多维可视化智能巡检虚实协同技术研究及其在金凤煤矿的应用 被引量：1

1

作者 陈自新 李栋 +1 位作者 董佳 张铁聪 《中国煤炭》 北大核心 2024年第10期115-122,共8页

为提升煤矿井下巡检效率,提出一种矿山多维可视化智能巡检虚实协同方法,基于煤矿地理信息系统图形处理平台构建全矿井多维可视化系统;构建巷道、设备的几何及属性模型,以及虚拟观察者与巷道、设备、管线之间的拓扑、顺序和度量空间关系... 为提升煤矿井下巡检效率,提出一种矿山多维可视化智能巡检虚实协同方法,基于煤矿地理信息系统图形处理平台构建全矿井多维可视化系统;构建巷道、设备的几何及属性模型,以及虚拟观察者与巷道、设备、管线之间的拓扑、顺序和度量空间关系,实时采集环境监测、综合自动化和智能化设备的监测监控信息;基于多维图形可视化系统,按配置路线远程动态巡检,依据虚拟观察者巡检空间位置和观察方向、空间关系和巡检逻辑,实时显示相关视频、环境监测、自动化和智能化设备监测监控数据。基于矿井空间对象、空间关系和巡检逻辑的自动巡检方法,达到巡检过程中真实视频、监测监控数据与虚拟场景的自动虚实协同和实时对应。该系统在国家能源集团宁夏煤业有限责任公司金凤煤矿的应用表明,智能巡检虚实协同技术可减轻安检员井下巡检工作量,提高巡检效率。 展开更多

关键词 多维可视化 智能巡检 虚实协同技术 煤矿地理信息系统

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基于地质保障系统的煤矿灾害监测预警及综合防治平台研究 被引量：10

2

作者 钮涛 李栋 +2 位作者 王平 刘国峰 陈明刚 《中国煤炭》 北大核心 2024年第5期82-89,共8页

基于煤矿智能化建设的基本要求,提出了基于地质保障系统的煤矿灾害监测预警及综合防治平台,设计了由设备层、边缘层、基础设施层、平台层和应用层构成的系统总体架构;梳理了平台建设的业务流程,并对自然灾害监测预警、灾害综合防治等关... 基于煤矿智能化建设的基本要求,提出了基于地质保障系统的煤矿灾害监测预警及综合防治平台,设计了由设备层、边缘层、基础设施层、平台层和应用层构成的系统总体架构;梳理了平台建设的业务流程,并对自然灾害监测预警、灾害综合防治等关键业务进行了详细研究;基于地质保障系统,研发了煤矿灾害监测预警及综合防治平台。通过在金凤煤矿的实际应用表明,煤矿灾害监测预警及综合防治平台集成了各灾害监测数据,解决了各类数据孤立分布、预测精度低、预警结果和风险评估不准确的问题,降低了灾害事故的发生率,提升了煤矿应对灾害时的防治水平和综合治理能力,应用灾害预警与评估技术实现了风险的智能识别与治理。 展开更多

关键词 地质保障 智能煤矿 灾害预警 灾害防治 安全管理

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基于数字孪生技术的煤矿掘进机自动截割方法研究 被引量：6

3

作者 张铁聪 陈华州 +2 位作者 赵俊杰 王利景 贾冬冬 《中国煤炭》 北大核心 2024年第1期93-100,共8页

为了解决目前掘进工作面设备自动化控制存在的缺乏可视化人机交互控制、缺乏掘进工作面数字孪生动态建模、缺乏巷道模型与掘进机定位导航系统融合的问题,提出一种基于三维数字孪生技术的煤矿掘进机自动截割方法;该方法利用三维数字孪生... 为了解决目前掘进工作面设备自动化控制存在的缺乏可视化人机交互控制、缺乏掘进工作面数字孪生动态建模、缺乏巷道模型与掘进机定位导航系统融合的问题,提出一种基于三维数字孪生技术的煤矿掘进机自动截割方法;该方法利用三维数字孪生技术的巷道模型生成截割模板,实现掘进机对预设截割断面的自动化截割,可达到人工远距离、可视化控制掘进机安全自动作业的目的。介绍了数字化巷道和掘进机模型的构建方法以及数据驱动逻辑,并对掘进机自动截割控制方法进行了详细阐述。结果表明,该方法避免了粉尘等对掘进机自动化截割的影响,降低了人员现场作业风险和劳动强度,解决了掘进机远程截割精确度低、巷道断面成型质量差等问题。 展开更多

关键词 数字孪生技术 掘进机自动截割 数字化巷道 远程截割 地理信息系统

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煤矿巷道环境人工标识辅助的激光惯性SLAM算法研究

4

作者 赵俊杰 张佳宾 +2 位作者 刘兴伟 陈彪仁 张祥武 《中国煤炭》 北大核心 2024年第S2期178-184,共7页

煤矿井下巷道环境不同于地面,不规则的煤壁、倾斜的巷道底板和稀疏的标志物,为三维激光扫描仪技术在井下的应用造成了严重的挑战。针对这一问题,提出了一种设置人工辅助标识,通过和煤壁较大差异的反射强度提取特征的融合激光IMU井下SLA... 煤矿井下巷道环境不同于地面,不规则的煤壁、倾斜的巷道底板和稀疏的标志物,为三维激光扫描仪技术在井下的应用造成了严重的挑战。针对这一问题,提出了一种设置人工辅助标识,通过和煤壁较大差异的反射强度提取特征的融合激光IMU井下SLAM算法。该算法在前端将线面特征和反射强度特征进行融合,通过对应的约束条件构造观测约束,输出高精度的里程计位姿。在后端优化环节,融合里程计因子、IMU预积分因子和回环检测因子,共同构成因子图状态节点和观测节点,并将其转化为非线性优化问题,最后通过高斯牛顿法进行优化求解。在宁煤金凤煤矿进行井下实测验证,并对比了开源优秀算法LIO SAM。实验结果表明:针对煤矿井下巷道环境设计的人工标识辅助的SLAM算法,有效输出了全局一致的点云地图,表现出了鲁棒高精度的定位结果和建图效果。 展开更多

关键词 煤矿巷道 激光雷达 人工标识 同步定位与地图构建

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矿井灾害智能监测平台研究与应用 被引量：1

5

作者 钮涛 张铁聪 董佳 《中国煤炭》 北大核心 2025年第2期143-148,共6页

为了提高矿井灾害监测报警能力与效率、降低矿井灾害事故的发生率,研究了一种以水灾、火灾、瓦斯灾害、粉尘灾害和顶板灾害为监测对象的矿井灾害智能监测平台。介绍了该平台的总体架构设计,详细阐述了灾害监测数据分布采集技术,并结合... 为了提高矿井灾害监测报警能力与效率、降低矿井灾害事故的发生率,研究了一种以水灾、火灾、瓦斯灾害、粉尘灾害和顶板灾害为监测对象的矿井灾害智能监测平台。介绍了该平台的总体架构设计,详细阐述了灾害监测数据分布采集技术,并结合监测数据构建了灾害预警模型。该平台通过智能传感技术和物联网技术,将采集参数进行分析并结合矿井实际情况进行分级预警,实现矿井灾害智能化监测。通过在金凤煤矿现场试验应用表明,该智能化监测平台能够精确地对工作面各项参数进行测量,实现灾害有效监测报警。 展开更多

关键词 矿井灾害 煤矿安全 灾害预警模型 智能监测平台

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关闭矿井采空区水害综合探查与治理技术 被引量：2

6

作者 陈自新 赵宝峰 赵俊杰 《煤炭工程》 北大核心 2024年第12期60-66,共7页

为了有效避免关闭矿井采空区水害的发生,采取物探结合钻探的方法对采空区积水进行探查,并采用了井上下综合治理措施。根据地震波在采空区的异常,利用三维地震圈定了采空区的位置和范围。基于采空区与围岩电阻率存在较大差异,采用瞬变电... 为了有效避免关闭矿井采空区水害的发生,采取物探结合钻探的方法对采空区积水进行探查,并采用了井上下综合治理措施。根据地震波在采空区的异常,利用三维地震圈定了采空区的位置和范围。基于采空区与围岩电阻率存在较大差异,采用瞬变电磁法确定了低阻异常区,进一步对采空区进行了探查。通过地面钻孔对三维地震和瞬变电磁法圈定的采空区进行了验证,同时利用揭露采空区的钻孔采取可控源充电法探查采空区,采用了不同频率的电位差等值线,验证了采空区的范围和位置。在完成了利用物探和钻探对关闭矿井采空区的探查后,分别采用井下常规钻孔和长距离定向钻孔对采空区积水进行了疏放,并通过地面大口径钻孔结合大流量高扬程潜水泵和管道增压泵对采空区积水进行了抽排。研究结果表明:物探结合钻探的方法可以准确圈定关闭矿井采空区位置和范围,利用井下钻孔和地面钻孔分别对采空区积水进行疏放和抽排,可以有效解除关闭矿井采空区水害对周边生产矿井采掘活动的威胁。 展开更多

关键词 关闭矿井 采空区水害 三维地震 电法勘探 钻探 疏放水

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基于表面灰度和纹理识别的TDS智能干选机刮板机异常状态检测方法 被引量：1

7

作者 张铁聪 冯锦鹏 +2 位作者 赵彦成 钮涛 刘国锋 《工矿自动化》 CSCD 北大核心 2024年第S01期134-138,共5页

TDS智能干选机是选煤厂的主要生产设备,刮板机作为其关键组件,常因跳链、断链等故障阻碍机器的工作进度。针对刮板机故障的强偶发性与故障扩大化效应,以机器视觉为技术,以表面灰度和纹理识别为手段,提出TDS智能干选机刮板机异常状态检... TDS智能干选机是选煤厂的主要生产设备,刮板机作为其关键组件,常因跳链、断链等故障阻碍机器的工作进度。针对刮板机故障的强偶发性与故障扩大化效应,以机器视觉为技术,以表面灰度和纹理识别为手段,提出TDS智能干选机刮板机异常状态检测方法。根据图像灰度值,利用基于改进生长准则的区域生长法,生成粗略的异常状态检测目标区域。采用形态学的腐蚀、膨胀、开运算和闭运算操作,处理区域生长后的图像和新产生的导线图像。引入canny算子识别检测区域中的目标纹理,生成目标轮廓线。结合轮廓线和直线斜率、灰度、纹理、虚拟边框与机链轮廓的位置关系等信息,实现异常状态检测。实验结果表明,该方法对跳链、断链、漂链、掉链、跑偏5种刮板机异常状态检测的真阳性指数分别高达0.98,0.98,0.98,0.97,0.94,且实际量与检测量的误差均不足1 mm。该方法具有较高的正确检测比例和检测精准度,可指导TDS智能干选机刮板机的安全运行。 展开更多

关键词 TDS智能干选机 刮板机 机器视觉 表面灰度 纹理识别 异常状态检测

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TDS智能干选系统分选灵活性智能控制技术 被引量：1

8

作者 王平 冯锦鹏 +2 位作者 赵彦成 钮涛 刘国锋 《工矿自动化》 CSCD 北大核心 2024年第S01期174-178,共5页

为了提高选煤厂煤矸石筛选精准度,避免资源损耗,提出了TDS智能干选系统分选灵活性智能控制技术。通过分析TDS智能干选系统结构和运行方式,明确各部分装置性能和分选流程。利用双能X射线透射法在线测量煤矸石灰分,结合传输介质的质量吸... 为了提高选煤厂煤矸石筛选精准度,避免资源损耗,提出了TDS智能干选系统分选灵活性智能控制技术。通过分析TDS智能干选系统结构和运行方式,明确各部分装置性能和分选流程。利用双能X射线透射法在线测量煤矸石灰分,结合传输介质的质量吸收系数和质量厚度,计算煤碳低能X射线的质量衰减系数,获得分选识别函数。采用PID控制方法调节TDS智能干选系统,算出控制信号的时域与频域,令设备迅速进入稳定状态,实现分选智能控制。实验结果表明:(1)TDS智能干选系统分选灵活性智能控制技术排矸频率是最佳的,且电动机功率波动最小的,整体的控制效果较好,保证精准分选煤矸石。(2)在进料端发生一段60 s的无进料量段,TDS智能干选系统分选灵活性智能控制技术排矸频率存在一定的缓降期,随后急剧降低,矸石排出量小,驱动电动机功率减少的不多,能保证矸石层的稳定性,且不会对矸石层的结构造成破坏。(3)在进料端速率为400 t/h且持续60 s,TDS智能干选系统分选灵活性智能控制技术排矸频率先是呈现缓慢上升的状态,然后快速上升,令排矸速度增加,驱动电动机功率增加少,能够确保分选煤和矸石过程稳定,且不会对矸石层结构造成损坏。 展开更多

关键词 TDS智能干选系统 分选控制 煤矸石资源 透射通量 衰减系数

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基于惯导与里程计组合导航的综采工作面自动找直系统 被引量：1

9

作者 钮涛 李鑫超 +2 位作者 胥瑜民 权志刚 张佳宾 《煤炭工程》 北大核心 2024年第S1期56-61,共6页

综采工作面生产要求“三直两平两畅通”,其中“三直”指的是煤壁直、刮板输送机直和液压支架直。围绕目前刮板输送机调直人工干预率高、调直速度慢、惯导精度不高导致的调直精度差的问题,提出了“惯导+里程计”组合导航的定位方式,结合... 综采工作面生产要求“三直两平两畅通”,其中“三直”指的是煤壁直、刮板输送机直和液压支架直。围绕目前刮板输送机调直人工干预率高、调直速度慢、惯导精度不高导致的调直精度差的问题,提出了“惯导+里程计”组合导航的定位方式,结合两步误差修正算法,实现工作面煤机的精确定位。进一步地,采用两端头拉取找直直线的方式,提出了基于两端头调直的刮板输送机与液压支架找直策略,设计了工作面自动找直系统。并通过在宁煤金凤煤矿综采工作面进行实验,验证了找直策略的有效性,满足工作面自动找直要求。 展开更多

关键词 煤矿智能化 惯性导航系统 组合导航 自动找直

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基于透明地测保障管控平台的综采工作面多系统协同联控体系研究

10

作者 董佳 李栋 +2 位作者 刘国锋 张佳宾 冯锦鹏 《煤炭工程》 北大核心 2024年第S1期126-131,共6页

智能开采是煤矿智能化的核心技术之一,综采工作面作为煤矿智能开采的一线战场,其多种设备的交互、人员业务的繁杂、生产环境的恶劣均影响着综采面安全生产的效率。针对上述问题,综合考虑了包含三机、视频监控、惯导、测量机器人等多种... 智能开采是煤矿智能化的核心技术之一,综采工作面作为煤矿智能开采的一线战场,其多种设备的交互、人员业务的繁杂、生产环境的恶劣均影响着综采面安全生产的效率。针对上述问题,综合考虑了包含三机、视频监控、惯导、测量机器人等多种设备所构成的综采面设备体系,设计了多设备在生产检修等各个环节的联动方式,研究了综采面多机协同、智能协作、无人管控的联动目标,进而提出了基于透明地质测量保障系统的综采面多系统协同联控体系。为了验证所提联控方式的可行性,以宁煤公司金凤煤矿011817综采工作面管控平台为基础,布设了综采工作面多系统联控体系,有效提高了各系统的联控自动化水平,为煤矿智能化建设提供了有力保障。 展开更多

关键词 煤矿智能化建设 地测保障系统 协同联控 智能开采

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综合物探技术在工作面高精度地质建模中 的研究与应用 被引量：5

11

作者 赵俊杰 赵明军 +2 位作者 张铁聪 贾瑞杰 刘兴伟 《中国煤炭》 2023年第7期89-101,共13页

建立工作面高精度地质模型是实现智能开采的基础,通过综合物探技术对工作面内煤层顶底板高程和隐伏构造展布情况进行全面探测,可为地质模型提供基础数据。以国家能源集团金凤煤矿011815工作面为研究对象,在工作面两巷按照间隔50 m、孔深... 建立工作面高精度地质模型是实现智能开采的基础,通过综合物探技术对工作面内煤层顶底板高程和隐伏构造展布情况进行全面探测,可为地质模型提供基础数据。以国家能源集团金凤煤矿011815工作面为研究对象,在工作面两巷按照间隔50 m、孔深80 m,垂直煤壁顺煤层方向施工钻孔30个,通过钻孔地质雷达剖面结合钻孔测斜和自然伽马测井数据进行钻孔轨迹上的煤层界面预测。将所测煤层顶底板数据与三维地震数据融合并进行高分辨的地质统计学反演,精细地刻画整个工作面范围内的煤层厚度及其顶底板岩性。在隐伏构造探查方面,以槽波地震透射+反射联合勘探所解释的构造异常为基础,依据地质雷达钻孔的自然伽马测井成果,推测钻孔钻进方向上的岩性变化,并通过钻孔测斜数据准确定位断层位置,实现对槽波异常区的精细解释,确定了工作面内隐伏断层的延展方向和落差情况。工作面回采后对模型进行了精度验证,工作面开切眼长度300 m,施工测量点20个,将实测剖面与模型剖面对比发现,地质模型预测的煤层底板高程最小误差0.061 m,平均误差0.503 m;模型煤厚最小误差0.040 m,平均误差0.242 m。基于工程实践结果表明:采用综合物探技术能够提供高精度的煤层界面和隐伏构造数据,是构建工作面高精度地质模型的重要技术手段。 展开更多

关键词 综合物探 槽波勘探 钻孔地质雷达 地质统计学反演 自然伽马 工作面地质模型

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基于TGIS的数字孪生智能综采工作面研究 被引量：2

12

作者 杨海军 张弘 +2 位作者 查学刚 董佳 王添 《中国煤炭》 2023年第11期63-70,共8页

为了在煤矿智能化综采工作面远程控制过程中实时、准确、直观地掌握工作面信息,消除监控死角,提出了基于时态地理信息系统(TGIS)的数字孪生智能综采工作面构建方法,实现与真实工作面之间的工作仿真、分析预测和实时交互。阐述了基于TGI... 为了在煤矿智能化综采工作面远程控制过程中实时、准确、直观地掌握工作面信息,消除监控死角,提出了基于时态地理信息系统(TGIS)的数字孪生智能综采工作面构建方法,实现与真实工作面之间的工作仿真、分析预测和实时交互。阐述了基于TGIS的数字孪生智能综采工作面构建技术体系,从数化、互动、先知、先决和共智5个方面说明了基于TGIS的数字孪生智能综采工作面成熟度模型的生长发育过程,并简要介绍了数字孪生智能综采工作面的建设路线,以国家能源集团宁夏煤业有限责任公司金凤煤矿数字孪生智能综采工作面为例介绍了数字孪生智能综采工作面的构建方法,对智能工作面、透明化工作面建设具有积极意义。 展开更多

关键词 数字孪生 智能综采工作面 时态地理信息系统 透明工作面 仿真模拟

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综采工作面自适应截割路径规划算法研究 被引量：1

13

作者 钮涛 张弘 +2 位作者 张铁聪 董佳 贾瑞杰 《中国煤炭》 2023年第8期48-53,共6页

目前综采工作面采煤机开采控制模式仍然以人工跟机操作或记忆截割为主,对煤层起伏变化适应能力差,无法满足智能化综采工作面建设需求。通过分析当前主流采煤机控制技术的不足和综采工作面高精度透明化三维动态地质模型的构建方法,提出... 目前综采工作面采煤机开采控制模式仍然以人工跟机操作或记忆截割为主,对煤层起伏变化适应能力差,无法满足智能化综采工作面建设需求。通过分析当前主流采煤机控制技术的不足和综采工作面高精度透明化三维动态地质模型的构建方法,提出利用综采工作面三维地质模型规划采煤机未来连续截割路径的方法。将地质模型与回采工作面时空位置耦合,从模型剖面获取未来回采工作面煤层顶底板线,进而规划采煤机截割路径,实现采煤机自适应煤层截割。通过理论分析、数据模拟对比和实际工程验证,采煤机采用自适应截割不仅可以更好适应煤层起伏,而且比记忆截割平均每刀提高生产效率3.63%。 展开更多

关键词 综采工作面 采煤机自适应截割 截割路径规划 三维地质模型 智能化开采

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