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主办单位:煤炭科学研究总院出版传媒集团、中国煤炭学会学术期刊工作委员会

矿山“互联网+”技术研究与应用

来源:《煤炭科学技术》2016年第7期

矿山“互联网+”技术是移动互联网、物联网、云计算、大数据、人工智能等与矿山“人、机、环”等的深度融合。随着2015年3月5日李克强总理在十二届全国人大三次会议的政府工作报告中首次提出“互联网+”行动计划,以及2015年12月16-18日第二届世界互联网大会的召开,我国掀起了“互联网+”的发展热潮。为了推动“互联网+”技术在矿山领域的综合应用,促进学术交流,我刊于2016年第7期策划了“矿山‘互联网+’技术研究与应用”专题,邀请行业知名专家、高级技术人才撰稿,系统报道了物联网、云计算、大数据等关键技术在矿山中的应用研究情况,以及采煤机械智能化、人员定位、智能救援、瓦斯抽采监测、冲击矿压灾害监测、废弃煤矿隐蔽灾害监测、矿井通风智能调控等技术在“ 互联网+”背景下的研究现状与发展趋势,以期有效促进我国矿山“互联网+”技术的进步,为实现我国煤炭安全高效绿色智能化开采和清洁高效低碳集约化利用服务。在此,特别感谢丁恩杰教授在专题组稿方面给予的大力支持与帮助,同时对所有积极为本刊撰稿的专

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行业视野

智能化

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  • 作者(Author): 肖雅静, 孟国营

    摘要:针对数字化矿山存在的管理模式固化、井下场景不能自动更新等问题,分析了梧桐庄矿数字化矿山工程建设的先进性,介绍了梧桐庄矿数字矿山的总体架构、重点建设内容及实现方案。梧桐庄矿数字化矿山工程是以数据中心为核心,集安全生产过程控制、三维可视化、虚拟现实生产与安全培训为一体的多元化数字矿山工程,形成了集管理、装备、培训三位一体的综合管控体系。三维可视化系统根据生产进尺数据动态更新展示平台,实现煤矿生产工作面小场景自动生成,解决了人工输入工作繁重的问题。虚拟现实培训系统率先以本矿实景为模型,再现煤矿真实三维场景,提供生产系统运行操作、矿井环境认知、安全事故预防与处理等模拟演练与培训。梧桐庄数字化矿山工程提高了现代化矿井精细化管控水平,促进了梧桐庄矿安全高效矿井建设,提升了经济效益,可为全国同类矿井数字矿山建设起到典型示范作用。
  • 作者(Author): 张科利, 王建文, 曹豪

    摘要:针对煤炭市场需求持续下滑,煤矿企业安全生产与成本管理的基本矛盾日趋突出,企业经营压力剧增的现状,为解决煤矿企业煤炭资源、人力资源、机电装备、生产技术等多要素、多参数、多目标的立体动态复杂系统协调管理问题,提出运用"互联网+"、大数据和现代管理理论,整合煤矿采、掘、机、运、通、地质、防治水等专业信息,构建安全生产协同管理大数据平台,研究柠条塔煤矿安全生产经营大数据的互动关系。研究结果表明:借助大数据技术,结合煤矿特点,深度挖掘分析其生产管理中的海量数据,可实现煤矿安全生产经营决策及时科学化、安全标准化、生产精细化、经营利润最大化。
  • 作者(Author): 温良

    摘要:针对煤矿井下动目标精确定位系统定位精度低且受非视距条件限制严重的问题,研究信号飞行时间TOF和信号接收强度指示RSSI定位算法的特点及其技术局限性,提出利用已知的锚节点之间的距离,通过TOF和RSSI方法分别得到2组盲节点到2个锚节点的距离比公式的方法,并根据时间差和接收信号强度差分别进行测距运算,以提高定位精度;研究TOF算法和RSSI算法对非视距条件的敏感性,发现RSSI算法对非视距条件的敏感性明显高于TOF方法,并以此作为鉴别非视距条件的依据,通过仿真和试验方法表明,该方法可以得到小于5 m的精确定位误差。
  • 作者(Author): 尤凯明, 杨维, 柳瑞, 闫增宝

    摘要:针对煤矿井下光照强度低和井下巷道狭长的特点,提出了一种面向煤矿井下带状结构巷道场景的无线多媒体传感器网络单摄像机矿灯视频定位算法。在光照强度低的井下巷道,将矿灯作为井下人员的特征识别物,通过检测矿灯来识别井下人员。摄像机沿着带状结构巷道纵向布置各自独立检测矿灯,计算矿灯在巷道地面上映射点的位置。建立摄像机与矿灯在巷道地面上映射点所构成的三维空间直线,通过计算摄像机与映射点所构成三维空间直线和矿灯距离巷道地面高度所在平面的交叉点,获得井下人员的位置坐标,实现在光照强度低的带状结构巷道场景中对井下人员进行定位。在实际巷道的试验结果表明,单摄像机矿灯视频定位算法对井下人员定位的平均误差为0.37 m。
  • 作者(Author): 冯银辉, 黄曾华, 李昊

    摘要:为了有效利用综采工作面自动化系统采集的矿井环境和设备大数据,挖掘数据中存在的潜在规律,通过深入研究数据挖掘技术、大数据技术、专家决策技术,设计了以Spark为核心,集成了Shark SQL、Spark Streaming、Graph X、MLlib等关键技术构建综采自动化专家决策平台,同时,融合了CLIPS专家决策系统技术,提出了离线数据挖掘和在线数据挖掘相融合的方法,并设计了系统数据库E-R图,定义了系统程序集和应用程序集的功能,对基于数据挖掘技术建设综采工作面自动化专家决策系统的设计提出有益探索。以阳泉煤业集团新元煤矿310205工作面实测数据,对该平台进行了性能测试,结果表明该平台具有较强的大数据处理和分析能力,可为分析综采工作面的生产状态、改进生产工艺提供重要参考。
  • 作者(Author): 赵小虎, 邓园芳, 慕灯聪

    摘要:针对矿山井下环境的特殊性导致井下监测到的海量信息的获取受到限制等问题,对目前备受关注的基于信号稀疏性的新型采样理论——压缩感知理论进行研究,以矿山物联网为研究对象,介绍了压缩感知基本理论及关键技术,分析了压缩感知理论在这个应用环境中的优势,理论上满足矿山物联网应用的需求。最后,利用Matlab仿真软件,对煤矿井下采集到的瓦斯浓度数据进行稀疏性分析、压缩与重构,结果表明压缩感知技术可以较精确地恢复原始瓦斯浓度信号。
  • 作者(Author): 张立辉, 刘孝军, 陈君, 范文胜

    摘要:针对当前煤炭产量供大于求的严峻形势,为实现智能化、低成本、低能耗、安全可靠、高效率的生产,在传统矿井生产模式的基础上,以补连塔煤矿为例,介绍了PSI技术在煤矿智能化生产中的实践应用情况,并对PSI系统进行二次开发,扩展了带式输送机界面快速启动以及多条带式输送机、主排水泵集成界面"一键复位"等功能。PSI技术在补连塔煤矿实践应用结果表明:将PSI技术与煤矿生产、管理结合起来,实现了煤矿采、掘、机、运、通各生产环节集成在一个平台上,及时处置生产过程中的各类问题,提高了系统运行效率和可靠性,减少了设备空转时间,最大限度降低了能耗;依托智能化技术和信息系统,实时监测井下人员活动及分布情况、设备运行情况,提高了人员作业及设备运行的安全性。
  • 作者(Author): 李文峰, 冯永明, 唐善成

    摘要:为了实现应急救援数据的共享和互联互通,解决现有矿山应急救援平台相应独立、共享困难、维护困难等问题。面向"互联网+"的应用,研究了云计算、互联网、大数据等技术,采用面向服务的体系结构,开发了基于云计算的矿山应急救援平台,包括:应急救援指挥系统,应急救援综合保障系统,救援队伍管理系统,应急预案与案例管理系统,救援装备与物资管理系统,培训与考试系统,训练与考核系统,文档资料管理系统以及办公自动化系统。形成一个统一架构、统一术语、统一通信联络、统一调度指挥、统一资源管理的救援整体,为提高事故救援的效率和反应速度、最大限度地降低事故损失提供了新的技术手段。

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