“煤矿智能采掘装备技术与应用”专题_中国煤炭行业知识服务平台

“煤矿智能采掘装备技术与应用”专题

来源：工矿自动化

【编者按】煤矿采掘装备智能化是实现煤炭安全高效开采的技术保障。国家发展改革委、国家能源局、应急管理部等八部委联合印发的《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》指出，重点突破智能快速掘进、复杂条件智能综采等技术与装备，对于冲击地压、煤与瓦斯突出等灾害严重的矿井优先开展智能化采掘（剥）的机器人替代。近年来，我国煤矿智能采掘装备在定位导航、智能感知、智能采掘工作面示范等关键技术和工程应用方面取得了一批先进成果，为实现煤矿采掘工作面少人化与安全高效作业提供了支撑。为进一步交流共享科研成果，探讨智能采掘装备在数字孪生、智能运维、智能决策等技术发展方向和难题，加快推动煤矿采掘作业智能化发展，保障矿山安全高效生产，《工矿自动化》编辑部特邀中国工程院葛世荣院士担任客座主编，中国矿业大学王世博教授担任客座副主编，于 2022 年第 7 期组织出版“煤矿智能采掘装备技术与应用”专题。在专题刊出之际，衷心感谢各位专家学者的大力支持！

行业视野: 智能化
类别; 65个
关键词; 42位
专家; 10篇
论文; 2396IP
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基于激光靶向跟踪的悬臂式掘进机位姿测量系统研究

作者(Author)：薛光辉, 李圆, 张云飞

摘要：掘进机位姿准确快速测量是煤矿巷道智能掘进的前提和基础。目前悬臂式掘进机位姿测量存在非绝对位姿测量、测量精度低、布置复杂或仅能测量少数位姿参数等问题，无法满足智能掘进需要。针对上述问题，在基于激光靶向跟踪的悬臂式掘进机位姿测量方法的基础上，设计了一种基于激光靶向跟踪的悬臂式掘进机位姿测量系统。该系统由激光跟踪装置和激光标靶组成，激光跟踪装置安装在巷道后方，发射激光到安装在悬臂式掘进机机身上的激光标靶上并跟踪激光标靶移动，通过求解激光跟踪装置、激光标靶、掘进机和巷道等坐标系间的转换矩阵即可测得掘进方向位置、偏距、高度、偏向角、俯仰角和翻滚角6个绝对位姿参数，实现了悬臂式掘进机在巷道大地坐标系中绝对位姿的全参数实时测量。分析了该系统的误差影响因素，仿真得到了其误差分布规律：随着掘进距离增加，掘进机姿态测量误差在一定范围内变化，偏距和高度测量误差呈线性增加趋势；在5～80 m测量范围内，掘进机偏向角、俯仰角和翻滚角测量误差分别小于1.4,1,0.03°，掘进方向位置测量误差小于5 mm，偏距和高度测量误差均小于20 mm。利用履带式机器人底盘搭建了位姿测量实验系统，开展了其在模拟巷道中的位姿测量实验，结果表明，掘进方向位置、偏距和高度测量误差均小于5 mm，偏向角测量误差小于1°，俯仰角测量误差小于0.6°，翻滚角测量误差可忽略不计，与仿真结果一致，证明了该系统的可靠性。

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工矿自动化

2022年第07期

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数字孪生-应对智能化综采工作面技术挑战

作者(Author)：葛世荣, 王世博, 管增伦, 王雪松, 安文龙, 吕渊博, 陈书航

摘要：基于智能化综采工作面目标任务-自主完成综采工作面可靠割煤、保持工作面几何关系、顶板可靠支护，提出了综采工作面智能控制关键技术，包括采煤机定位技术、工作面可视化技术、液压支架电液控制技术（装置）、工作面通信技术、综采装备协同控制技术、采煤机自动调高技术、工作面自动调直技术和工作面围岩支护控制技术（其中前3种技术属于智能化综采工作面的感知与执行层，工作面通信技术是智能化综采工作面的传输层，后4种技术属于智能化综采工作面的决策层）。指出智能化综采工作面面临的挑战为决策层的自主决策能力不能适应复杂多变的工况、感知与执行层不能支撑决策层的信息需求和决策指令的可靠执行。针对上述挑战问题，采用基于仿真的数字孪生建模方法，提出了综采工作面数字孪生系统架构。综采工作面数字孪生系统虚拟实体包括机理模型和行为模型，利用综采装备机理模型可获得综采装备物理系统的不可测数据，行为模型可为综采工作面智能控制系统提供反映物理装备运行状态的全息信息，解决决策层数据信息匮乏问题；综采装备机理模型与其控制系统组合的离线运行模式形成综采工作面硬件在环仿真系统，为基于工艺规则的智能控制算法提供测试平台；综采装备机理模型、行为模型与其控制系统组合的离线运行模式形成综采工作面计算实验系统，为综采工作面智能控制系统真正的自主决策复杂算法开发提供测试平台。

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工矿自动化

2022年第07期

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