性煤炭生产供给体系等10个煤矿智能化技术发展方向及建设路径。 展开更多
关键词 煤矿智能化 5G 智能化基础理论 巨系统 体系架构
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