2021封面文章（《工矿自动化》）_中国煤炭行业知识服务平台

2021封面文章（《工矿自动化》）

来源：工矿自动化

《工矿自动化》创刊于1978年，月刊，刊登矿业行业的安全、监测及自动化等相关研究论文。封面文章涵盖了5G通信技术和区块链技术分别在煤矿上的应用研究、井下人员监测及无线定位研究、运输机等矿用装备的优化升级、煤与瓦斯协同预测及治理等方向的最新研究成果。

行业视野: 封面文章
类别; 38个
关键词; 13位
专家; 5篇
论文; 2096IP
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煤矿智能化与矿用5G和网络硬切片技术

作者(Author)：孙继平

摘要：为减少煤矿井下采掘工作面作业人员，提出了采掘工作面无人5G地面远程控制方法：在采掘工作面设置工业摄像机和传感器，将视频、音频和传感器信号通过5G网络传输至地面，地面操作人员远程操作设备，将控制命令通过5G网络传输至采掘工作面，控制采掘设备动作。提出了用于综采工作面无人地面远程控制的无线传输距离和传输带宽计算方法。综采工作面两端头的基站之间无线传输距离应不小于综采工作面长度的1/2。综采工作面无人地面远程控制所需上行传输总带宽与综采工作面长度成正比，与液压支架中心距成反比，与支架和摄像机数量比成反比，与单台摄像机视频压缩后所需传输带宽成正比。为减少综采工作面无人地面远程控制对上行传输带宽的需求，可以只传输邻近采煤机的摄像机视频。综采工作面无人地面远程控制所需上行传输最小带宽与邻近采煤机的摄像机数量成正比，与单台摄像机视频压缩后所需传输带宽成正比。提出了综采工作面无人地面远程控制系统无线传输距离测试方法，用于综采工作面无人地面远程控制的5G等无线传输系统，在保证传输带宽、时延和可靠性的前提下，对无线传输距离进行测试，基站上行无线传输带宽不得小于20 Mbit/s，同时无线传输距离不小于150 m。提出了基于网络硬切片的全矿井一体化信息传输网，通过网络硬切片，给煤矿安全监控、矿井监控、人员及车辆和设备定位、视频监视、语音通信、5G通信等分配不同的信道，既保证了煤矿安全监控和矿井监控等高可靠、低时延的要求，也统一了煤矿井下信息传输网络，将煤矿安全监控网、矿用工业以太网和矿用5G通信网等多网合一。

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工矿自动化

2021年第08期

646

316
矿井外因火灾感知方法

作者(Author)：孙继平, 崔佳伟

摘要：为解决可见光图像在井下受矿灯、车灯、巷道灯、粉尘、红色物体等干扰大的问题,提出了基于近红外和可见光图像的矿井外因火灾感知方法,将近红外图像和可见光图像融合,发挥近红外图像中早期火焰特征明显、可见光图像中中期火焰特征明显的优点,以提高矿井外因火灾识别率。提出了基于近红外图像、可见光图像、温度传感器、气体传感器和烟雾传感器等多信息融合的矿井外因火灾感知方法,该方法融合了近红外图像、可见光图像和传感器信息,传感器不需要无盲区覆盖,仅需要设置一定数量的气体传感器、温度传感器和烟雾传感器,具有及时、可靠、成本低等优点。将报警信息分为图像、温度、烟雾和气体4类。图像类火灾报警信息包括近红外图像和可见光图像信息,当近红外图像或可见光图像监测到火灾时,发出图像类火灾报警信号;当温度超限时,发出温度类报警信号;当烟雾超限时,发出烟雾类报警信号;气体类火灾报警信息包括CO、CO2、O2等,当CO、CO2或O2超限时,发出气体类报警信号。将火灾报警分为蓝色、黄色、橙色和红色4级,红色为最高级。当图像类、温度类、烟雾类、气体类4类信息中有1类报警,发出火灾蓝色报警信号;当图像类、温度类、烟雾类、气体类4类信息中同时有2类报警,发出火灾黄色报警信号;当图像类、温度类、烟雾类、气体类4类信息中同时有3类报警,发出火灾橙色报警信号;当图像类、温度类、烟雾类、气体类4类全部报警,发出火灾红色报警信号。

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工矿自动化

2021年第04期

378

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视觉与惯导融合的煤矿移动机器人定位方法

作者(Author)：张羽飞, 马宏伟, 毛清华, 华洪涛, 石金龙

摘要：针对现有移动机器人单目视觉定位算法在光照变化和弱光照区域表现较差、无法应用于煤矿井下光照较暗场景的问题，通过非极大值抑制处理、自适应阈值调节等对快速特征点提取和描述（ORB）算法进行改进，采用随机抽样一致性(RANSAC)算法进行特征点匹配，提高了煤矿井下弱光照区域的特征点提取和匹配效率。针对仅靠单目视觉定位无法确定机器人与物体的距离及物体大小的问题，采用对极几何法对匹配好的特征点进行视觉解算，通过惯导数据为单目视觉定位提供尺度信息；根据紧耦合原理，采用图优化方法对惯导数据和单目视觉数据进行融合优化并求解，得到机器人位姿信息。实验结果表明：①ORB算法虽然提取的特征点数较少，但耗时短，且特征点分布均匀，可以准确描述物体特征。②改进ORB算法与原ORB算法相比，虽然提取时间有了一定的增加，但提取的可用特征点数也大大增加了。③RANSAC算法剔除了误匹配点，提高了特征点匹配的准确性，从而提高了单目视觉定位精度。④改进后融合定位方法精度有了很大提升，相对误差由0.6 m降低到0.4 m以下，平均误差由0.20 m减小到0.15 m，均方根误差由0.24 m减小到0.18 m。

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工矿自动化

2021年第03期

437

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基于声音识别的煤矿重特大事故报警方法研究

作者(Author)：孙继平, 余星辰

摘要：煤矿瓦斯与煤尘爆炸会产生爆炸声，煤与瓦斯突出会产生煤炮声、支架发出的嘎嘎声和破裂折断声等，冲击地压会产生巨大的岩石破碎声响和震动等，煤矿透水会发出“嘶嘶”的水叫声、大量透水会产生水流声等，煤矿顶板冒落会发出顶板断裂声、煤岩落地撞击声、支护损毁声等。针对煤矿重特大事故声音特点，提出了煤矿井下瓦斯与煤尘爆炸、煤与瓦斯突出、冲击地压、水灾、顶板冒落等事故报警方法：各事故声音的时域和频域特征与其他声音不同，可通过矿用防爆拾音设备和系统实时监测声音，通过声音智能分析和声音频率、幅度、短时能量等特征参数分析感知事故并报警；通过监测和分析不同监测地点声音强度特征、声音发生的先后关系和防爆拾音设备损坏的先后关系等判定事故发生地点；根据各事故特点提出了多信息融合分析的灾害识别方法，减小工作面落煤、爆破作业、采煤设备、掘进设备、运输提升设备、供电设备、乳化液泵、水泵和局部通风机工作等产生的声音干扰。论述了不同拾音设备的优缺点，矿用拾音设备宜采用麦克风阵列；研究了适用于煤矿重特大事故的声音识别分类器。

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工矿自动化

2021年第02期

275

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全源矿井定位：一种智能煤矿位置服务新范式

作者(Author)：胡青松, 钱建生, 李世银, 孙彦景, 张朕

摘要：矿山动目标定位系统为煤矿智能化建设提供基于位置的服务。而传统的矿井定位系统中定位信标与定位标签之间大多采用单一或组合通信技术，结构不灵活，覆盖范围受限，鲁棒性不高，定位精度有限；使用单一或组合测距技术，无法根据使用场景的不同自适应选择最优测距技术；位置求解算法固定，无法根据使用场景的不同和信号变化自适应选择最优求解算法。提出了全源矿井定位新范式，可根据定位环境和目标承载平台的变化，从所有可用定位信号测量设备中动态选择满足当前需求的最优设备组合，自适应地从可用的测距算法、位置解算算法、结果优化算法中选择最优的算法组合，计算出目标节点的最优位置。给出了全源矿井定位系统架构，探讨了矿井中可用的定位信号测量设备和可用于定位的测量属性值类型，对比了单一矿井定位与全源矿井定位在定位服务器方面的功能差异。研究了全源矿井定位中的3项关键技术：统一定位框架技术，旨在解决全源定位的模块化、组合式、可扩充需求；全源定位信息融合技术，对测量属性值进行有机组织，达到提高定位精度的目的；通信定位一体化技术，通过无线通信网络本身所具有的定位能力，简化全源矿井定位系统的设计并提高定位精度。提出了基于“端-边-云”的全源矿井定位系统实施架构，以便与煤矿智能化的主流建设模式相适应，大幅降低实施难度和系统成本。

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工矿自动化

2021年第01期

360

191

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