2023封面文章（《工矿自动化》）_中国煤炭行业知识服务平台

2023封面文章（《工矿自动化》）

来源：工矿自动化

《工矿自动化》(原名《煤矿自动化》)，月刊，创刊于1978年，是由中国煤炭科工集团有限公司主管、中煤科工集团常州研究院有限公司主办的面向国内外发行的报道煤矿自动化、信息化、智能化技术的专业性技术期刊。《工矿自动化》为中文核心期刊、中国科技核心期刊、RCCSE中国核心学术期刊(A)，是中国煤炭学会煤矿自动化专业委员会、中国煤炭工业技术委员会信息与自动化专家委员会及电气专家委员会学术交流的会刊。

行业视野: 封面文章
类别; 34个
关键词; 23位
专家; 5篇
论文; 1116IP
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智能工作面液压支架电液控制系统端头控制器设计

作者(Author)：张晓海, 田慕琴, 张敏龙, 宋建成, 许春雨, 聂鸿霖, 杨永锴

摘要：随着无人值守智能化综采工作面建设的不断推进，对液压支架电液控制系统的自动化控制功能提出了更高的技术要求。基于目前国内开发的电液控制技术在满足智能化生产技术要求方面，存在通信速率低、响应不及时和可靠性差等问题，开发了一种基于32位处理器的液压支架电液控制系统端头控制器，设计了基于工业以太网和CAN总线的端头控制器通信架构。根据无人值守智能化综采工作面具有智能感知、智能决策和自动控制的技术要求，在端头控制器中设计了参数巡检、参数修改、在线升级和跟机自动控制功能。为了应对智能化综采工作面对液压支架电液控制系统数据标准化、规范化的要求，端头控制器可以对液压支架电液控制系统产生的数据按照基于位号的数据编码标准进行编码。通过综采工作面“三机”实验平台进行实验，结果表明：端头控制器从发出巡检指令到接收到实验平台27台支架控制器的数据，整个过程用时1.8 s，比使用RS485通信实现参数巡检快1.5 s；端头控制器发送的升级程序大小为38 KiB，传输时间为1.2 s。经过测试，综采工作面所有支架控制器从接收升级命令到一起升级成功用时为4~6 s，达到了预期目标；端头控制器可以根据采煤机位置控制相应液压支架做出正确动作，且能够满足实时性要求。

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工矿自动化

2023年第08期

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基于双目结构光视觉的煤流量测量研究

作者(Author)：张俊升, 王洪磊, 李佳城

摘要：在常规的双目视觉系统中，常用的加速稳健特征和尺度不变特征转换匹配算法对图像质量要求高，针对煤炭这种颜色纹理比较单一的场景应用时容易失效，且需要消耗大量的计算资源，难以保证实时性；激光雷达在进行煤流量测量时，有效视场范围较小，对应的测量点数较少，扫描频率也较低，在带式输送机运行速度较快时，精度会大幅降低。针对上述问题，提出一种基于双目结构光视觉的煤流量测量方法，将线结构光引入双目视觉系统，利用线结构光的约束，将图像特征点匹配简化成左右2幅图像行之间的匹配。在保证双目系统相机光轴平行度的基础上，采用对应行匹配计算三维坐标点，提高采样频率和分辨率，进而提高煤流量测量精度，降低测量系统对光照和环境的依赖。点云获取：利用线结构光凸显煤料截面曲线，提取煤料截面中心线的图像坐标，利用双目相机获取左右煤料截面线结构光图像，建立双目结构光三维重建模型，左右图像中心线坐标构成匹配点对参与计算煤料截面三维坐标，实现点云的实时获取。煤流量计算：利用空载胶带截面点云和负载胶带截面点云，结合获取煤料点云，利用微元法对煤料三维点云进行采样，分别利用均匀网格化法和三角网格化法求取单位时间内的煤料体积，实现带式输送机煤流量测量。实验结果表明，利用均匀网格化法检测煤料体积平均相对误差为6.758%，利用三角网格化法检测煤料体积平均相对误差为2.791%，三角网格化法测量精度高于均匀网格化法。工业性试验结果表明，基于双目结构光视觉的煤流量测量方法与电子胶带秤相比，绝对误差最大值为87.855 t/h，绝对误差平均值为25.902 t/h，相对误差最大值为2.876%，平均相对误差为0.847%，满足煤矿非接触式煤流量测量使用要求。

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工矿自动化

2023年第07期

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煤炭工业互联网技术研究综述

作者(Author)：杨军, 张超, 杨恢凡, 郭一楠

摘要：煤炭工业互联网是加速煤炭领域高质量发展的重要引擎，可有效驱动能源领域设备智能化、产业数字化。给出了煤炭工业互联网体系架构，从感知层、传输层、赋能平台、工业APP、信息安全5个方面分析了煤炭工业互联网技术研究现状和发展方向。感知层在实现超低功耗、精准感知、高可靠性、能量自动捕获等方面取得进步，但仍存在感知手段单一、易受环境因素影响等问题，目前还无法充分满足矿井泛在感知需求，可从新型传感器研发、低功耗和能量收集技术、抗电磁干扰技术、智能感知技术等方面进一步提高感知层智能化水平。传输层现有的以太网、4G、WiFi等技术无法满足智慧矿山高可靠、高带宽、低延迟的传输要求，5G技术可满足全矿井泛在感知需求，但在井下应用中仍存在最大射频功率受限、无法可靠应对井下应急场景等问题，因此目前井下还不能完全使用5G替代传统通信网络。赋能平台是煤炭工业互联网推动智能化的中枢和核心，指出大数据是赋能平台的关键要素，煤炭工业机理模型和诊断决策模型是赋能平台的灵魂，数字孪生技术可为煤炭行业生产、决策、管理等环节赋能。工业APP可为煤炭产业链各环节提供服务，帮助煤炭行业攻克高风险、工艺继承创新难、产业链协同难等难题，但是煤炭领域工业APP的发展应用仍不成熟。信息安全是煤矿智能化建设的保障，需要从物理信息安全、网络信息安全、系统信息安全、数据信息安全和应用信息安全等方面采取措施，提升安全防护水平。

工矿自动化

2023年第04期

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矿用5G通信演进技术研究

作者(Author)：李晨鑫

摘要：矿用5G是智能矿山建设的基础，为满足智能矿山多样化的应用需求，需要依托5G通信演进技术推动矿用5G通信演进系统的实现。梳理了矿用5G技术研究及系统部署现状：矿用5G初步实现了音视频通话、高清视频分析、装备远程控制等应用，但存在终端形态单一、上行链路负荷较重、5G通信系统与定位系统分立建设等问题。分析了3GPP Release 17的5G通信演进技术在矿用5G通信中的适用性，指出RedCap轻量化终端技术、NR直连通信技术、NR定位技术将成为矿用5G通信演进的关键技术。研究了矿用5G通信演进关键技术：RedCap轻量化终端技术能够满足矿用无线传感器、单路无线传输的矿用视频监控设备、智能矿灯、智能穿戴设备的低功耗、低成本的多模态终端研发需求；NR直连通信技术应用于矿井自动驾驶车载终端与巷侧设备、应急通信中继设备，可满足矿井自动驾驶和应急通信的低时延、高可靠传输需求；NR定位技术应用于矿井通信定位一体化，可满足矿井通信定位系统融合的技术需求。提出了矿用5G通信演进系统架构，为建设矿用5G全连接矿井、支持多链路无线接入、实现通信感知一体化提供了方向。

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工矿自动化

2023年第03期

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172
煤巷锚杆支护施工装备现状及发展趋势

作者(Author)：康红普, 姜鹏飞, 刘畅, 王子越, 罗超, 郭吉昌, 陈志良, 曹晓明

摘要：锚杆支护施工装备是煤巷锚杆支护成套技术的重要组成部分，直接影响锚杆支护速度与质量。经过长期发展，我国煤矿开发出多种形式的锚杆支护施工装备，包括单体锚杆钻机、锚杆钻车、掘锚机、掘锚一体机、锚杆转载机及跨骑式锚杆钻车等。系统分析了6类锚杆支护施工装备的发展历程、技术性能、技术参数、适用条件及最新进展。单体锚杆钻机轻便、灵活、技术成熟，形成系列化产品，得到广泛应用。机载锚杆钻臂可集成于不同平台，形成各种集成化施工装备：锚杆钻车形成了从两臂到九臂的多种机型，可紧跟掘进装备、与掘进装备交替作业，多臂协同、多臂平行作业完成锚杆支护施工；将机载锚杆钻臂配置于悬臂式掘进机上，开发出多种形式的掘锚机，实现了掘进与锚杆支护施工2个功能；掘锚一体机实现了国产化，研制出支护平台前移的掘锚一体机、护盾式掘锚一体机及钻锚一体化掘锚一体机；研制出从两臂到七臂的锚杆转载机、十臂跨骑式锚杆钻车，实现了锚杆支护与掘进、运输分区作业。介绍了钻锚一体化锚杆支护技术与装备，包括钻锚一体化锚杆、泵注锚固剂、钻锚一体化钻臂、钻箱、锚杆仓、锚固剂泵注系统及智能控制系统，将传统锚杆施工6道工序简化为1道连续工序，实现了“一键打锚杆”自动化作业，显著提高了锚杆支护速度和自动化程度。指出了煤巷锚杆支护施工装备发展趋势：数智化锚杆钻臂；锚杆钻臂定位、位姿自主调节及多钻臂协同控制技术；锚杆（索）结构与材料优化、锚注材料升级及施工设备完善；环境动态感知及随掘围岩稳定性判别；锚杆支护施工装备故障诊断技术；巷道围岩变形与支护体受力在线监测；建立大数据平台，实现锚杆支护自动化、智能化。

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工矿自动化

2023年第01期

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378

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