摘要：针对智能化工作面设备运行数据监控、视频监控存在的不足,结合智能化工作面成套设备状态实时监控需求,提出了一种基于数字孪生技术的多元信息驱动智能化工作面三维可视化监控方法。分析了当前煤矿工作面设备监控、视频监测以及三维可视化等存在的问题,系统阐述了将数字孪生技术应用于智能化生产过程监控的可行性、设计思路、技术路线与关键技术。对工作面煤机设备传感器配套、数字孪生三维监测系统架构、设备精准建模、工作面数字孪生体搭建、模型数据驱动算法、实时数据采集、运行数据管理分析、人机交互界面设计等进行了详细介绍。基于鄂尔多斯中煤某矿大采高智能化工作面,开发了一套工作面数字孪生三维监测系统,内嵌了三维展示、数据监控与开采工艺仿真功能模块,集成了设备传感器数据、生产运行控制数据、历史数据、人员定位数据以及相关的派生数据等,实现对工作面成套设备的实时三维动态监测、数据和模型三维融合展示、设备异常状态诊断预警、工况和生产数据分析管理以及自动化开采工艺虚拟仿真等。实践应用证明,该系统能够直观再现和精准描述设备状态,对工作面设备运行数据和生产数据提供系统性管理,提高了监测的效果。

摘要：辅助运输系统是煤矿生产系统的重要组成部分,辅助运输设备的先进与否直接关系到煤矿的生产效率与作业安全。近年来我国开始大力推进煤矿智能化建设,但传统辅助运输系统仍普遍存在工艺不连续、转载环节多、用工占比高、自动化程度低等现实问题,已经成为制约煤矿智能化建设和无人化发展的薄弱环节。面向煤矿辅助运输系统“无人化”发展目标,凝练提出了辅助运输系统亟需研究解决的“连续化、标准化、智能化”三大关键基础问题,分别针对轨道式、无轨式辅助运输系统给出了多种连续化、标准化和智能化解决方案,进而提出了一种新型复合式连续化无人型辅助运输系统。首先,针对往复式串车提升不连续问题,设计了一种采用悬挂式钢丝绳牵引的轨道矿车连续运输系统;针对无极绳绞车难以适应长距离运输问题,设计了一种采用耐磨胶带多点辅助驱动的长距离无极绳牵引系统;针对无轨胶轮车因爬坡能力不足而导致的应用受限问题,设计了一种采用钢丝绳辅助牵引的无轨胶轮车连续运输系统。其次,开展辅助运输系统标准化设计,基于无轨、有轨两类标准化载物平台,针对设备、长料、散料、液体等不同物料类型,设计了不同大小规格和开口形式的系列化标准容器;通过将标准化、系列化的装载容器与载物平台进行模块化组合,可实现辅助运输物料的“集装箱式”快速装运,为开展机器人化辅助运输奠定了基础。再次,面向煤矿辅助运输系统智能化建设需求,研制了无人驾驶的无轨胶轮车和单轨吊并通过现场试验进行了验证,给出了无极绳运输系统的无人化运行方案,可有效解决传统辅助运输系统用工岗位多、人为失误多等问题;进一步,针对井下转运环节和最后100 m运输亟待解决的智能化难题,设计了一种“装铲运”一体化重载搬运机器人。最后,针对传统辅助运输设备种类繁多和应用局限性问题,发明了一种“轮轨复合”且“天地衔接”的新型多功能井下运输机器人(MAGV);基于MAGV提出了煤矿井下“两地三轨”自适应连续化辅助运输系统,并分别给出了其在斜井和立井中的应用工艺。研究结果可为解决煤矿井下辅助运输系统长期存在的运输不连续、用工岗位多、智能化程度低等现实问题提供指导,从而为推动煤矿井下实现“连续、标准、智能”的“无人化”辅助运输提供了一系列务实可行的技术原理和设计方案。

摘要：为解决综采工作面巡视作业空间狭小、设备间配合动作复杂、作业环境恶劣导致的人工巡检困难,巡检人员安全无法保障的问题,设计了一种占用空间小,适应三大设备相互动作,可以实现自动化巡检,集视频监控、数据融合、数据上传、温度异常报警等功能为一体的综采工作面巡检机器人系统。自动巡检机器人系统包括自动巡检系统、机器人本体、电气控制系统、通信网络系统和集控室集控系统。其自动巡检系统采用吊缆机构与悬轨支撑机构相结合的方式实现了综采工作面液压支架拉架动作后机器人巡检路径轨道的自适应;机器人本体上装载的可见光相机和红外热成像仪采集的工作面作业数据可通过通信网络系统实现与控制主机间的双向信息交互,采集的作业数据通过集控室集控系统实现可见光和红外数据的实时融合,为进一步通过智能分析算法实现更高级识别奠定基础;集控室系统可以对采集数据进行可视化处理,对巡检机器人工作状态进行实时智能控制,并在综采设备工作异常时报警。自动巡检机器人在中煤张家口煤矿机械有限责任公司综采工作面实验室进行了试验性研究,研究结果表明:在综采工作面的狭小设备空间中,液压支架经常性会进行拉架操作,现有的固定轨道的巡检机器人无法进行巡检,自适应轨道系统可以吸收拉架产生的设备位置变化,保证巡检轨道的畅通,实现了巡检机器人的无障碍通过;机器人本体采用高精度可见光传感器和热成像传感器,可以获取高精度的可视化图像信息,相较于现有人工目测或手持仪表测量,数据真实可靠,并可实时反馈现场环境状况。集控室系统可视化处理后的数据能直观反映出设备运作时的工作状况,提高了巡检人员对工作设备操控的准确度,其报警功能可以在工作异常时及时告知巡检人员作业异常原因及异常区域,提高巡检作业的安全可靠性。此综采工作面自动巡检机器人站地空间小,可代替人工实现对综采工作面的巡检作业,巡检作业安全可靠。

摘要：智能化是煤炭企业转型发展过程中的必然趋势,同时也是提高劳动生产率、增加经济效益的有效途径,更是实现煤炭产业高质量发展的必然选择和提升核心竞争力的根本保证。以某煤矿回采工作面为例,根据其地质条件和验收要求,对其工作面智能化系统结构、功能等进行了设计,实现了煤矿安全高产高效开采。

摘要：针对煤矿煤机设备在应用的过程中由于复杂的生产环境及长时间高强度的运作导致的煤机设备故障问题,采用智能装备专家系统采集设备数据并进行数据分析并得出的煤机设备故障诊断信息、预测分析结果、实时设备数据,为了煤矿信息管理人员能及时查收数据,并作出及时的处理,设计数据处理中心系统,对这些分析数据进行全面、直观、实时的数据展示,让煤矿调度等部门人员能实时掌握设备所有信息,及时进行维护、排查、维修等,实现对煤矿煤机设备的实时监测数据分析展示,有效保障煤机设备的稳定运行,提高煤矿的生产效率,并且数据处理中心集成了煤矿基础信息的管理,可以对煤矿的所有基本信息进行查找管理,实现煤矿整体信息化。

摘要：针对刨煤机中部槽滑架体在工作过程中出现的疲劳断裂现象,采用理论与试验相结合的方法,基于Winkler弹性地基接触模型,建立了刨头三自由度碰撞振动动力学模型.通过点到直线的距离算法作为检验碰撞的准则,构造了刨头与滑架接触碰撞判别条件.采用数值方法进行求解,得到刨头与滑架各点的最大碰撞力,并以此作为疲劳试验载荷,对中部槽滑架体进行疲劳寿命试验,得到了滑架体的疲劳寿命.研究结果表明:滑架体在最大碰撞力作用下,在立板前端产生初始裂纹,在发生静强度失效时,失效点倾向于立板后部下端.研究结果对提高滑架体疲劳强度提供了理论依据.

摘要：针对井下智能化开采工作面的远程供电供液方式,从自动化工作面系统功能设计、远程供电供液系统数学分析、成套设备数据通信、远程监控、闭锁保护方面进行分析研究,并采用最优化理论对多参数影响的系统进行评价分析,给出了远程供电供液成套设备优化设计配套原则,为自动化工作面远程供电供液系统设计和设备选型提供借鉴。

摘要：针对甲烷传感器安装不规范、随意性强、影响安全生产等问题,设计了一种能够自动检测甲烷传感器安装效果的装置。该检测装置采用测距模块检测传感器到顶板和到巷道侧壁的距离,采用测角模块检测传感器的垂直角度,将测得的距离和角度与规范中相应的数值进行比较,就可以判断传感器安装是否合规。该装置测量精度高,功耗低,体积小,稳定可靠。

摘要：考虑有载侧、空载侧链条受力特点以及物料分布特点,利用有限元法构造了刮板输送机动力学微分方程;构建了形态函数,解决了仿真数学模型的计算机自动生成问题;模拟仿真了刮板输送机在满载状态下直接启动、可控启动、自由停机、制动后再启动等工况下的动力学特性,并通过刮板输送机动态特性测试系统对上述工况的动态特性进行了测试,分析对比理论计算结果与测试结果,为设计大功率刮板输送机及其可控启动、制动系统提供理论基础和实验依据。

摘要：设计了一种改进型凿岩机器人,其腕部为含伸缩构件的偏置结构,肩部为两两相交结构。发现了该机器人的两个特性:一是对第5自由度参数的求解可以转化为对特定直线与特定平面法线之间夹角的求解,二是关节轴3和关节轴4的交点与原点之间的距离为定值。根据上述两个特性,可以采用迭代搜索方法获得第5和第6自由度参数值。提出了一种新的机器人运动学求解方法,其计算过程无须建立各连杆坐标系,采用倒序逐步完成的方法进行正向求解,采用逐步归位的方法进行逆向求解。加工组装了改进型凿岩机器人,编制了计算程序,并完成了工业性试验。试验结果表明:所设计的凿岩机器人操作安全可靠、计算快速准确,解决了旧式凿岩机器人计算耗时长和定位精度不够的难题,可为实现深部煤层无人化采掘提供一定的参考。