综采装备智能感知技术的应用与发展

综采装备智能感知技术的应用与发展 摘 要 对于我国煤矿综采工作面生产过程复 杂 开采装备系统庞大 作业环境恶劣等特点 综采 装备感知技术应用对我国煤炭开采具有重大意义 本 文介绍了目前陕西黄陵二号煤矿有限公司 416 大采高 智能综采工作面装备感知情况的应用 并对未来发展 进行了展望 中图分类号 S615 文献标识码 A 文章编号 1009 914X 2018 18 0157 01 1 引言 近年来 为了实现煤矿安全高效生产 我国大力 推广 机械化换人 自动化减人 目前国内开展的 有关煤矿已取得了一定的成绩 但距离真正实现完全 智能开采还有漫长的路要走 智能化无人开采技术是 指采用配备了具有感知能力 学习能力和决策能力的 综采装备 通过智能控制系统实现综采工作面采煤全 过程无人开采的安全高效开采技术 这些都是未来智 能开采的研究方向 其中智能感知技术是实现智能开 采的重要一步 本文介绍了黄陵二号煤矿 416 智能综 采工作面智能感知技术 并对未来智能开采进行了展 望 2 视觉感知 通过对大采高的工作面照明系统与视频摄像仪匹 配进行合理性部署研究 经对井下工作面环境的深入 理解和认识 反复数次进行调试摄像仪的位置 角度 调试 调整工作面的光照强度 并且通过监控计算机 针对采煤机位置对采煤机生产过程中进行实现全方位 监控 确保安全感知第一视角 图 1 3 运输设备感知 416 工作面包括煤炭的运输环节和生产环节 运 输环节又包括刮板运输机 转载机 皮带 大采高工 作面煤流运输负载较大 需要依据运输环节的负荷能 力和运行状态 合理的控制采煤机的割煤 支架的推 溜装煤效率 避免运输环节的设备因过负荷导致的故 障 同时也为经济的 高效的生产提供保障 监控中心自动化系统将转载机电流 运输机电流 转发给采煤机控制系统 采煤机控制系统根据当前电 流值作为评估运输环节负荷的重要参数 当电流值与 额定负载的比值大于设定阈值时 采煤机自动感知并 自动牵引降速 当电流值与额定负载的比值恢复正常 时 采煤机自动感知并自动恢复牵引速度 4 采煤机防碰撞感知 416 工作面采煤机机身约占 12 个支架宽度 距 离采煤机前滚筒 1 架开始收护帮板 因作业过程中采 煤机处于非匀速牵引 煤机位置 前方支架跟机收护 帮板触发时机 收护帮传感数据通过监控中心电液控 主机进行模糊计算 一旦发现煤机前滚筒与前方支架 护帮姿态存在碰撞隐患 监控中心采煤机主机自动向 采煤机发送 减速 甚至 牵停 信号 等待前方支 架护帮姿态正常后 采煤机牵引控制恢复正常 采煤 机防碰撞技术给工作面自动化生产的安全提供了有效 技术支持 5 人员定位感知 综采工作面在运行过程中 液压支架 采煤机 刮板输送机根据工况及程序设定自动运行 如果正在 动作或即将发生动作的支架内有人员经过或者停留 则容易导致伤人事故发生 为保证工作面巡检人员安 全 416 工作面部署了基于低频通信和超宽带技术的 人员感知定位系统 人员定位探测器与电液控制系统 相连接 智能感知每一台液压支架附近佩戴定位标签 的巡检人员 并对其所在支架实施自动闭锁 暂停相 关自动化动作 从而实现了人员安全保护的目的 6 亟待解决的技术及未来综采设备感知发展 目前所实现的设备感知均为各自设备单独系统里 没有一个完整的系统对设备感知的信息做分析及处理 还远远达不到智能开采的要求 目前人工智能技术越 来越成熟 未来在综采工作面形成一个人工智能开采 的系统 未来智能开采是一个集环境感知 规划决策 多等级开采等功能于一体的综合系统 它集中运用了 计算机 现代传感 信息融合 通讯 人工智能及自 动开采控制等技术 是典型的高新技术综合体 未来综采设备将是配备灵活 精确的视觉 触觉 等感官系统 能 蜃远 识别煤岩分界和周围的环境状 况 能够预知自身元部件运行状态 可以与工作面其 他设备进行实时相互通信 并通过发达的大脑 智能 控制系统 处理这些信息 制定并可实时调整控制策 略的智能系统 1 设备运行环境状况的综合感知技术 综采设 备生产过程中对当前截割对象 煤 矸石 煤层夹持 岩块 的自动检测识别 是影响设备实现人工智能化 运行的最大难点之一 也是实现综采工作面自动化的 前提 由于煤矸层及煤夹矸层界面极不规则 如不能 自动识别煤岩界面的变化 就难以彻底实现无人化采 掘作业 2 依据设备感知系统获取的信息来进行决策判 断 确定适当工作模型 制定相应控制策略 先进的 决策理论包括模糊推理 强化学习 神经网络和贝叶 斯网络技术等 这部分功能需要一种智能深度算法实 现 这部分的功能类似于给综采设备下达相应的任务 7 结语 未来几年煤炭行业将产生巨大变化 德国提出了 工业 4 0 的战略目标 美国提出了 工业互联网 的战略目标 而中国在 2015 年提出了 中国制造 2025 的发展战略目标 这些目标侧重点各有不同 但都指出要用通过新一代信息技术来激活和改造传统 工业 保持传统工业的长期竞争力 我国综采设备的智能化感知和智能开采技术尚处 于起步阶段 从技术 工艺和管理上还有许多未解决 的问题 需要在感知技术 环境监测 控制算法等方 面加大研发力度 不断提高综采装备的智能控制水平 提升智能化综采技术的系统性适用性稳定性和协调性 智能开采将煤矿工人从危险的井下作业现场解放到相 对安全的巷道中甚至地面 这是全面推动我国采煤技 术的技术革命 实现煤炭工业智能化 数字化的一次 重要进步 参考文献 1 孙继平 煤矿自动化与信息化技术回顾与展望 J 工矿自动化 2010 36 6 26 30 2 杨玉成 综合自动化无人工作面开采薄煤层 J 矿 业快报 2004 3 33 34 3 王海军 数字式智慧综采工作面集控系统研究 J 煤炭科学技术 2017 45 1 135 141 4 王金华 黄曾华 中国煤矿智能开采科技创新 与发展 J 煤炭科学技术 2014 42 9 1 6 5 吴义祥 煤矿综合自动化系统的研究 J 工矿 自动化 2010 9 15 154 6 王金华 黄乐亭 李首滨 等 综采工作面智 能化技术与装备的发展 J 煤炭学报 2014 42 8 1418 1423 7 霍中刚 武先利 互联网 智慧矿山发展方向 J