“煤矿智能化建设关键技术”热文精选_中国煤炭行业知识服务平台

“煤矿智能化建设关键技术”热文精选

长期以来，科学前沿的重点领域和方向一直是科学家团体、科技规划部门、科技行业管理者、产业经济界等密切关注的问题。而对学术论文、学术关系等的计量分析，可以揭示学科发展趋势，展现重点领域和方向。为此《煤炭科学技术》编辑部从近3年来发表的百余篇“煤矿智能化建设关键技术”论文选出45篇具有前瞻性的论文，通过提炼研究创新点，助力领域科研工作者快速抓住领域研究热点。

行业视野: 智能化
类别; 189个
关键词; 181位
专家; 45篇
论文; 27232IP
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中国煤炭开采技术及装备50年发展与创新实践——纪念《煤炭科学技术》创刊50周年

作者(Author)：王国法, 杜毅博, 徐亚军, 任怀伟, 张德生, 庞义辉

摘要：回顾《煤炭科学技术》杂志推动和见证中国煤炭开采技术及装备50年发展与创新实践的发展概况，阐述从煤矿机械化到煤矿智能化的创新历程并重点分析采煤机装备技术研发支撑煤炭开发工艺变革，综述煤矿装备智能化迭代发展并提出煤矿装备智能化发展思路。煤炭开采技术历经炮采、普通机械化开采、综合机械化开采、智能化开采4次重大技术变革，实现了煤炭生产力的巨大进步。采煤机装备研发支撑煤炭开发工艺变革，液压支架支护理论、设计方法、支架架型结构和制造技术的创新支撑实现我国液压支架产品由低端到高端的突破；采煤机制造工艺、机型适应性和监控系统等短板技术攻坚取得重大进展，采高0.8～9.0 m全系列采煤机满足我国煤矿高效生产要求，智能化水平不断提升；大运量长运距工作面刮板输送机关键技术不断突破，450 m超长工作面大运量刮板输送机可靠运行，智能变频一体机传动代替传统CST等传动，节能近30%；大运量带式输送机永磁直驱、芳纶带和无基础带式输送机结构等技术创新具有节能、可靠和智能的显著优势；电液控制和无人化智能开采控制技术快速发展，国产化SAC型液压支架电液控制系统、SAM型工作面自动化系统和SAP型智能供液系统广泛应用；“掘锚一体机+锚运破+大跨距转载”掘锚一体机系统、悬臂式掘锚护一体机+临时支护系统和TBM全断面硬岩掘进系统，解决了采掘失衡难题；智能变频节能传动支撑矿山节能，采煤机装备全面国产化创新与智能制造能力快速提升，研发的30多种煤矿机器人在陕煤柠条塔煤矿集群应用，取得良好效果。煤矿智能化技术快速迭代发展，分析了煤矿数据流分类与关联，提出了煤矿智能化总体技术架构与“分级抽取-关联分析-虚实映射”的数据处理基础理论，综述了煤矿智能化系统耦合与迭代开发进展以及煤矿智能化技术标准体系建设进展，提出包括构建以“煤智云”为基础的数据价值生态，推进复杂条件智能开采工艺与装备及煤矿机器人集群研发，建设系统智能与人文智慧融合的煤矿智慧生态的煤矿智能化发展思路，为企业高质量发展指明了技术方向。

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煤炭科学技术

2023年第01期

2152

1061
多机械臂煤矸石智能分拣机器人关键共性技术研究

作者(Author)：马宏伟, 张烨, 王鹏, 魏小荣, 周文剑

摘要：依据我国煤矿智能绿色发展战略，深入分析了国内外智能拣矸系统的研究现状，指出研发适用于井下的多机械臂煤矸石智能分拣机器人是破解煤矸分拣难题的重要发展方向，凝练了直接影响和制约我国煤矸石智能分拣高质量发展的“煤矸石准确识别、精准跟踪和可靠抓取、多目标任务多机械臂协同分拣”三大关键共性技术难题，并给出了解决思路和方法。针对煤矿井下煤矸石被煤泥严重包裹识别难，提出了“X射线+视觉”煤矸石识别与匹配方法、基于点云数据的煤矸石抓取特征提取方法，实现目标矸石的快速识别和最优抓取特征提取；针对煤矸石形态各异、动态环境抓取难，提出了基于ORB+BEBLID特征的FLANN动态目标高效匹配方法、基于FDSST的动态目标精准跟踪方法、基于三环PID的机械臂同步跟踪轨迹规划方法，实现机械手对高速传输的动态矸石稳定抓取；针对煤矸石随机分布、障碍多、多机械臂任务分配难，提出了改进匈牙利算法的多机械臂动态空间协同分拣方法，确保系统收益的前提下实现多机械臂在动态空间中高效协同工作。现场工业性试验研究结果表明，针对三大关键共性技术所提出的方法能够有效破解煤矸石高效识别和抓取特征提取、机械臂动态目标同步跟踪稳定抓取、多机械臂高效协同分拣等难题，通过构建完整的多机械臂煤矸石智能分拣机器人系统，提高了煤矸石智能分拣系统的可靠性和分拣效率。

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煤炭科学技术

2023年第01期

406

456
矿井智能通风理论与技术研究进展

作者(Author)：周福宝, 辛海会, 魏连江, 时国庆, 夏同强

摘要：矿井智能通风是我国矿山智能化建设的安全保障。为实现矿井通风智能化，基于“平战结合”原则提出了井下通风人-机-环综合信息流智能感知与交互控制的理念。并从矿井智能通风理论及架构、矿井智能通风精准监测预警、矿井通风网络实时解算、矿井通风故障诊断与智能决策等4个方面论述了矿井智能通风系统平台架构，通风参数精准监测新型传感器研制与布置策略优化，通风参数信息流处理方法，风网解算方法，矿井气候与通风网络耦合解算，风网解算响应与控风决策，矿井通风故障源和故障原因诊断，智能通风灾变决策关键模型等基础理论与核心技术研究进展；同时提出了全断面风量直测新方法，消除井巷断面风速分布不均导致的点风速测风误差；发展了热湿耦合的风阻自适应调节风网实时解算模型，提高了风网实时解算精度与智能通风日常运行的稳定性；建立了基于全尺寸灾变试验数据的场-区-网耦合数值解算方法，构建了煤与瓦斯突出、火灾与瓦斯爆炸的灾变演化模型，突破了矿井智能通风系统的灾变自主决策与控制的方法瓶颈；结合矿井智能通风实施案例，详细阐述了矿井智能通风在精准测风、通风设施与装备联动控制、智能防火防尘等方面的现场实施与运行过程，指出了矿井智能通风建设存在的问题与发展趋势。

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煤炭科学技术

2023年第01期

586

719
煤矿安全生产视频AI识别关键技术研究综述

作者(Author)：程德强, 钱建生, 郭星歌, 寇旗旗, 徐飞翔, 顾军, 高亚超, 赵金升

摘要：煤矿安全生产视频分析与识别技术是保障我国煤矿智能化建设和煤炭工业高质量发展的核心技术支撑。为及时对煤矿井下安全隐患进行实时监测和预警，视频AI（Artificial Intelligence，人工智能）识别关键技术已经成为煤矿安全生产领域的研究热点。阐述了我国煤矿智能化建设过程中安全监测与监控的发展现状，分析了当前矿井视频监控与安全隐患识别预警存在的效率低、响应慢、效果差等问题，结合计算机视觉、边缘计算、大数据处理、云服务、智能终端等先进技术手段、进行了煤矿安全生产视频AI 识别的顶层设计，提出了煤矿“人−机−环”全域视频AI 感知的“云−边−端”协同计算系统架构，构建了视频识别端节点传感器、边缘计算设备、视频识别场景云服务应用体系，明确了智能识别与预警联动控制响应机制，打通了“云−边−端”信息交互感知与联动控制数据链，实现了数据共享联动和预警协同。同时，围绕矿山“人−机−环”全域AI 视觉信息智能感知和全息泛化景象平台的构建，梳理了矿井安全隐患视觉感知及识别预警的技术处理流程，归纳了AI 识别过程中的各类预处理−增强−重建−检测−识别方法的优点和缺点，明确了煤矿安全生产视频AI 识别关键技术发展的主流方向和趋势。其次，结合王家岭煤矿、鲍店煤矿等代表性矿井的应用案例，示范展示了煤矿安全生产过程中实际典型应用场景等方面的最新进展和应用效果。最后，针对煤矿安全生产视频AI 识别关键技术的特点，总结了现有煤矿安全生产视频AI 识别系统存在技术理论薄弱、智能终端规格不一且应用场景混乱、数据兼容性及联动闭环能力较差、数据库安全性较弱、评价机制不统一、应用标准不完善等问题，指明了未来的发展方向是加强对视频AI 识别关键技术及理论的研究，建立健全智能终端硬件规格及适用体系，构建标准统一、机制完善、实时互联、动态预测、协同控制、安全可靠的煤矿信息多维度主动感知新模式和工业互联网应用平台，逐步形成全矿井全息泛化的高精度智能感知场，实现对井下“人−机−环”全域视频信息的精准感知和危险源协同管控。

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煤炭科学技术

2023年第02期

316

640
煤矿智能地质保障系统研究进展与展望

作者(Author)：李梅, 毛善君, 赵明军

摘要：煤矿地质保障系统是智能化煤矿建设和生产的重要内容，地质透明化是智能地质保障的努力方向。首先从地质勘探设备、地质建模软件、地质数据处理、智能工作面装备等多方面回顾了国内外煤矿地质信息技术发展；然后重点分析了我国智能地质保障系统的技术进展，包括隐蔽致灾地质因素探测技术、地测数据动态获取与地质灾害监测技术、多源数据融合与地质大数据技术、煤矿GIS“一张图”与地质云技术、透明化地质建模与可视化技术、地质保障智能分析技术等。在此基础上，对我国智能地质保障系统建设中的难点问题进行了分析，指出煤岩层识别、地震智能解释和点云三维重建等动态地质测量数据获取技术尚未取得突破性进展，各类地质软件在数据开放性上存在不足，数据格式不能兼容和统一，多源地测数据共享与融合处理能力有待提高，基于大数据和人工智能技术开展地质预测预报和地质隐患防控还需要深入研究。最后探讨了煤矿智能地质保障系统的发展方向，认为地球物理探测装备与基于深度学习的智能解释、全要素多尺度动态地质模型及数值模拟、隐蔽致灾因素智能分析与预测、基于地质模型的矿山动态生产规划等四大方向将在智能矿山建设中发挥重要作用。综上所述，本研究能为矿山智能化地质保障系统建设和采掘应用提供有益的参考。

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煤炭科学技术

2023年第02期

1246

364
激光煤流量测量中光斑条纹过饱和问题研究

作者(Author)：胡而已, 张耀

摘要：为解决煤流量三维扫描过程中亮度过饱和激光条纹中心线提取精度的问题，提出了一种对应的中心线提取算法。根据斜射式激光三角法测量原理，搭建了视觉测量系统平台，获取亮度过饱和的煤堆表面激光条纹数字图像并进行预处理。探究激光光强的分布规律，深度剖析激光光条亮度产生过饱和的原因。在分析传统结构光中心线提取方法不适用于本研究的基础之上，针对部分过饱和提出了基于高斯曲线拟合法的中心点提取算法，而针对全部过饱和则提出了一种基于邻域块思想的中心点提取算法。最后确定以激光条纹截面上过饱和采样点数量作为判别依据的中心线提取策略，得到亚像素级坐标精度的条纹中心线。通过设置与灰度重心法、曲线拟合法的对照模拟试验，发现该算法绝对偏差均值更小，提取精度要优于传统算法。最终在煤堆激光条纹图像上开展了试验验证，表明该算法在实际工作环境下抗噪声干扰性能力更强，减少了亮度过饱和现象给煤堆表面激光条纹中心线提取所带来的影响。

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煤炭科学技术

2023年第02期

184

171
煤矿掘进装备光纤惯导多源异构噪声降噪方法研究

作者(Author)：毛清华, 安炎基, 马宏伟, 张飞

摘要：煤矿掘进装备光纤惯导在井下掘进工作面易受振动与电磁等多源异构噪声干扰，导致掘进装备位姿检测准确性降低。因此，为消除噪声干扰对组合惯导定位检测影响，提出了一种改进经验模态分解(EMD) 的光纤惯导多源异构噪声降噪方法。首先，根据井下掘进工作面环境噪声特性，分析多源异构噪声构成。然后，利用改进的EMD 降噪方法对光纤惯导多源异构噪声进行降噪，该方法通过计算连续均方误差(CMSE) 自适应筛选出有效本征模态函数(IMF)，并通过设定阈值函数对各层有效IMF 分量进行优化，重构优化后的有效IMF 分量，从而获得降噪后的信号。为验证改进EMD 方法的降噪效果，运用小波降噪方法、变分模态分解(VMD) 降噪方法和改进EMD 降噪方法进行了降噪对比试验，结果表明：改进EMD 降噪方法降噪效果优于小波降噪和VMD 降噪方法。为验证改进EMD 方法对掘进装备位姿检测准确性的提升效果，对降噪前以及利用3 种降噪方法降噪后的光纤惯导与位移传感器组合定位结果进行对比分析，结果表明：改进EMD 方法对光纤惯导信号降噪后组合定位的位姿误差最小，且相较于降噪前大幅降低，与降噪前相比，俯仰角误差从0.113 1°下降到0.028 6°，横滚角误差从0.010 1°下降到0.003 8°，航向角误差从2.705 1°下降到0.027 2°，北向位置误差从36.887 2 m 下降到0.082 2 m，东向位置误差从0.499 0 m 下降到0.016 1 m，天向位置误差从0.914 1 m 下降到0.014 3 m。提出的改进EMD 降噪方法能够有效地滤除煤矿掘进装备光纤捷联惯导信号的多源异构噪声，为煤矿掘进装备精确定位奠定了良好基础。

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煤炭科学技术

2023年第02期

236

151
煤矿局部通风机风量智能控制系统研究及应用

作者(Author)：李团结, 黄维明, 潘伟华, 党利鹏, 诸德云, 郭文芳, 李博

摘要：矿用局部通风机切换过程中容易出现短暂的停风,从而引起瓦斯浓度超限的安全生产问题。为了避免通风机切换引起风量暂停现象的发生,根据恒定风量切换原理,研究了局部通风机恒定风量智能切换控制系统,利用恒定风量反馈模糊调节控制原理,开发了新型矿用局部通风机智能远程控制系统和 ZFJ1140 型局部通风机智能监控装置,实现了通风机切换过程中风量恒定和通风机运行参数的远程、实时地监控。在通风机风筒上进气处、测进气处、集流器进气通道和出气通道 4 个地方开展了空气动力性能测试表明,通风机的空气动力性能较好,通风机全压效率在 82.5%~85.0% 内波动。在陕煤黄陵矿业集团一号煤矿 1010 辅运巷道应用表明,ZFJ1140 型局部通风机在风量切换期间巷道风量变化控制在 8.89% 以内。与传统局部通风机切换方式相比,智能局部通风机的恒定风量切换功能有力保证了风量切换过程的巷道瓦斯浓度维持在安全范围。

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煤炭科学技术

2023年第04期

322

180