《工矿自动化》创刊50 周年纪念专刊_中国煤炭行业知识服务平台

《工矿自动化》创刊50 周年纪念专刊

来源：工矿自动化

《工矿自动化》自创刊以来，在不同的历史阶段都在根植本土与融汇世界的碰撞中不断探索前行，见证了50年来煤炭行业从机械化到自动化和智能化的发展历程，推进了科技成果的有效传播。50年来，《工矿自动化》薪火相传，承上启下，奋发有为，期刊影响力持续提升。站在又一个继往开来的时间节点，《工矿自动化》在建设中国特色一流期刊过程中，将凝心聚力，勇毅前行，让中国煤矿智能化走向世界。

行业视野: 智能化
类别; 254个
关键词; 180位
专家; 40篇
论文; 5075IP
点击量; 3485次
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矿用三元乙丙橡胶高压电缆绝缘老化机理及状态评估技术研究进展

作者(Author)：雷志鹏, 姜宛廷, 门汝佳, 张建花, 李媛媛, 何庆辉, 李蔚

摘要：绝缘被认为是电气设备中最薄弱的环节。煤矿特殊工况和电、热、机械应力等老化因子的共同作用，使矿用高压电缆的三元乙丙橡胶（EPDM）绝缘老化机理判定与状态评估存在很大的难度。针对煤矿用高压移动软电缆的EPDM绝缘，介绍了EPDM的基本性能和经受的老化因子类型。基于多老化因子作用下EPDM的理化性能、机械性能、电性能，分析了EPDM老化机理。综述了绝缘电阻、局部放电、介质损耗因数和温度等矿用高压电缆绝缘在线监测方法的基本原理和存在的问题。总结了矿用高压电缆绝缘状态评估方法研究现状，介绍了基于改进雷达图的多参量和基于介质损耗的单参量矿用高压电缆绝缘状态评估方法。为应对煤矿智能化发展，一方面矿用电气设备智能化需要在智能感知、智能控制方面开展研究，弥补状态感知环节和状态评估特征量缺失的问题；另一方面需要研究轻量化模型或算法，降低设备旁智能终端的计算复杂性、参数量和分析耗时，提高状态评估技术的可实施性，为实现智能分析和智能决策奠定基础。

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工矿自动化

2023年第09期

103

63
超宽带雷达生命探测技术研究

作者(Author)：赵尤信, 姚海飞, 李佳慧, 彭然, 李璕

摘要：超宽带（UWB）雷达生命探测技术具有功耗低、穿透性好、保密性高等优点，有利于提高灾后受困人员的生存率。系统总结了UWB雷达生命探测技术的国内外研究进展及现状。根据发射信号形式不同，将UWB雷达生命探测技术分为连续波雷达生命探测技术和脉冲波雷达生命探测技术，分别介绍了2种探测技术的原理与应用优势。基于连续波雷达生命探测技术和脉冲波雷达生命探测技术的各自特点，从探测信号发射、回波信号预处理、生命信号提取与分析3个角度，分析了UWB雷达生命探测关键技术，总结了3种关键技术的研究现状。对UWB雷达生命探测技术的研究进行展望：突破生命探测仪收发机硬件性能，提升发射信号带宽，优化射频功率放大技术，以增大穿墙探测距离；综合利用多种特征提取方法和智能模式分类方法，以及人工智能、大数据、云计算等新一代信息技术，提高目标识别的精确度；研制基于多输入多输出雷达的人体目标辨识与定位装备和高精度分布式组网全极化UWB雷达生命探测仪，提升探测结果维度。

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2023年第09期

100

109
基于LSTM-Adam的刮板输送机链传动系统故障预警方法

作者(Author)：李博, 郭星燃, 李娟莉, 王学文, 夏蕊

摘要：刮板输送机链传动系统由于承受复杂载荷作用导致故障频发，然而传统的故障诊断需要大量的先验知识和主观干预，对技术人员要求高。为实现刮板输送机链传动系统故障预警的自主性、准确性与高效性，利用深度学习强大的数据挖掘能力，提出了基于LSTM-Adam的刮板输送机链传动系统故障预警方法。首先，基于组态技术搭建刮板输送机工况监测系统，采集减速器输出轴转矩及转速、中部槽中板压力、刮板竖直方向振动加速度及刮板链运行方向应变等刮板输送机实时运行数据，并对数据进行清洗和min-max归一化处理，为故障预警提供数据支撑；然后，基于LSTM搭建预测模型，并采用Adam优化算法对其进行训练和优化，得到最优LSTM-Adam预测模型；最后，将刮板输送机实时运行数据导入LSTM-Adam预测模型，得到刮板输送机运行参数预测值，使用滑动加权平均法计算预测值与真实值之间的残差，并将正常运行工况下同类数据的最大残差作为预警阈值，当残差超过预警阈值时进行预警。试验结果表明：LSTM-Adam预测模型能够准确预测出刮板链应变数据的变化趋势，并对卡链与断链故障准确做出预警。

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52
基于GJO-MLP的露天矿边坡变形预测模型

作者(Author)：刘光伟, 郭直清, 刘威

摘要：露天矿边坡变形受地质结构、水文地质条件、采矿活动等多种因素影响，使得预测模型复杂，难以准确地捕捉所有影响因素。目前，大量的监测设备部署在露天矿边坡周围，用于实时记录露天矿边坡位移数据，这些数据具有高维度、时序关联性以及非线性等特性。如果在未知其他条件而只有数据的情况下，使用传统的边坡稳定性分析方法无法有效进行边坡变形预测，而采用仅基于数据的模型对露天矿边坡位移数据进行预测对边坡稳定性的事前分析十分必要。针对上述问题，提出了一种基于金豺优化多层感知机（GJO-MLP）的露天矿边坡变形预测模型。GJO中各智能体间相互独立，可以通过并行计算加速优化MLP的训练过程；GJO能够结合MLP的非线性建模和特征提取能力，使得优化后的MLP在处理复杂问题时更具优势。为检验GJO-MLP的可行性和有效性，将GJO-MLP分别与基于蚁群算法优化的MLP(ACO-MLP）、基于引力搜索算法优化的MLP(GSA-MLP)及基于蜻蜓优化算法优化的MLP(DE-MLP)进行对比分析，在4个分类数据集和2个函数的仿真实验结果表明：在相同实验条件下，相较于其他3种算法，GJO-MLP表现出更好的寻优性能。将基于GJO-MLP的边坡变形预测模型应用于宝日希勒露天矿边坡变形预测和花坪子边坡变形预测中，结果表明：在相同条件下，相较于其他3种算法，基于GJO-MLP的边坡变形预测模型在对边坡变形数据进行预测时不仅表现出更好的预测求解性能，而且还具有更好的可行性和鲁棒性。

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103
新一代信息技术赋能煤矿装备数智化转型升级

作者(Author)：金智新, 闫志蕊, 王宏伟, 李正龙, 史凌凯

摘要：当前，煤矿智能化建设正处于初级向中高级智能化过渡探索期，现有智能装备自主创新能力尚需加强，核心技术“卡脖子”，井下复杂赋存条件下可靠性问题突出，如何利用新一代信息技术，纵深推动煤矿装备数智化转型升级，以数字化、智能化推动煤炭安全高效绿色开采具有重要意义。回顾了我国煤炭开采技术与装备智能化发展的演进过程，分析了煤炭开采各阶段的生产特征，认为煤矿智能化彻底改变了煤炭生产方式，生产要素以智能装备、智能化系统和复合型技术人才为主，从本质上提升了煤矿安全高效生产水平，助推煤矿实现减人增安提效。其中智能煤矿装备是煤矿智能化的核心要素，面对未来煤矿装备数智化转型发展的需求，探索了新一代信息技术与煤矿装备融合发展的路径，即以装备为智能化载体，通过新一代信息技术赋予装备智能感知与分析、智能判断与推理、智能决策与控制、智能诊断与学习的类人化智能化能力，并构建了物联网、5G、大数据、云计算、人工智能技术赋能煤矿装备智能感知、智能传输、智能分析、智能计算和智能决策的系统架构。深入分析了煤矿装备数智化发展过程中存在的理论、技术和人才难题，提出了煤矿装备数智化发展的建议：夯实基础是第一要务，须构建煤矿装备智能化顶层设计理论体系，加强关键核心技术攻关，加快新型基础设施建设，夯实煤矿智能化发展根基；煤矿装备智能化技术与煤矿特殊应用场景协同耦合发展，贴近煤矿井下现场需求，形成煤矿专用场景智能化技术，探索装备数智融合创新模式；智能技术与绿色开采技术相互融合促进，打造数字化、智能化、绿色化装备，开发煤炭智能高效低碳开采新模式，促进煤炭生产节能降耗；建立健全煤矿智能化人才培养体系，培养多学科交叉复合型人才，为煤矿智能化建设增强人才储备力量。

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2023年第06期

126

106
煤矿井下空气质量革命技术现状与展望

作者(Author)：袁亮, 薛生, 郑晓亮, 江丙友

摘要：我国煤矿安全高效开采技术处于世界领先水平，但以粉尘为主的毒害物质、高温、高湿、噪声等多种职业危害因素诱发的职业疾病长期困扰煤矿从业人员，目前职业病危害已超过安全事故对职工的伤害，严重制约行业未来发展。提出了井下空气质量革命理念，全面总结了井下控降尘技术（包括煤层注水减尘技术、喷雾降尘技术、通风排尘技术、化学试剂抑尘技术、井下空气质量革命控降尘体系）、燃油车辆尾气治理、井下空气质量监测预警系统的现状。为进一步推进井下空气质量革命理论与技术突破，立足于“分源−分区−分级−分策”的粉尘高效治理理念，寻求建立多源多相多场粉尘协同降尘与综合治理的理论体系；指明了采掘区域粉尘高效智能防控技术及装备、矿井粉尘环境多参量同步智能监测技术及装备等关键技术装备的发展方向；指出必须充分融合理工医管学科建立煤矿粉尘防控多主体协同体系，为井下空气质量革命由目前的起步阶段向中高级阶段发展奠定理论与技术基础，分步实现煤矿从业人员生命全周期职业健康的目标，最终做到煤矿职业病少发病或零发病，助力健康中国战略。

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2023年第06期

125

104
矿井人员位置监测技术

作者(Author)：孙继平

摘要：分析了超声波、激光、视频、惯导、计步器、无线电等矿井测距和定位技术，其中，无线电测距和定位具有定位距离远、定位误差较小、不受光照影响、受粉尘影响小、便于身份识别、系统成本较低等优点，宜用于矿井人员定位和矿井人员精确定位。分析了UWB，ZigBee，RFID，5G，WiFi6等无线电测距和定位技术：矿用UWB具有定位距离较远、定位误差最小、成本较低等优点，宜用于矿井人员精确定位系统；矿用ZigBee具有定位距离远、定位误差较小、成本较低等优点，宜用于矿井人员定位系统等；矿用RFID具有系统成本最低等优点，宜用于煤矿井下作业人员管理系统等；矿井5G和WiFi6定位精度低于UWB，系统成本高于ZigBee，不宜用于矿井人员定位和矿井人员精确定位系统。分析了接收的信号强度指示（RSSI）、到达时间（TOA）、到达时间差（TDOA）、双程测距（TWR）、对称双边双程测距（SDS−TWR）、到达角度（AOA）等矿井人员定位算法：RSSI定位法定位误差大，难以满足矿井人员定位和矿井人员精确定位的需求；TOA定位法要求定位卡和分站时钟计时精确并同步，定位卡和定位分站成本高，不宜用于矿井人员定位和矿井人员精确定位；TDOA定位法不要求定位卡与定位分站时钟同步，对定位卡时钟精度要求低，定位卡成本低，但要求定位分站时钟计时精确，定位分站之间时钟同步，定位分站成本高，可用于矿井人员定位和矿井人员精确定位；TWR定位法和SDS−TWR定位法既不需要定位分站与定位卡时钟同步，也不需要定位分站之间时钟同步，更不需要定位卡之间时钟同步，降低了定位卡和定位分站复杂度和成本，宜用于矿井人员定位和矿井人员精确定位；AOA定位法系统复杂、成本高，远距离定位误差大，有定位死角，只能用于直线无障碍定位，定位天线和定位精度受机械振动等影响大，不宜独立用于矿井人员定位和矿井人员精确定位，但可与其他矿井定位方法联合使用。

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工矿自动化

2023年第06期

123

80
矿井密闭全生命周期安全风险监测预警

作者(Author)：周福宝, 时国庆, 王雁鸣, 魏连江, 辛海会

摘要：矿井密闭是分隔生产系统与废弃系统的关键设施，做好全生命周期风险管控对保障安全生产意义重大。基于矿井密闭综合管控技术现状，从静态属性信息管理与动态信息监控2个方面剖析了现有密闭管理模式的不足。提出了密闭全生命周期智能管控的理念，指明基于物联网（IoT）+人工智能（AI）+云平台（CP）的大数据策略与集成云边端架构的密闭安全风险监测预警总体建设路径。应用IoT平台接入密闭单元的数字化监测与联动控制设备，实现密闭全生命周期管控透明化；以密闭信息演化征兆及边缘高效计算为核心，部署移动端、边缘计算机等现场终端，适配密闭服役状态的在线预测与超前预警；在智慧云端，以多源融合信息与数字孪生模型为核心，实时迭代重构分布式矿井密闭的虚拟现实场景及其全生命周期演化特征。分析了密闭环境演化信息的物理−数字驱动模式、密闭感知信息的多源异构数据融合模型、密闭异常边缘检测与分级智能预警、密闭全生命周期应急智能决策与协同防控等关键理论与模型构建方法。设计了基于IoT的密闭全生命周期安全风险监测预警系统的物理与功能架构，研制了现场嵌入式密闭多参数一体化监测传感器及配套的智能化主机，提出了密闭风险的早期感知与监测预警方法，以期实现数字赋能，切实推进智慧矿山建设。

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工矿自动化

2023年第06期

130

65