《煤炭科学技术》“机电与智能化”研究领域2022年最受关注文章TOP30

2022年,《煤炭科学技术》“机电与智能化”研究领域共刊登90余篇论文，涵盖矿山机械装备、矿山供电与通信、矿山装备智能化、智能感知与系统集成、煤矿机器人等方向。为了协助读者了解煤矿智能化领域内的研究热点和前沿问题，促进学术交流与合作,编辑部根据论文的下载、引用等指标，整理了30篇《煤炭科学技术》2022年“机电与智能化”栏目最受关注论文。

行业视野: 智能化
类别; 139个
关键词; 124位
专家; 30篇
论文; 13543IP
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煤矿井下无轨胶轮车无人驾驶技术研究与探索

作者(Author)：贺海涛, 廖志伟, 郭卫

摘要：煤矿井下无轨胶轮车作为煤矿井下辅助运输的重要组成部分。矿山开采智能化已经成为大势所趋，将自动驾驶技术与辅助运输装备相结合，大力探索辅助运输无轨胶轮车无人驾驶技术在煤矿井下的应用，对提升系统运输效率，降低运输成本，实现安全高效运输具有重要的实际意义。但煤矿无人驾驶技术研究与应用起步晚、难度大、要求高，依旧存在技术上和使用环境上的瓶颈。布尔台煤矿研究基于激光雷达、毫米波雷达、视频AI识别等多源信息融合技术的辅助运输无硅胶轮车无人驾驶系统，为煤矿井下无人驾驶应用做出重要探索，并指出针对煤矿井下对生产效率和安全性要求越来越高的现状，需要大胆探索和应用4D光场等新技术，突破当前存在制约井下无人驾驶技术推广应用的瓶颈。

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煤炭科学技术

2022年第S1期

137

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神东矿区煤炭智能化建设实践

作者(Author)：崔亚仲, 任艳艳, 白明亮

摘要：针对当前我国煤矿智能化建设存在的关键共性问题，分析现阶段应在生产控制、设备、数据等方面转变。在深入研究煤矿智能化建设技术架构、标准体系总体框架的基础上，加强统筹规划、顶层设计，统一架构、统一基础平台，建立智能化发展整体蓝图和框架理论。神东矿区煤炭在智能化建设的起步阶段提出智能化发展“0587”目标，积极推进基于数据中心智能一体化管控平台，实现生产执行、生产集中协同控制、安全集中监测管控；建成企业级5G专网，全力助推采掘系统智能化建设；建成行业内煤炭生产大数据仓库，实现智能决策；采煤掘进方面，重点推进智能综采工作面、智能掘进工作面建设，首创薄煤层、中厚偏薄煤层、厚煤层3类智能综采模式，对作业机器人和巡检机器人进行了研究攻关；选煤方面，推进数据驱动和人工智能决策的“黑灯工厂”智能选煤厂建设，大力推动了矿井智能化建设迈向新台阶。

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煤炭科学技术

2022年第S1期

114

137
带式输送机智能化关键技术现状与展望

作者(Author)：王海军, 王洪磊

摘要：带式输送机是煤炭主运输系统的关键装备，带式输送机的智能化是矿井煤炭安全高效运输的重要保障，对于提升煤矿安全水平、保障煤炭稳定供应具有重要意义。在新技术革命的推动下，带式输送机智能化领域处于加速发展阶段，信息系统平台、智能控制、测量感知等智能化关键技术不断取得进展，呈现多点突破、全面发展的态势，但相关技术在煤矿企业多为试验性应用，未得到普遍推广。综述了近年来带式输送机智能化关键技术的发展情况，分析了工程应用中存在的问题，指出了带式输送机智能化关键技术的发展趋势。首先，概括介绍带式输送机智能化的发展历程，重点阐述不同承载方式的带式输送机的技术特点及对智能化发展的技术要求；然后，以托辊式带式输送机为对象，分别介绍带式输送机节能运行技术、煤流量感知技术、健康状态监测技术和安全保障技术等智能化关键技术的研究现状，梳理了计算机视觉、大数据分析、智能控制与决策等技术在工程中的应用情况，对存在的问题及未来发展趋势进行讨论；最后，结合对国内外相关技术研究成果的分析，从智能化监测与控制研究的角度出发，指出了带式输送机变频节能控制、非接触式煤流智能感知、基于多源信息融合的透明输送和虚拟现实等智能化关键技术的研究方向。

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煤炭科学技术

2022年第12期

682

990
矿用F5G架构的智能化煤矿建设方案研究

作者(Author)：温良, 吴文臻, 李起伟

摘要：为进一步加快F5G技术在煤矿中的认知和应用普及，促进我国煤矿智能化发展，基于F5G新技术，针对矿用F5G全光工业网架构的PON网络大带宽、高可靠性、扁平化、易部署、易管理等优势特点，构建以物联网、云计算、大数据、人工智能、自动控制、移动互联、机器人为技术基础的智能化煤矿建设方案。论述了矿用 F5G工业光网功能、F5G+5G融合组网设备及架构，分析了矿用井下F5G+5G一张网应用优势特点；重点探讨了矿用F5G智能化建设方案的无源光网络满足煤矿井下防爆要求、无源网络自生长满足煤矿井下定期移动需求、应用场景的业务安全等3个方面的优势；研究了矿用F5G架构的智能化煤矿建设的4种典型应用场景：视频监控+边缘分析、远程控制网低延时实时传输、监测监控传输网、矿用5G+融合通信系统承载网，为F5G架构的智能化煤矿建设方案提供技术思路及方法。文中论述的矿井F5G网络建设特点、网络架构、应用场景、优势及生态等，为推动建设矿用F5G+智能化煤矿方案在煤矿井下的应用，有力促进煤炭工业的高质量发展；同时，煤矿F5G的深入推广应用，也需要全行业包括煤矿生产企业，集成商，网络设备供应商等的协力合作，构建创新、协同、开放、合作的煤矿F5G应用生态。

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煤炭科学技术

2022年第11期

213

412
矿井智能一体化管控平台设计及应用

作者(Author)：张晓霞, 陈思宇, 苏上海, 王海力

摘要：随着煤矿智能化建设进程的推进，制约行业发展的一些问题也逐渐凸显，例如“信息孤岛”现象尚未彻底解决，大量基础条件较差的矿井仍未打通子系统之间的数据流通壁垒，先进矿井的数据平台也主要停留在数据集成阶段，尚未实现数据的跨系统融合，无法实现业务协同；煤矿企业管理信息化水平相对于其他先进行业有较大差距，横向和纵向的管理模式仍较为落后，大多仍停留在传统的非信息化或半信息化模式，缺乏一体化、协同化的管理体系；共享平台缺失，重复开发了众多功能相对单一的同质化软件，无法实现优质软件的复用和技术积累的共享；设备通信接口不统一、数据协议标准不一致，系统集成难度大，协同控制水平低等问题。因此，建设矿井一体化管控平台，融合井上、井下各自动化子系统数据，实现统一监控、统一调度和统一决策已经成为了煤矿行业的迫切需求。参照国家及行业相关标准，明确了矿井一体化管控平台的内涵，并对照智能化煤矿的三级评价体系，结合智能化建设目标，分别梳理了初级、中级、高级矿井一体化管控平台的建设要求。并据此完成了矿井一体化管控平台的总体架构设计，确定了各个部分的功能划分和技术实现方式。随后具体阐述了矿井一体化管控平台应用的统一EIP协议、大数据融合平台、容器化平台、数据交换共享以及主数据管理等关键技术。最后介绍了系统平台在实际应用中的部署架构和协同方式，通过试运行系统验证了矿井智能一体化管控平台的数据融合能力和综合管控能力，该平台可以有效支撑煤矿的生产、安全、管理需求，加强纵向联动和横向协同，推进矿井的安全、高效、精细化运营，实现降本增效。

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煤炭科学技术

2022年第09期

505

1272
基于惯导/全站仪组合的掘进机自主定位定向方法

作者(Author)：马宏伟, 毛金根, 毛清华, 张旭辉, 刘博兴

摘要：针对目前煤矿井下掘进机定位定向不准确、自动化程度低等问题，提出了一种基于光纤惯导与数字全站仪组合的掘进机自主定位定向方法。通过分析光纤惯导与数字全站仪的组合定位定向原理，建立了光纤惯导和数字全站仪的误差模型和组合定位定向系统的状态方程和量测方程，运用卡尔曼滤波器对组合定位定向系统的状态量与量测量进行预测估计，并考虑数字全站仪的定位精度对融合效果的影响，得到掘进机自主定位定向的融合信息。搭建了掘进机定位定向试验平台，通过运用惯导与全站仪组合的自主定位定向方法对模拟在巷道中线行走的掘进机进行了定位定向试验。试验结果表明：根据数字全站仪定位精度确定量测噪声方差R时，组合定位定向精度最高，其中x轴方向定位最大误差为0.03 m，y轴方向定位最大误差为0.02 m,航向角、俯仰角和横滚角定向误差小于0.005°，能够满足煤矿井下掘进机定位定向技术要求，解决了光纤惯导姿态角累计误差和位置发散问题，实现了掘进机的精确自主定位定向，为煤矿井下掘进工作面的智能化发展奠定良好的基础。

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煤炭科学技术

2022年第08期

248

438
基于功能分析的带式输送机自动巡检机器人设计

作者(Author)：孟娜娜, 钟鹏程, 雷超, 江帆, 杨龙, 李柱江

摘要：带式输送机具有长距离连续运输等优点，成为运输煤炭等矿山物料的重要设备。在长时间连续运行过程中，带式输送机关键部件的性能退化会引发输送带打滑、跑偏和断带等故障，迫切需要对其工作状态进行实时监测。针对传统带式输送机自动巡检系统上下坡驱动打滑、平稳性差等问题，设计了一种基于轨道摩擦和齿轮齿条啮合混合驱动的自动巡检机器人。基于功能分析，设计了巡检机器人的总体方案，提出了水平运动时采用行走轮和轨道的摩擦式驱动和上下坡运动时采用齿轮齿条啮合驱动的两阶段驱动方式，增加了巡检机器人的爬坡能力，避免了传统巡检装置存在的上下坡打滑的不足。考虑到带式输送机恶劣的巡检工况，详细设计了巡检机器人的驱动系统和行走系统等机械结构，并采用Creo软件建立了巡检机器人的三维模型。针对巡检机器人的控制系统实现的功能，完成了巡检机器人的控制系统硬件选型和控制系统程序的流程图设计，并计算出巡检机器人的续航时间。采用ANSYS软件对底板和托架进行了有限元分析，完成了底板轻量化设计并对底板和托架的强度进行了校核分析。采用ADAMS软件对巡检机器人的运动过程进行了仿真分析，运动学仿真结果表明：巡检机器人能够顺利实现水平运动和上下坡运动的无干涉平稳切换。

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煤炭科学技术

2022年第08期

210

411
煤矿地质透明化典型应用场景及关键技术

作者(Author)：程建远, 王保利, 范涛, 王云宏, 蒋必辞

摘要：简要回顾了煤矿地质透明化的提出背景，诠释了煤矿地质透明化的技术内涵，辨析了地质透明化与可视化、透明地质与透明矿井等异同，重点阐述了煤矿地质透明化三大典型应用场景、实现路径和关键技术,其中超前钻孔地质透明化是利用开孔定向、钻孔测量、岩屑录井、钻孔成像和钻孔物探等技术与装备，以钻孔纵向钻探控制、径向物探扫描的方式，从而实现钻孔“线状”地质透明化；掘进巷道地质透明化是以长掘长探、随掘随探、反射槽波等关键技术为支撑,实现掘进巷道前方、侧帮一定范围的超前探测，达到巷道“束状”地质透明化的目的；回采工作面地质透明化是以随采地震、随采电法、微震监测等核心技术为支撑，将静态、动态、实时地质探测成果与采掘工程揭露信息相互融合,形成沿回采推进方向的采面“带状”地质透明化。随着“超前钻孔-掘进巷道-回采工作面”的递进透明,煤矿采掘地质条件将分时段、分区段、分层级趋于地质透明化。分析认为：地质可视化只是地质透明化的图形化显示，地质可视化并非地质透明化；透明矿井是透明地质的产物，透明地质是地质透明化的结果；煤矿地质透明化是静态与动态地质信息采集、地质信息与采掘工程信息互馈、三维地质模型构建、地质预测预报并与采掘工作面应用场景相互融合的时空动态实现过程。

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煤炭科学技术

2022年第07期

719

1330