露天煤矿三维一体化管控平台及关键技术研究 被引量：1

1

作者 马旭伟 刘强 徐华龙 《中国煤炭》 北大核心 2025年第4期98-105,共8页

针对露天煤矿开采作业中存在的信息化水平不高、数据孤岛现象严重及安全监管难度大等问题,对露天煤矿三维一体化管控平台关键技术进行了深入研究,旨在通过集成创新技术实现露天煤矿开采的智能化、可视化与高效管理。介绍了露天煤矿三维... 针对露天煤矿开采作业中存在的信息化水平不高、数据孤岛现象严重及安全监管难度大等问题,对露天煤矿三维一体化管控平台关键技术进行了深入研究,旨在通过集成创新技术实现露天煤矿开采的智能化、可视化与高效管理。介绍了露天煤矿三维一体化管控平台整体架构设计,详细阐述了露天煤矿三维一体化管控平台关键技术:统一数据中台技术通过标准化、清洗、融合及实时更新机制,有效整合多源异构数据,为平台提供全面、准确的数据基础;基于实景三维的“一张图”集中监测技术融合倾斜摄影模型轻量化技术、露天煤矿边坡三维监测技术、车辆人员三维监测技术实现了对露天煤矿开采全过程的实时、精准监测;可视化组态集中控制技术将复杂的设备运行监测数据转化为直观、易懂的图形化界面,不仅提升了管理者的决策效率,还增强了系统的交互性和用户体验。通过关键技术的综合应用,露天煤矿三维一体化管控平台能够提高煤矿安全管控能力,降低安全风险,为露天煤矿行业的数字化转型和智能化发展提供技术参考和实践范例。 展开更多

关键词 露天煤矿 管控平台 数据中台 三维集中监测 数字化转型

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煤矿用5G关键技术研究现状与发展方向 被引量：6

2

作者 李晨鑫 《工矿自动化》 CSCD 北大核心 2024年第7期79-88,共10页

结合现阶段煤矿用5G研究成果和应用实践经验,从煤矿用5G专网组网架构、覆盖优化、智能化应用场景构建3个方面分析了煤矿用5G关键技术研究现状与发展方向。煤矿用5G专网组网方面:煤炭集团级大规模组网和矿井独立专网2类模式可满足煤矿用5... 结合现阶段煤矿用5G研究成果和应用实践经验,从煤矿用5G专网组网架构、覆盖优化、智能化应用场景构建3个方面分析了煤矿用5G关键技术研究现状与发展方向。煤矿用5G专网组网方面:煤炭集团级大规模组网和矿井独立专网2类模式可满足煤矿用5G系统建设部署需求。煤矿用5G无线覆盖增强方面:煤矿用5G无线传输性能需要持续研究和提升,现阶段宜采用低频段(1 GHz以下)多载波SUL(补充上行链路)进行煤矿用5G的覆盖优化;针对井下无线电波防爆安全功率阈值可能实现的突破和提高,需要通过同步提升煤矿用5G基站与终端两侧的无线发射功率,方可实现煤矿用5G系统整体覆盖能力优化;需要开展基于6G RIS(可重构智能超表面)的煤矿用5G覆盖增强技术预研,为无线覆盖能力提升提供进一步支撑。煤矿智能化5G应用场景构建方面:需要开展矿用装备与矿用通信领域的联合技术攻关;研究基于煤矿用5G的装备远程控制及未来装备自主群体协同控制的信息物理映射;研究智能化应用的预期功能安全机制;研发小型化、轻量化及全面适配现场设备工业控制协议的煤矿用5G模组。 展开更多

关键词 智能矿山通信 煤矿用5G 5G专网 无线覆盖 智能化5G应用场景 矿井无线电波 防爆安全 可重构智能超表面 装备远程控制

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煤矿采煤机自动拖缆装置及控制方法研究 被引量：4

3

作者 邹云兴 李标 《工矿自动化》 CSCD 北大核心 2024年第S01期179-182,共4页

采煤工作面是煤矿生产系统最重要的环节之一,是煤矿实现高效生产的基础,因此,与采煤机配套的拖缆装置,也成为了影响生产效率的关键因素。针对传统工作模式下工作面线缆的卷缆、偏离、掉落等问题,提出了一种基于模糊自适应扰动补偿控制(A... 采煤工作面是煤矿生产系统最重要的环节之一,是煤矿实现高效生产的基础,因此,与采煤机配套的拖缆装置,也成为了影响生产效率的关键因素。针对传统工作模式下工作面线缆的卷缆、偏离、掉落等问题,提出了一种基于模糊自适应扰动补偿控制(ADRC)方法的矿用采煤机自动拖缆系统。该系统由拖缆小车、束笼拖绳装置、导向等装置组成,可带动采煤机电缆沿既定方向反复排缆,使采煤工作面的电缆在高强度、频繁运动的工作环境下得到有效的保护。同时,该系统由控制装置主机下发控制指令,通过模糊ADRC控制方法控制拖缆装置伺服电动机,实现卷筒卷缆速度与采煤机设备行走速度的同步,确保矿山的安全和高效生产。 展开更多

关键词 煤矿拖缆装置 调速系统 模糊ADRC

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矿用AI视频边缘计算技术研究与应用 被引量：2

4

作者 张立亚 郝博南 +1 位作者 马征 杨志方 《工矿自动化》 CSCD 北大核心 2024年第12期85-92,共8页

目前矿山AI视频系统主要采用地面服务器进行分析处理,存在视频分析整体响应时延较高、多系统联动延迟、网络带宽资源占用大等问题。针对该问题,设计了一种轻量化、可边缘部署的矿用AI视频边缘计算系统。提出了基于注册机的轻量化软件开... 目前矿山AI视频系统主要采用地面服务器进行分析处理,存在视频分析整体响应时延较高、多系统联动延迟、网络带宽资源占用大等问题。针对该问题,设计了一种轻量化、可边缘部署的矿用AI视频边缘计算系统。提出了基于注册机的轻量化软件开发工具包(SDK)框架,对算子进行解耦,以提升算法并行运算能力,降低SDK对存储空间的需求;对YOLOv7的卷积运算进行分组设计,利用恒等映射对Focus主干网络进行优化,以减少运算量并轻量化网络结构,同时引入Transformer中的注意力机制提高检测性能。集成国产化智能芯片和5G通信模块,研制了矿用AI视频服务器,实现了矿山边缘节点部署与计算。实验结果表明:矿用AI视频边缘计算系统响应出色,部署注册机SDK与改进YOLOv7模型后,平均推理时延为28 ms,较React Native+YOLOv7和MobileNet分别减少52%和44%;在各种负载情况下,矿用AI视频服务器的响应时间远低于矿山操作的最低要求。现场工业性测试结果表明:矿用AI视频服务器接入8路摄像仪时,响应时延为51 ms,带宽维持在45 Mbit/s,比使用地面服务器时的时延降低了59%,带宽提高了15%,实现了对井下视频数据的实时、就地分析处理,有效降低了数据传输时延,提高了视频分析的响应速率和处理效率。 展开更多

关键词 智能矿山 AI视频分析 边缘计算 注册机 YOLOv7 轻量化设计

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煤矿智能压风系统的应用研究 被引量：2

5

作者 谷树伟 马孝威 《煤炭工程》 北大核心 2024年第3期91-95,共5页

针对传统压风系统多电机之间无法协同配合,压风机房需要定时巡检等问题,设计了一种智能压风系统。该系统通过在控制侧加入可编程控制柜,并引入模糊控制算法,实现压风系统的按压供风、负载均衡、自动轮换的功能。通过布置故障诊断装置,... 针对传统压风系统多电机之间无法协同配合,压风机房需要定时巡检等问题,设计了一种智能压风系统。该系统通过在控制侧加入可编程控制柜,并引入模糊控制算法,实现压风系统的按压供风、负载均衡、自动轮换的功能。通过布置故障诊断装置,检测压风机的健康状况,在发生故障时可停止压风机的运行,并及时开启另一台压风机,保障管道压力恒定。通过安装视频分析摄像仪实现对压风机房进入人员的监测,分析是否有违规或越界行为,保证人员和设备的安全。智能压风系统的管控平台展示压风机的各项数据,并通过动画生动的展示压风机房内各设备的运行状态,显示压风机健康状况的分析结果。该系统的应用减少了电能的浪费,提供了准确的诊断结果,提高了煤矿智能化水平。 展开更多

关键词 压风系统 模糊控制 故障诊断 视频分析 管控平台

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煤矿5G网络安全机制与策略研究 被引量：1

6

作者 王可冰 杨国伟 连昶锦 《中国矿业》 北大核心 2024年第12期173-179,共7页

随着矿山智能化建设的不断推进,5G网络已与煤矿的采掘、生产、监测及远控等多元化应用场景深度融合并显著提升了自身的安全技术,通过实施精细化的访问控制规则,动态的身份、凭证及访问权限管理,对网络数据和安全数据,以及实时更新信任... 随着矿山智能化建设的不断推进,5G网络已与煤矿的采掘、生产、监测及远控等多元化应用场景深度融合并显著提升了自身的安全技术,通过实施精细化的访问控制规则,动态的身份、凭证及访问权限管理,对网络数据和安全数据,以及实时更新信任模式和信任关系,进一步加强SBA架构的安全性。同时,引入NWDAF功能进行机器学习,强化网络智能化安全。遵循最大匿名化、最小暴露化和数据主体授权原则,预防了数据和隐私的泄露。此外,NSACF功能的引入和MEC标准的制定显著提升了专网切片和边缘计算的安全性。通过建立零信任访问技术模型,确保网络的安全可靠性。然而,随着5G网络在架构、数据存储、设备形态及业务场景等方面的演进,一些新的问题也逐渐显现,如容器逃逸、微服务注入、设备安全漏洞、网络隔离不足、僵尸网络及编排管理漏洞等,这些问题对煤矿企业的安全运营构成了严重威胁。为应对这些新的挑战,必须构建一套全面且系统的煤矿5G安全体系,研究5G安全技术,开展5G安全测评,强化5G安全运维,不断更新和完善5G网络安全管理制度和体系,以确保煤矿网络的稳定、高效和安全运行。 展开更多

关键词 矿井通信 5G通信 5G网络安全 煤矿智能化 煤矿安全

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煤矿井下网联式自动驾驶技术研究 被引量：15

7

作者 李晨鑫 张立亚 《工矿自动化》 北大核心 2022年第6期49-55,共7页

通过分析地面常规自动驾驶智能化和网联化技术发展现状及技术特点,结合煤矿井下无GNSS(全球卫星导航系统)信号覆盖、巷道照度低、遮挡物与障碍物较多、煤尘粉尘普遍存在的环境特点,提出了煤矿井下开展自动驾驶研究的关键技术,即无GNSS... 通过分析地面常规自动驾驶智能化和网联化技术发展现状及技术特点,结合煤矿井下无GNSS(全球卫星导航系统)信号覆盖、巷道照度低、遮挡物与障碍物较多、煤尘粉尘普遍存在的环境特点,提出了煤矿井下开展自动驾驶研究的关键技术,即无GNSS的移动高精定位技术、激光雷达技术、基于毫米波雷达的井下障碍物检测技术、井下低照度视频实时增强和特征匹配技术、井下环境高精地图技术、井下自动驾驶车辆决策规划技术、井下自动驾驶车辆控制执行技术、井下5G通信技术、C-V2X直连通信技术等;指出煤矿井下开展自动驾驶应用具有少人化/无人化需求显著、运营管理主体明确、场景封闭、路线固定、车速较慢、渗透率可控、5G建设基础较好、接口易开放等优势。构建了包括井下自动驾驶车辆、巷道基础设施、人员、煤矿云/边缘计算平台及煤矿自动驾驶应用服务平台的“人-车-巷-云”煤矿井下网联式自动驾驶系统参考架构,设计了包括感知定位系统、网联协同系统、车载操作系统、车辆基础组件的煤矿自动驾驶车辆架构,提出煤矿井下网联式自动驾驶演进将经历3个阶段:第1阶段为远程自动驾驶,实现车辆驾驶人员从井下到井上的转移;第2阶段为具有紧急接管边界的车辆自动驾驶,以车辆自动驾驶为主,将远程紧急接管作为安全保障手段;第3阶段为“人-车-巷-云”协同控制,井下自动驾驶车辆安全高效自主运行,实现高度无人化智能运输。 展开更多

关键词 煤矿井下无人驾驶 自动驾驶 智能化 网联化 蜂窝车联网 5G 高精感知定位 车巷协同

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煤矿5G通信系统安全应用技术研究 被引量：15

8

作者 张立亚 《工矿自动化》 北大核心 2021年第12期8-12,45,共6页

针对煤矿5G通信系统安全应用需求,研究了5G核心网侧和无线接入侧的安全应用技术。在核心网侧,采用专网技术和网络切片技术实现不同煤矿业务场景的物理隔离,采用比例公平算法优化切片组内的资源块分配,实现切片资源调度,保障煤矿业务数... 针对煤矿5G通信系统安全应用需求,研究了5G核心网侧和无线接入侧的安全应用技术。在核心网侧,采用专网技术和网络切片技术实现不同煤矿业务场景的物理隔离,采用比例公平算法优化切片组内的资源块分配,实现切片资源调度,保障煤矿业务数据安全可靠传输;在无线接入侧,设计天线隔离电路实现基站输出信号本安,并将5G基站的射频阈功率限制在6 W内,杜绝由辐射能量滋生的安全隐患,实现多种煤矿井下终端设备的安全接入。井下测试结果表明,5G基站无线覆盖半径为100 m,覆盖范围内信号强度不低于-100 dB,上传速率不低于520 Mbit/s,平均通信时延为18.56 ms,用户个数为200时用户业务性能提升52.8%,在保证通信系统安全可靠的基础上,满足煤矿业务数据多并发、大容量、高速率和低时延无线通信需求。 展开更多

关键词 煤矿5G通信系统 专网核心网 网络切片 切片资源调度 5G基站 射频阈功率

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基于5G的矿用装备远程控制技术研究 被引量：11

9

作者 李晨鑫 《工矿自动化》 CSCD 北大核心 2023年第9期90-97,共8页

矿用5G为智能矿山建设提供了高速信息传输通道,基于5G的矿用装备远程控制应用是实现少人化、无人化矿井生产的关键手段。分析了矿用4G、WiFi6应用于矿用装备远程控制中的不足,指出5G技术是实现矿用装备远程控制的必要支撑手段。运用信... 矿用5G为智能矿山建设提供了高速信息传输通道,基于5G的矿用装备远程控制应用是实现少人化、无人化矿井生产的关键手段。分析了矿用4G、WiFi6应用于矿用装备远程控制中的不足,指出5G技术是实现矿用装备远程控制的必要支撑手段。运用信息物理系统架构研究方法构建了基于5G的矿用装备远程控制应用系统参考架构。以5G+采煤机远程控制为例,研究了5G传输链路的关键技术,梳理了监视监测数据与远程控制数据的信息流。当前5G网络为层三通信方式,而矿用装备远程控制的控制系统与受控设备之间需要进行点对点层二通信,针对该问题,研究了层二隧道构建方法和5G LAN技术,建立了远程控制信息传输的稳定通道。针对现场监视数据的大带宽传输需求与远程控制数据的低时延传输需求,提出了资源预调度与请求调度灵活适配的空口资源分配机制。现场测试结果表明:通过层二隧道共传输数据包13328个,未出现丢包或接收不成功的现象;端到端时延为11.5~23.8 ms,能够满足矿用装备远程控制的传输需求;RSRP(参考信号接收功率)分布在−93~−53 dB·m之间,SINR(信号与干扰加噪声比)分布在10~38 dB之间,无线覆盖情况良好。矿用5G无线通信系统的可靠性、端到端时延及无线覆盖情况能够满足采煤机远程控制的传输需求。 展开更多

关键词 智能矿山 5G 远程控制 低时延 层二隧道 5G LAN 空口资源调度

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煤矿主运输系统智能控制技术研究与应用 被引量：9

10

作者 张耀明 李标 《煤炭工程》 北大核心 2023年第7期22-27,共6页

煤矿主运输系统普遍存在人工点巡检、无法实现远程集中控制、监测数据不完善、缺乏智能控制机制、无高效的故障检测手段等问题。针对上述问题提出了分段提取关键帧的巡检视频分析方法,形成了煤矿主煤流运输巡检异常检测技术,并将其运用... 煤矿主运输系统普遍存在人工点巡检、无法实现远程集中控制、监测数据不完善、缺乏智能控制机制、无高效的故障检测手段等问题。针对上述问题提出了分段提取关键帧的巡检视频分析方法,形成了煤矿主煤流运输巡检异常检测技术,并将其运用于巡检机器人系统中,提高了故障检出率。设计的主煤流运输智能控制系统,实现了基于煤流跟踪的智能调速和顺煤流一键启动功能,并研究了带式输送机的最优启动速率。基于视觉和激光雷达融合的输送带撕裂视觉检测技术和基于声纹分析的带式输送机状态监测和故障诊断技术,提升了主煤流系统运行的稳定性。 展开更多

关键词 主运输系统 带式输送机 巡检机器人 智能控制 故障诊断

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神东大型井田紧急避险逃生模式及装备研究 被引量：4

11

作者 刘宁宁 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2019年第12期150-155,共6页

为改变现有避险逃生模式无法满足神东矿区大型井田避险逃生需求的现状,分析了逃生路线前端、中部和末端存在的问题,提出“可移动式救生过渡站+永久避难硐室+逃生通道”的避险逃生模式,计算逃生路线的关键参数,为关键节点配套了逃生装备... 为改变现有避险逃生模式无法满足神东矿区大型井田避险逃生需求的现状,分析了逃生路线前端、中部和末端存在的问题,提出“可移动式救生过渡站+永久避难硐室+逃生通道”的避险逃生模式,计算逃生路线的关键参数,为关键节点配套了逃生装备;基于逃生时间和施工技术水平,提出了逃生通道内配套设备的选择方法;研究了以钻孔垂直度综合控制技术和大直径预钻孔长时稳定护孔技术为核心的大直径预钻孔技术;开发了车载救援提升系统,在神华神东煤炭集团大柳塔煤矿建设了示范工程。结果表明:大直径预钻孔孔斜度0.102%,与避难硐室顺利贯通,车载救援提升系统运行良好,形成了大型井田自采掘面至地表的覆盖全程的避险逃生路线,满足大型井田避险逃生需求。 展开更多

关键词 避险逃生 逃生通道 大直径预钻孔 救援提升 应急救援

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矿用纯电动无轨胶轮车接触器故障诊断技术研究

12

作者 荣庆丰 《工矿自动化》 CSCD 北大核心 2024年第S2期138-141,共4页

在矿用防爆纯电动无轨胶轮车中,高压直流接触器作为高压回路中不可缺少的开关控制器件,其工作状态直接关系着车辆的运行安全。以矿用纯电动材料运输车为例,在分析车辆高压电气结构和接触器故障机理的基础上,开展了接触器故障诊断技术研... 在矿用防爆纯电动无轨胶轮车中,高压直流接触器作为高压回路中不可缺少的开关控制器件,其工作状态直接关系着车辆的运行安全。以矿用纯电动材料运输车为例,在分析车辆高压电气结构和接触器故障机理的基础上,开展了接触器故障诊断技术研究。仿真验证及在台架和实车上的试验表明,该高压直流接触器故障诊断技术能够准确、有效、实时地监测接触器的故障状态,具有一定的推广、应用和借鉴价值。 展开更多

关键词 纯电动无轨胶轮车 高压直流接触器 故障诊断

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5G技术在煤矿井下应用架构探讨 被引量：45

13

作者 孟庆勇 《工矿自动化》 北大核心 2020年第7期28-33,共6页

通过对比、分析5G非独立组网(NSA)和独立组网(SA)架构的网络部署及优缺点,结合煤矿井下4G"一网一站"已普遍应用的现状,提出了基于NSA的煤矿井下4G与5G融合网络架构,利用4G网络实现语音、调度功能,5G网络拓展其他智能化应用,... 通过对比、分析5G非独立组网(NSA)和独立组网(SA)架构的网络部署及优缺点,结合煤矿井下4G"一网一站"已普遍应用的现状,提出了基于NSA的煤矿井下4G与5G融合网络架构,利用4G网络实现语音、调度功能,5G网络拓展其他智能化应用,以最大程度地减少投资。研究了煤矿井下5G网络传输方式,重点探讨了5G承载网的3种前传组网方案及适用场景:光纤直连方案适用于井下水泵房、变电所等场所的机器人巡检,虚拟现实(VR)/增强现实(AR)培训,无人值守工作面等场景;无源波分复用方案适用于井下网络部署简单、独立维护性强的场景;有源光传送网方案可灵活适应不同场景。探讨了智能巡检机器人、环境监测与安全防护、VR/AR智慧煤矿、井下车辆无人驾驶4种煤矿井下5G网络切片应用场景,分析了不同场景下5G组网架构的应用模式。 展开更多

关键词 智慧矿山 煤矿5G专网 5G组网架构 一网一站 非独立组网 独立组网 网络切片

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煤矿井下精确定位系统研究 被引量：21

14

作者 陈伟 《工矿自动化》 北大核心 2019年第12期86-90,共5页

针对现有基于RFID,ZigBee,WiFi等技术的煤矿井下人员定位系统定位精度较低的问题,提出了融合可见光通信和惯性导航系统的煤矿井下精确定位系统。该系统以煤矿井下LED照明灯作为LED可见光定位基站,利用智能信息矿灯内置CMOS摄像头接收可... 针对现有基于RFID,ZigBee,WiFi等技术的煤矿井下人员定位系统定位精度较低的问题,提出了融合可见光通信和惯性导航系统的煤矿井下精确定位系统。该系统以煤矿井下LED照明灯作为LED可见光定位基站,利用智能信息矿灯内置CMOS摄像头接收可见光信号进行定位,利用智能信息矿灯内置加速度传感器和陀螺仪数据进行时间积分得到井下人员运动轨迹和方向,并通过智能信息矿灯识别LED可见光定位基站的ID编码信息重新定位来修正惯性导航数据,从而实现精确定位。在煤矿井下布置8个LED可见光定位基站,通过5台智能信息矿灯以正常速度移动来测试系统定位精度,结果表明系统定位误差小于1 m,满足煤矿井下人员定位精度要求。 展开更多

关键词 井下人员定位 精确定位 可见光通信 惯性导航 LED可见光定位基站 智能信息矿灯

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矿用F5G架构的智能化煤矿建设方案研究 被引量：16

15

作者 温良 吴文臻 李起伟 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2022年第11期176-182,共7页

为进一步加快F5G技术在煤矿中的认知和应用普及,促进我国煤矿智能化发展,基于F5G新技术,针对矿用F5G全光工业网架构的PON网络大带宽、高可靠性、扁平化、易部署、易管理等优势特点,构建以物联网、云计算、大数据、人工智能、自动控制、... 为进一步加快F5G技术在煤矿中的认知和应用普及,促进我国煤矿智能化发展,基于F5G新技术,针对矿用F5G全光工业网架构的PON网络大带宽、高可靠性、扁平化、易部署、易管理等优势特点,构建以物联网、云计算、大数据、人工智能、自动控制、移动互联、机器人为技术基础的智能化煤矿建设方案。论述了矿用F5G工业光网功能、F5G+5G融合组网设备及架构,分析了矿用井下F5G+5G一张网应用优势特点;重点探讨了矿用F5G智能化建设方案的无源光网络满足煤矿井下防爆要求、无源网络自生长满足煤矿井下定期移动需求、应用场景的业务安全等3个方面的优势;研究了矿用F5G架构的智能化煤矿建设的4种典型应用场景:视频监控+边缘分析、远程控制网低延时实时传输、监测监控传输网、矿用5G+融合通信系统承载网,为F5G架构的智能化煤矿建设方案提供技术思路及方法。文中论述的矿井F5G网络建设特点、网络架构、应用场景、优势及生态等,为推动建设矿用F5G+智能化煤矿方案在煤矿井下的应用,有力促进煤炭工业的高质量发展;同时,煤矿F5G的深入推广应用,也需要全行业包括煤矿生产企业,集成商,网络设备供应商等的协力合作,构建创新、协同、开放、合作的煤矿F5G应用生态。 展开更多

关键词 F5G+5G融合组网架构 无源光网络ONU 智能化煤矿 网络传输层 典型应用场景 应用生态

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矿用5G通信演进技术研究 被引量：9

16

作者 李晨鑫 《工矿自动化》 CSCD 北大核心 2023年第3期6-12,共7页

矿用5G是智能矿山建设的基础,为满足智能矿山多样化的应用需求,需要依托5G通信演进技术推动矿用5G通信演进系统的实现。梳理了矿用5G技术研究及系统部署现状:矿用5G初步实现了音视频通话、高清视频分析、装备远程控制等应用,但存在终端... 矿用5G是智能矿山建设的基础,为满足智能矿山多样化的应用需求,需要依托5G通信演进技术推动矿用5G通信演进系统的实现。梳理了矿用5G技术研究及系统部署现状:矿用5G初步实现了音视频通话、高清视频分析、装备远程控制等应用,但存在终端形态单一、上行链路负荷较重、5G通信系统与定位系统分立建设等问题。分析了3GPP Release 17的5G通信演进技术在矿用5G通信中的适用性,指出RedCap轻量化终端技术、NR直连通信技术、NR定位技术将成为矿用5G通信演进的关键技术。研究了矿用5G通信演进关键技术:RedCap轻量化终端技术能够满足矿用无线传感器、单路无线传输的矿用视频监控设备、智能矿灯、智能穿戴设备的低功耗、低成本的多模态终端研发需求;NR直连通信技术应用于矿井自动驾驶车载终端与巷侧设备、应急通信中继设备,可满足矿井自动驾驶和应急通信的低时延、高可靠传输需求;NR定位技术应用于矿井通信定位一体化,可满足矿井通信定位系统融合的技术需求。提出了矿用5G通信演进系统架构,为建设矿用5G全连接矿井、支持多链路无线接入、实现通信感知一体化提供了方向。 展开更多

关键词 5G 智能矿山 矿井通信 5G通信演进 轻量化终端 直连通信 NR定位

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矿用5G网络切片技术研究 被引量：7

17

作者 孟庆勇 姜玉峰 +1 位作者 李晨鑫 张立亚 《工矿自动化》 CSCD 北大核心 2023年第6期168-174,共7页

网络切片是5G网络的一项重要技术,现有矿用5G研究主要集中于系统架构及应用场景,缺乏对切片技术具体实现方案的研究。针对该问题,通过分析矿用5G网络的基本结构及智能矿山的应用需求,提出利用FlexE的通道化功能实现传输网的资源分配及... 网络切片是5G网络的一项重要技术,现有矿用5G研究主要集中于系统架构及应用场景,缺乏对切片技术具体实现方案的研究。针对该问题,通过分析矿用5G网络的基本结构及智能矿山的应用需求,提出利用FlexE的通道化功能实现传输网的资源分配及业务隔离,从而在同一网络基础设施上构建多个按需定制的专用逻辑网络,即网络切片。根据当前矿用信息通信系统及智能矿山应用情况,提出矿用5G网络基础切片划分+基于带宽权重的传输资源分配方法,将网络划分为低时延业务、大带宽业务、工业环网业务、特定业务(无人化协同控制)及预留业务5类切片,并通过进一步的虚拟专用网(VPN)划分方法,设计差异化的带宽权重,以确保充足的传输资源,避免信道拥塞。根据不同业务对时延、带宽的要求,定义具体的5G QoS标志符(5QI),并根据5QI进行业务映射及隔离,为各类业务提供所需的服务级别。在实验室条件下,对矿用5G网络系统的业务调度时间和端到端时延2项指标进行测试,结果表明:网络切片与传统的尽力而为服务模型相比,能够实现更加高效的业务调度,在高负载的场景下,平均调度时间减少了10.9%;在同一业务切片内,矿用5G网络的平均端到端时延为10.33 ms,为无人化协同控制等业务的实施提供了必要条件。 展开更多

关键词 智能矿山 矿用5G网络 网络切片 切片分类 切片带宽权重 业务映射 业务调度时间 端到端时延

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煤矿井下机电设备保护和动作特性试验装置设计研究 被引量：12

18

作者 李忠奎 吴文臻 +1 位作者 张子良 华冬 《煤炭工程》 北大核心 2023年第4期187-192,共6页

为了解决目前缺少验证矿用电气开关、电机主要性能指标装备的问题,根据实验室被测电气设备的需求自主研发了保护和动作特性试验装置。对试验装置进行了方案设计,并对试验装置的操作台、四个分馈立柜、电机带载机组等重要组成部分进行了... 为了解决目前缺少验证矿用电气开关、电机主要性能指标装备的问题,根据实验室被测电气设备的需求自主研发了保护和动作特性试验装置。对试验装置进行了方案设计,并对试验装置的操作台、四个分馈立柜、电机带载机组等重要组成部分进行了论述;对装置的核心部分控制电路的设计进行了详细的说明,最后对实验装置进行了总馈电漏电试验、分馈电漏电试验和电磁启动器或照明综保的漏电试验测试。测试结果表明:研制的试验平台整体功能及参数达到了设计要求,满足了煤矿供电系统监控类产品电能质量和供配电及开关类产品的漏电闭锁和远程控制功能进行验证分析的需求,装置应用对提高煤矿电气设备检测检验水平具有十分重要的意义。 展开更多

关键词 电磁兼容 保护和动作特性 试验装置 过电流保护 漏电试验

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基于雷达与视觉融合的双模态煤矿井下环境感知技术 被引量：6

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作者 杨志方 《工矿自动化》 CSCD 北大核心 2023年第11期67-75,共9页

环境感知是煤矿巡检机器人、视觉测量系统等场景应用的关键技术。单模态环境感知技术对煤矿井下复杂环境的感知能力较差。提出了雷达与视觉双模态空间融合方法,通过激光雷达和摄像仪之间的坐标转换来实现二者采集信息的融合,从而提高环... 环境感知是煤矿巡检机器人、视觉测量系统等场景应用的关键技术。单模态环境感知技术对煤矿井下复杂环境的感知能力较差。提出了雷达与视觉双模态空间融合方法,通过激光雷达和摄像仪之间的坐标转换来实现二者采集信息的融合,从而提高环境感知能力。为了更好地提取目标特征信息,提出了双模态融合环境感知网络架构技术路线:摄像仪和雷达采集的环境信息经雷达与视觉双模态空间融合方法进行融合处理,多模态特征融合网络模块提取融合信息中的目标特征,多任务处理网络模块采用不同的任务头处理目标特征信息,完成目标检测、图像分割、目标分类等环境感知任务。采用YOLOv5s目标检测算法搭建双模态特征提取网络模块进行实验,结果表明:基于雷达与视觉融合的双模态煤矿井下环境感知技术对井下巷道环境下行人检测的成功率较视觉、雷达感知分别提升15%,10%,对车道线、标志牌等各类目标分割的平均精度均值较视觉感知均提高10%以上,有效提升了煤矿井下环境感知能力,可为煤矿道路环境感知、视觉测量系统、无人矿车导航系统、矿井搜救机器人等应用场景提供技术支持。 展开更多

关键词 煤矿井下环境感知 雷达感知 视觉感知 双模态融合感知 图像分割 目标分类识别

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矿用PON及其演进技术研究 被引量：5

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作者 姜玉峰 《中国矿业》 2023年第10期88-94,共7页

随着智能矿山的建设和发展,井下各类子系统的信息传输需求不断增加,基于工业以太网的矿井通信网络面临拓扑复杂、多网共存、可靠性不足等问题,导致建设和维护成本居高不下。PON是运营商网络中主流的光纤接入技术,具有极简架构、灵活部... 随着智能矿山的建设和发展,井下各类子系统的信息传输需求不断增加,基于工业以太网的矿井通信网络面临拓扑复杂、多网共存、可靠性不足等问题,导致建设和维护成本居高不下。PON是运营商网络中主流的光纤接入技术,具有极简架构、灵活部署等优势,其应用正在从家庭宽带向工业领域扩展,将在矿井通信网络建设中发挥重要作用。通过梳理PON的底层架构,包括系统组成、设备功能以及传输原理,并从分光比、传输距离等维度对当前的10G PON进行规格分析,构建矿井应用部署的理论基础。针对当前网络的痛点问题,设计了以10G PON为基础的矿井F5G网络应用方案:构建一主一从的井下双链路传输系统,并进行实时状态监测,实现故障链路倒换和网络功能自愈;利用VLAN划分及QoS管理机制,对井下不同业务进行逻辑隔离和统一承载,避免矿井网络的重复建设;引入双向加密传输机制,并加强对ONU的有效管理,保障井下数据传输的安全性和可靠性;搭建统一网管平台,实现业务的灵活部署、资源的统一管理、故障的集中监控以及告警的实时上报。结合智能矿山建设需求,提出了矿井PON技术的演进方向:平滑升级50G PON,利用已有的ODN基础设施进行部署,并通过选取差异化的载波波长实现与10G PON或其他PON系统的共存;构建确定性网络,通过网络资源预留、节点时间同步等操作,将端到端时延控制在微秒级,将时延抖动控制在纳秒级,将可靠性控制在99.999 9%以上;承载井下移动业务,构建统一的“井下-井上”业务传输通道,同时实现井下的高精度定位;实现通感一体、网算融合,提升网络能力、精简网络架构、补强网络功能,为高阶的矿山智能化建设提供全光底座。 展开更多

关键词 矿井通信 无源光网络 自愈网络 统一承载 确定性网络

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