自主行驶铲运机路径跟踪控制

铲运机是集铲土、运土功能一体化的铰接式车辆,常用于井下物料运输。跟踪控制是实现该类设备自动驾驶的核心技术之一。针对该种车辆特有的惯性大、响应慢、约束条件多、行驶易蛇形摆动等问题,提出了适用于铰接车路径跟踪的模型预测控制算法。引入铰接式车辆运动学模型预测未来车辆行驶状态,以路径跟踪的横向偏差、纵向偏差、航向角偏差、铰接角偏差最小化为目标函数,结合实际车辆的转向、加减速度、车速约束求解车速、转角速度最优控制序列。使用Matlab/MapleSim软件进行仿真试验,结果表明：使用该控制器可以实现y向偏差小于0.06 m,航向角偏差小于0.3°,最大铰接角控制偏差小于0.8°的控制精度。于三山岛金矿-645中段进行实车试验,实现从主巷道至溜进口的自动驾驶,具有实际工业应用前景与参考价值。     

王家岭煤矿12309综放工作面智能化开采技术

为实现王家岭煤矿12309工作面智能化开采,基于智能化现状及工作面特征,分别从支架放煤机构的精确控制、顶煤精准探测及煤矸识别技术、自动跟机放煤控制技术3个方面建立智能化综采放顶煤控制系统;通过在工作面设备上配备负荷监控(煤量扫描装置+负荷监测平台)、三机工况监测与控制、系统定位及防碰撞等装置,实现"前部记忆截割、后部智...     

综采工作面智能化开采路径及关键技术

智能化开采是煤矿开采技术演进的必由之路,目前我国总体处于智能化开采的初级阶段,智能化开采理论体系尚需不断完善。通过分析我国不同煤矿开采阶段在生产信息获取、处理及控制技术等方面的技术特点,发现信息感知、分析和控制技术是煤矿开采方式进步的本质原因;基于智能化开采的基本要素,明确综采工作面智能化开采的内涵是以"互联互通"的智能化成套综采装备为载体,以物联网技术、人工智能技术、大数据技术、云计算技术、通信技术等现代技术与煤矿生产技术的深度融合为基础,通过智能信息感知、智能信息分析决策、智能控制与反馈,实现具有人工智能特征的工作面自动化采煤技术。提出综采工作面智能化开采的技术路径包含生产物理场景智能感知与矿山大数据储存,矿山大数据关联分析与智能决策,智能化生产装备精准协同控制等3个方面内容。结合目前我国智能化开采发展阶段和发展方向,提出了综采工作面智能化开采亟须突破的关键技术:开采全生命周期地质精准探测与建模技术;工作面生产场景精准感知技术;建立通信协议标准化的信息传输系统;复杂生产环境下的智能决策技术;智能化综采装备系统可靠性增强技术。结合工程实践介绍了基于人-装备-环境多源信息数据的特厚煤层智能化综放开采模式的初步应用。     

煤矿智能无轨辅助运输装备关键技术研究与应用

介绍了煤矿无轨辅助运输技术与装备的发展背景以及当前无轨辅助运输产业政策，针对井下无轨辅助运输技术与装备应用现状，简要地对我国防爆柴油机动力和防爆蓄电池动力辅运车辆的发展现状进行了系统梳理，详细阐述了清洁动力、高效传动匹配、车辆驱动控制和安全制动等防爆柴油动力无轨辅助运输装备的关键技术及其发展趋势，以及防爆蓄电池动力、牵引逆变交流变频调速、分布式多轮驱动转矩协同控制等关键技术；同时，分析了智能化技术在无轨辅助运输中的应用。指出，柴油机降排、新能源车辆续航里程、井下安全驾驶和行业标准体系不足是现存无轨辅助运输发展的技术难点。对未来煤矿无轨辅助运输技术与装备的发展方向进行了展望，认为绿色安全和高效智能是煤矿辅助运输的发展方向。     

轮式装载机线控转向系统分析与设计

探讨了轮式装载机线控转向系统,并结合直驱液压设计了新型线控转向系统。该线控转向系统用液压马达代替转向缸,以伺服电动机作为原动机达到了节能增效的目的。在Simulink环境下建立了线控转向系统模型并进行了仿真。仿真结果表明:在负载一定变化范围内,方向盘的转速可直接控制转向缸的转速,从而达到安全驾驶的目的。     

我国煤矿运输机器人发展趋势及关键技术

煤矿运输机器人是煤矿机器人体系的重要组成部分,可完成煤炭、煤机装备和人员的运输任务,对构建采矿智能运输系统和实现煤矿无人化开采有较强现实意义。为了系统性阐述煤矿运输机器人的未来发展趋势和关键技术,从煤矿主运输、辅助运输和露天运输3个方面综述了我国煤矿运输装备智能化发展的研究历程和产品应用现状;针对国家煤矿安全监察局提出的《煤矿机器人重点研发目录》中运输类机器人的功能要求,基于文件中初步定义的11种运输机器人,从机器人学角度采用归纳分析法提出了3类煤矿运输机器人体系:机械臂主导类机器人、清理服务机器人、自动驾驶系统与无人车,以安全为第一要素从煤矿机器人特殊性角度提出了一种通用安全目标:包括机器人主动安全系统和联动安全系统,以上述4个方面为主线全面地分析了煤矿运输机器人的未来发展趋势;最后,绕过煤矿机器人专用技术,围绕3类运输机器人共性研究,提出了几种与之相适应的关键技术:实时目标检测技术,煤矿环境定位导航与避障技术,路径规划与轨迹跟踪控制技术,汽车线控驱动技术,有人/无人系统协同技术,详细分析了各项技术在不同煤矿运输机器人中的应用,指出煤矿运输机器人的发展目标是形成"采矿智能运输系统有人,运输机器人平台无人"的人机共融状态。     

临涣选煤厂重介质选煤灰分闭环控制技术改造

针对洗选系统智能化程度不高的问题,临涣选煤厂在重介系统中采用灰分闭环控制技术,实现了高含矸多煤种入选的重介质选煤灰分精准智能化控制,实现了原重介质分选密度控制系统的智能化升级,降低了生产人员的劳动强度,改善了岗位司机的工作环境,提高了精煤产率,稳定了产品质量。     

煤矿辅助运输防爆车辆电动化和数智化的应用研究

为提升煤矿辅助运输智能化建设水准,神东煤炭集团构建了辅助运输车辆管理系统。文章介绍了构成系统的主要模块,并基于井下人员和车辆的定位系统,利用井下4G/5G网络和巷道基站将信号传输到每个矿井地面调度室,然后通过光纤传输到大数据中心,实现了车辆监管数字化,让用车、派车更便捷。介绍了辅助运输车辆车载辅助安全驾驶系统、启动预警系统、智能感应自动停车装置、空挡启动保护装置、无线视距遥控等智能化技术。该系统利用激光雷达和相机对巷道扫描建模,为无人驾驶车辆提供“地图”,采用毫米波雷达技术和机器视觉技术实现辅助运输车辆在井下的精确定位,实现了无人驾驶的常态化运行能力。神东辅助运输车辆的电动化、监管数字化和智能化,极大的提高了辅助运输的安全和效率,提升了煤矿智能化建设水平。     

智能化采煤工作面关键技术及应用

煤矿智能化建设是当前煤矿行业发展的主要方向,采煤工作面的智能化是煤矿智能化中的重点和难点。对采煤工作面智能化的研究现状进行了梳理,总结了采煤工作面智能化建设中的技术瓶颈,分别对环境与设备状态精准感知技术、采煤空间三维地质信息建模方法、采煤机高精度惯性导航定位技术、多源信息融合感知与智能交互技术、采煤设备系统协同控制技术、采煤智能化软件平台技术进行了分析。以淄矿集团的智能化工作面系统建设为基础,介绍了采煤装备状态感知、工作面系统协调集中控制、采煤工作面设备故障诊断和智能化采煤系统安全保障等相关技术的应用效果。     

煤矿智能化——煤炭工业高质量发展的核心技术支撑

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。     

地下矿用车辆无人驾驶目标路径规划方法研究

针对井下巷道复杂多变的路面条件,将地下矿用车辆无人驾驶目标路径划分为主目标路径和局部避障目标路径,在主目标路径规划时不必考虑局部避障问题,在主目标路径规划完成后,再进行局部避障目标路径规划。建立车辆轨迹跟踪偏差控制模型及动力转向控制模型,通过对模型的仿真计算,可对地下矿用车辆无人驾驶目标路径进行规划及优化。该目标路径规划方法具有简单方便和灵活可靠的优点。     

梅山铁矿智能生产管控物联网应用系统研究与实现

矿山企业属于资源型企业,面临着较大的竞争压力,需要引入物联网关键技术提升企业的生产效率,降低能耗。在总结南京梅山矿业生产综合管控建设项目的基础上,构建面向金属矿山的智能生产管控物联网应用架构,并围绕金属矿山生产过程中的生产作业现场、设备状态、人员情况、环境情况,设计基于物联网的生产管控应用系统,对其中关键技术（数据采集与信息感知技术,网络通信与数据传输技术数据集成与分析、协同技术）、应用系统（综合管控平台,智能辅助配矿系统,多车道无人发货系统）作了相应论述,为金属矿山实现数字化、自动化、智能化建设提供建设样例。     

煤矿智能连采工作面建设方向研究

连采掘进主要应用在煤矿双巷快速掘进系统中，完成煤矿井下大巷、顺槽、切眼、回撤通道及联络巷道的施工工作，后配套设备有梭车、锚杆机、给料破碎机、带式输送机、铲车等，采用连采机掘进、梭车运煤、锚杆机支护、破碎机转载、胶带机运输、铲车清煤及辅助运料的施工工艺。为了积极响应国家煤矿安全监察局关于智能矿山建设相关要求，不断提升掘进工作面自动化、智能化水平，结合现阶段连采掘进工作面生产作业现状，提出了基于连采机远控割煤、梭车自动运行、锚杆机自动钻锚、破碎机自动运行、局部通风机智能变频控制、分散设备集中控制的智能连采工作面建设方向，促使掘进工作面不断向无人、少人、自动化、智能化方向发展，改善工人作业环境，提高掘进效率。     

井下铲运机无人驾驶系统发展及5G应用

铲运机无人驾驶是智能矿山建设的重要组成部分,为了实现高海拔高寒地区井下无人采矿,本文通过梳理国内外铲运机无人驾驶系统发展现状,分析铲运机自主行驶系统相关理论和关键技术,从地下铲运机轨迹偏差预测技术、自主行驶多偏差控制技术和防碰撞预测与控制技术等方面进行了归纳总结。以西藏华泰龙矿为例,采用最新网络通信技术5G,建设了5G+高海拔高寒地区铲运机无人驾驶系统。对铲运机无人驾驶系统在高海拔高寒地区的发展具有重要意义。     

采煤机自主导航截割原理及关键技术

深部煤层构造较为复杂,实现采煤机无人驾驶开采更加困难。在总结采煤机结构和截割调控技术演变历程基础上,提出采煤机截割调控技术在经历了人工目测截割、机载探测截割、示教记忆截割3个发展阶段后,已经进入到自主导航截割的第4阶段,并提出了适用于深部煤层采煤机自动驾驶的导航截割理论与技术框架,包括导航地图、位姿感知、路径规划、姿态控制4项技术内涵和精细化煤层截割定位地图、精准化煤层截割导航地图、动态化煤层截割导控地图、采煤机融合定位方法、定位精度提升、智采机组全位姿参数矩阵建立、物理-虚拟模型驱动与交互、无人驾驶防冲撞路径规划、截割作业智能调高调直9项关键技术。系统阐述了采煤机自主导航截割相关核心技术基本原理:首先,构建煤层智能化开采导航地图,从精细化煤层截割定位、精准化煤层截割导航和动态化煤层截割导控3个关键步骤实现地图构建及更新;其次,通过融合定位和定位精度提升方法,完成了采煤机位姿精确感知;再次,创建智采机组全位姿参数矩阵,并结合物理-虚拟模型驱动与交互技术构建出导航截割数字孪生系统;最后,基于实时综采装备位姿状态和煤层导航地图信息,实现了无人驾驶防干涉防冲撞路径规划、截割滚筒自适应调高控制以及行走路径自动调直控制。从而实现了深部煤层采煤机智能导航截割控制,为智采工作面实现无人作业提供了新的理论技术支撑。     

基于自动化信息化融合的智慧矿山建设研

采煤技术及采煤装备正在向高产高效、安全可靠、减人增效的趋势发展,煤矿企业生产已经由粗放型、分散型、人工型生产的模式逐步转变为集约化、大型化、自动化和无人化的方向发展。分析了前期综合自动化系统建设情况,基于此,采用自动化信息化融合技术,研究了万兆工业以太环网平台、基于GIS的“一张图”安全生产智能管控平台、智能化采煤工作面、矿井车辆运输大数据分析及科学调配系统、主煤流节能智能控制系统等。研究应用表明,该技术提高了矿井的综合自动化水平,取消了采煤工作面两巷超前支护支架,实现各固定岗位的无人值守。研究为类似矿井智能化建设提供了技术支持。     

矿用无人驾驶车辆车载计算单元硬件在环仿真测试研究

矿用车辆无人驾驶技术是实现智能矿山无人化运输的关键技术,车载计算单元又是矿用无人驾驶车辆的核心,接入传感器及控制器后,车载计算单元通过无人驾驶算法输出控制指令控制车辆行驶。针对车载计算单元进行实车测试验证存在的成本高、难度大、效率低、安全无保障等问题,研究了一种硬件在环仿真系统。介绍了该仿真系统的结构及其功能,详细阐述了对车载计算单元主要接入的GPS、激光雷达、毫米波雷达、视觉传感器等硬件设备以及矿车线控系统进行的仿真测试,并对自动/人工驾驶切换与仿真报告生成进行了说明。通过在白云鄂博矿区场景下对矿用无人驾驶车辆进行装载运输卸载过程的仿真测试,验证了车载计算单元的命令执行、车辆行驶决策规划、控制逻辑等的正确性与稳定性,同时也验证了仿真系统的有效性与可应用性。     

宜春钽铌矿有轨电机车运输应用技术研究

在智能化生产的背景下,矿山有轨机车的运输方式智能化成为现代矿山运输的主要建设方向.电机车的无人驾驶以最新的信息传感技术为依托,是无人化自主运行的设备创新应用.以CJY20/9GP架线式电机车为研究对象,应用4G LTE通讯网络对电机车进行智能化改造,研究电机车在远程及自动驾驶两种模式下投入生产运营的效果.实验和现场测试...     

基于物联网的露天矿智能爆破系统设计研究

以矿山物联网、矿山智能化和采矿自动化、无人化的发展趋势为背景,以实现露天矿爆破的智能化为方向,以解决目前露天矿爆破在管理、安全和信息处理方面存在的问题为目的,以现代通信技术、自动化技术和软硬件技术为基础,重点研究了露天矿智能爆破的总体架构、核心内容、关键技术等。设计的主要内容：①露天矿用钻机的自动钻进与行走流程、钻孔精确定位与导航、穿孔数据记录、易损件和消耗件信息记录等功能;②适用于露天矿爆破工程的通信网络与数据库;③露天矿监控与爆破设计软件。该系统在实践中得到了良好应用。     

智能化综采工作面采煤机与液压支架协同控制技术应用研究

针对智能化综采工作面采煤机截煤与液压支架自动跟机移架协同效率低、经常需要人工干预等问题,依据工作面回采作业工序,将采煤机截煤与移架作业工序进行细化分解,重新对应匹配生成新的协同作业工序,同时增设协同作业操作控制逻辑,形成了采煤机与液压支架协同作业控制技术。通过现场应用,该技术能够有效减少人工干预,提高工作面生产作业效率,为井下采煤工作面自动化无人开采提供了技术支撑。