“葛世荣院士学术思想”专题_中国煤炭行业知识服务平台

“葛世荣院士学术思想”专题

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葛世荣，男，1963年4月出生，浙江天台人，博士，教授，博士生导师，国家973计划项目首席科学家，国家杰出青年科学基金获得者。1983年7月毕业于黑龙江矿业学院，1989年获得中国矿业大学工学博士学位。1994年10月起任中国矿业大学校长助理，1997年3月起任中国矿业大学副校长，2007年8月起任中国矿业大学校长,2017年4月起任中国矿业大学校长、党委副书记，2018年10月起任中国矿业大学(北京)校长、党委副书记。兼任中国煤炭学会副理事长，受聘为教育部第七届科技委学部委员、世界摩擦学理事会副主席、清华大学摩擦学国家重点实验室、中国科学院固体润滑国家重点实验室学术委员会副主任等。荣获“中国青年科技奖”、“国家有突出贡献的中青年技术专家”、“全国优秀科技工作者”、“何梁何利基金科技进步奖”、“世界能源论坛技术创新奖”、“孙越崎能源科技大奖”等荣誉称号。2012年当选为俄罗斯工程院外籍院士。2021年当选为中国工程院院士。

研究方向：矿山智能装备与摩擦学理论

主要成果：致力于煤矿井下无人化采掘装备、矿山机械可靠性、摩擦学理论等领域的科学技术研究，主持了我国《煤矿安全规程》提升运输条款修订，领衔制定了煤矿机器人重点研发目录，取得了多项创新性科技成果，获得国家技术发明二等奖2项、国家科技进步二等奖1项(均排名第一)和三等奖1项，发表学术论文240多篇，授权发明专利70余件，出版《采矿运输技术与装备》、《卓越采矿工程师》、《摩擦学的分形》等著作4部，培养博、硕士研究生100余名。

2021年当选为中国工程院院士。

行业视野: 院士
类别; 235个
关键词; 105位
专家; 57篇
论文; 76456IP
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煤矿机器人体系及关键技术

作者(Author)：葛世荣, 胡而已, 裴文良

摘要：我国煤炭开采已从机械化、自动化正逐步向智能化迈进，煤矿智能化是涉及煤炭资源勘查、矿井建设、煤矿开采、安全保障、洗选分销等多个环节的系统工程，煤矿智能化发展需要经历自动化、信息化、互联化、智能化4个阶段，研发推广应用煤矿机器人是实现煤矿智能化、无人化的重要途径。综述了当前我国煤矿机器人领域的研究现状，科学阐明了煤矿机器人的概念和定义，详细分析了煤矿机器人研发历程和未来技术产品发展趋势。研究了煤矿机器人的分类方法，针对煤矿机器人的不同面向对象、作业区域、功能属性，构建了科学合理的煤矿机器人分类体系，从作业类型角度将煤矿机器人划分为掘进、采煤、运输、安控、救援五大类，结合目前机器人和人工智能技术领域的先进技术发展水平，按照由易到难、先零后整、各点突破、整体推进的基本原则，规划了不同种类、层次煤矿机器人的研发路径。提出了煤矿机器人研发过程中亟需突破的八大共性关键技术，包括:煤矿机器人防爆安全设计理论及方法、长续航高能量密度机器人动力技术、井下受限封闭环境下机器人自主精准定位导航技术、煤矿机器人的高可靠抗干扰通讯技术、煤矿复杂环境下机器人智能感知与险情识别技术、井下机器人群协同控制决策机制、煤矿机器人可靠性测试评估方法、煤矿机器人模块化设计方法,初步建立了我国煤矿机器人研发技术体系。

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煤炭学报

2020年第01期

2967

2307
基于反射光谱的煤岩感知实验研究

作者(Author)：杨恩, 王世博, 葛世荣, 向阳

摘要：为研究利用反射光谱进行煤岩感知识别，收集了同一综采工作面煤层与顶板交界处外观较为相似的碳质页岩和烟煤块状试样75个，在实验室搭建了由近红外分光光谱仪、卤钨光源、光纤准直镜、Y型光纤等部件组成的煤岩反射光谱采集实验装置。根据常见顶板高度，设置光纤准直镜与试样距离为3 m，采集了试样表面近红外波段(1 000~2 500 nm)反射光谱，然后测定了试样表面光谱采集区域的灰分产率。使用一阶微分(FD)、二阶微分(SD)、连续统去除(CR)、标准正态变量变换(SNV)4种方法对13点Savitzky-Golay(SG)卷积去噪后的试样光谱反射率曲线进行了预处理，对其中50个煤岩试样的灰分产率与其预处理后光谱进行了相关性分析，得到最大相关系数为0.777，由连续统去除预处理方法获得，其所在波长点为1 698 nm，位于与煤岩主要有机成分有关的1 700 nm光谱带附近。取此50个试样最大相关系数波长点1 698 nm左右区间[1 693 nm,170 3 nm]共11个波长点处的连续统去除预处理光谱值，及其灰分产率、煤岩类型，建立了支持向量煤岩灰分回归(SVR)、支持向量煤岩分类(SVC)模型，2种原位煤岩感知识别模型对其余25个测试煤岩试样的预测精度分别为92%,96%，同时对单个样本识别总耗时均小于0.1 s，其中，支持向量煤岩灰分回归模型对此25个测试煤岩试样表面灰分产率的预测均方根误差(RMSE)达到了5%，决定系数达到088。

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煤炭学报

2019年第12期

1137

393
井下混合动力无轨胶轮车驱动系统模糊逻辑控制策略研究

作者(Author)：鲍久圣, 何小路, 葛世荣, 彭振, 陈超

摘要：目前，煤矿井下无轨胶轮车以防爆柴油机或蓄电池作为动力来源，存在着诸多技术不足和现实问题，例如,防爆柴油机驱动系统尾气污染严重、油耗高、工作效率低，防爆蓄电池驱动系统动力不足、续航能力较差等。混合动力是一种在乘用车领域已发展较为成熟的环保节能驱动技术，若能将其应用于井下无轨胶轮车，将能较好地解决这些问题。但是，目前对矿用车辆混合动力技术的研究整体尚处于起步阶段，尤其缺乏对井下混合动力驱动系统控制策略方面的专门研究。本文以无轨胶轮车混合动力驱动系统为研究对象，在充分考虑行驶工况、动力源工作特性和使用环境等因素的基础上，设计了一种适用于井下混合动力无轨胶轮车驱动系统的模糊逻辑控制策略;基于课题组前期已建立的井下无轨胶轮车CYC_JX循环工况，利用经过二次开发的ADVISOR软件构建Simulink仿真模块，对本文设计的模糊逻辑控制策略和目前广泛使用的电辅助控制策略进行了仿真与对比分析;进一步，基于LabVIEW软件设计测控系统，利用井下混合动力无轨胶轮车试验平台开展台架试验，对仿真结果进行了验证。结果表明，与电辅助控制策略相比，模糊逻辑控制策略下的防爆柴油机和电动机的大部分工作点效率较高，整车百公里燃油消耗降低了11.18%，尾气排放中HC含量值降低了20.83%，CO含量值降低了1.82%;仿真与试验结果的输出车速、防爆柴油机和电动机实际输出转矩、蓄电池SOC变化趋势相同，燃油经济性和尾气排放值的变化均处于理想范围内，验证了所设计控制策略的合理性;基于模糊逻辑控制策略的混合动力无轨胶轮车驱动系统能较好地依据工况信息、驾驶意图协调防爆柴油机和电动机之间的能量流动，其燃油经济性、动力性和尾气排放特性均优于电辅助控制策略。但是，本文设计的模糊逻辑控制策略还缺少对电动机工作效率的综合考虑，未来可以将其作为一个约束目标，进一步对模糊逻辑控制策略进行优化。

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煤炭学报

2019年第S1期

976

301
露天矿自卸汽车大坡度提升系统设计研究

作者(Author)：鲍久圣, 任强, 葛世荣, 魏聪, 陈超

摘要：设计了一种露天矿自卸汽车大坡度提升系统。明确了露天矿自卸汽车大坡度提升系统的总体方案,完成相关的参数计算与选型;设计了轮式台车与轨道系统、自动对中装置、限位定位装置与安全保障装置;构建了4绳摩擦式提升系统,利用ADAMS进行动力学仿真试验。结果显示,轮式台车在提升与下放过程中速度、加速度图符合前期设计构想,轮式台车横向振动位移小,钢丝绳最大张力符合钢丝绳力学性能,提升系统满足年产量设计要求。

煤炭技术

2019年第09期

275
建设一流矿业大学,引领煤炭工业发展

作者(Author)：葛世荣

摘要：介绍了中国矿业大学(北京)的历史沿革,分别介绍了新中国成立前40年、新中国成立后30年、改革开放后40年中国矿业大学(北京)的发展历程及取得的成就。提出了新时代未来30年中国矿业大学(北京)的奋斗目标:建设以高层次创新人才队伍为核心的高水平教师队伍、积极构建能源工业精英教育教学体系、围绕矿业和安全领域的重大核心科学问题产出一流成果、打造世界一流学科。

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中国煤炭

2019年第09期

538

413
煤矿机器人现状及发展方向

作者(Author)：葛世荣

摘要：2019年1月,国家煤矿安全监察局发布了《煤矿机器人重点研发目录》,基于此,详细分析了掘进类机器人、采煤类机器人、运输类机器人、安控类机器人和救援类机器人的具体实例以及发展方向。阐明研发和应用煤矿机器人的重要意义,认为机器人将开创智能采矿新时代;阐述了煤矿机器人研发应用现状与将来的发展方向,指出煤炭开采在机器人应用方面拥有较大的需求和市场,未来的煤矿生产将逐步趋于机器人化,最终实现煤矿井下无人智能化开采。

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中国煤炭

2019年第07期

1662

1669
煤岩界面的高光谱识别原理

作者(Author)：杨恩, 王世博, 葛世荣, 张昊

摘要：为研究以物性成分为辨识依据的煤岩高光谱识别技术，对来自我国不同煤矿生产线的煤岩试样在350~2 500 nm波段范围进行了反射光谱的采集。通过分析代表性样品的光谱反射率曲线，得出了煤岩的主要吸收谱带，发现了岩在2 200 nm附近表现为强吸收，而煤在此波长点附近吸收不明显，原因为岩中含Al-OH振动结构的矿物含量较高，而煤中此类矿物含量较低。以此2 200 nm附近煤岩吸收差异性为煤岩识别的基本原理，通过初步预处理和包络线去除预处理的方法，在全波段和2 150~2 250 nm吸收谷特征谱带，采用了4种识别算法模型，对训练集光谱数据进行训练，预测测试集光谱类型。测试集试样类型总体识别精度达到90%左右，且具有较好的一致性，识别速度达到毫秒级，实时性好，这些原理和识别方法为实际工程应用提供了参考。

煤炭学报

2018年第S2期

1027
典型煤系岩石的可见-近红外光谱特征研究

作者(Author)：杨恩, 王世博, 葛世荣

摘要：为研究基于可见-近红外光谱技术的煤岩识别方法，从山西、山东4个煤矿收集了页岩、砂岩、灰岩三大类11种典型煤系岩石，测定了其可见-近红外波段(400～2 450 nm)的反射光谱，分析了其矿物、元素组成对反射光谱特征的影响，获得了碳质物质含量对煤系页岩反射光谱曲线特征参数的影响规律。研究结果表明：① 绝大多数煤系岩石的反射光谱曲线在可见光波段(400～780 nm)和短波近红外波段(780～1 100 nm)呈现出随波长增加的多重吸收谷。在长波近红外波段(1 100～2 450 nm)，明显的吸收谷主要集中在1 400，1 900，2 200，2 350 nm波长，页岩、灰岩吸收谷的波长相对固定，而不同砂岩吸收谷的波长呈现出多种变化。② 除碳质物质含量较高的碳质页岩外，同一煤矿各类煤系岩石与煤的可见-近红外波段反射光谱吸收特征差异明显。③ 当煤系页岩中碳质物质含量增大时，可见-近红外波段反射光谱曲线的光谱斜率和各明显吸收谷深度均呈先快速减小后趋于平缓的特点。

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工矿自动化

2019年第03期

482

148