《工矿自动化》2022年度优秀论文_中国煤炭行业知识服务平台

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《工矿自动化》2022年度优秀论文

来源：工矿自动化

《工矿自动化》编辑部综合考虑论文的创新性（审稿专家评审意见）、规范性（责任编辑推荐）和读者关注度（中国知网被引频次和下载量），从2022年度发表的240篇论文中评选出30篇优秀论文，名单如下，以发表先后顺序排列。

行业视野: 工矿自动化
类别; 199个
关键词; 119位
专家; 30篇
论文; 8154IP
点击量; 12175次
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基于中高级智能技术的煤炭井工开采管控模式

作者(Author)：李浩荡, 丁震, 张凯, 罗会强, 曹正远, 崔文, 尤秀松, 赵星宇, 孟广瑞, 孙江, 邓文革

摘要：煤炭是我国兜底保障能源，未来一段时间内在能源中的主体地位不会改变，煤炭智能开采将呈现快速发展态势，迈进新的发展阶段。经归纳分析，总结出煤矿智能化建设的重大意义、发展规律、矛盾问题、建设方法和未来发展方向。系统阐述了我国煤炭开采技术和管理模式的变革历程，总结了人工开采、普通开采、综合机械化开采、自动化开采、初级智能化开采5个阶段及对应的技术模式。突破传统煤矿采掘机运通等智能化研究思路，提出煤炭中高级智能开采技术的10个表征，即煤矿完全透明、感知全面智慧、装备高端智能、网络实时可靠、平台集成操控、数据智能分析、群体协同智能、队伍员工职业、决策智慧动态、灾害防控匹配，并给出每个表征的定义、特点、内容、功能等。以中高级智能技术为前提，构思出相对应的煤炭井工开采“1+1”管控新模式，即1个煤矿设置1个层级，构建“1个指挥控制中心+1个专业化队伍”的扁平化平台式管控新模式，以推进生产方式变革，匹配未来智能化快速发展对应开采模式需求，实现真正意义的减人、增安、提效。最后，对煤矿智能化开采技术和模式进一步发展进行了展望。

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2022年第02期

267

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综采工作面采煤机智能化技术研究现状

作者(Author)：赵亦辉, 赵友军, 周展

摘要：介绍了国内外采煤机智能化技术研究现状：国外从20世纪90年代起，采煤机智能化技术进入成熟发展阶段，在采煤机记忆截割、煤岩识别、机载主控软件及远程监控等方面取得引领性创新突破；国内采煤机智能化发展从引进吸收到自主创新，基本实现初级智能化综采作业。按照采煤机功能的不同进行智能化横向分类，分为采煤机智能感知、智能控制、智能诊断及智能通信4类：智能感知关键技术包括位姿感知、运行环境状态感知、机载视频感知、人员临近识别、智能防碰撞检测、直线度感知、煤岩识别感知；智能控制关键技术包括滚筒自动调高控制、自适应调速控制、环境瓦斯联动控制、煤流负载平衡控制、俯仰导向控制；智能诊断关键技术包括实时在线诊断技术和采煤机全生命周期管理；智能通信关键技术包括有线通信技术和无线通信技术。根据采煤机割煤过程中的人为干预情况进行智能化纵向分级，分为辅助自动化、初级自动化、高级自动化、智能化4个等级。通过采煤机智能化分类分级，可以直观地查阅采煤机智能化功能，并可通过判断条件确定采煤机所处智能化等级，为智能化矿井建设评级提供量化参考，同时也更清晰地展现采煤机智能化发展的脉络。

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2022年第02期

222

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煤矿井下UWB人员定位系统研究

作者(Author)：张海军, 孙学成, 赵小虎, 闫坤程

摘要：针对煤矿井下复杂环境中非视距(NLOS)干扰影响无线信号传输问题，设计了一种煤矿井下超宽带(UWB)人员定位系统。该系统采用带有回传帧机制的非对称双边双向测距算法进行测距，无需时钟同步，保证了测距精度；采用区域判定策略和区域校正策略划分定位区域，使得标签只与自身所在定位区域内基站通信实现定位，避免了定位过程中的大量无效帧问题，提高了定位效率；采用加权最小二乘法与无损卡尔曼滤波联合定位算法解算标签位置坐标，提高了定位精度；在基站中配置了备用电源，保证在断电情况下的应急供电；采用以太网与LoRa2种通信方式，在以太网断线情况下以LoRa方式传输测距数据，保证了系统应急通信。测试结果表明：该系统具有较高的动静态定位精度，抗NLOS干扰能力较强；在基站断电或以太网断线情况下，系统能够实现一段时间内的应急通信。

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2022年第02期

195

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煤矿井下无人驾驶无轨胶轮车目标3D检测研究

作者(Author)：秦沛霖, 张传伟, 周李兵, 王健龙

摘要：基于3D检测的环境感知是实现煤矿井下无轨胶轮车无人驾驶技术的基础。因井下环境中光照不足，导致RGB图像信息缺失，且巷道空间狭小导致激光雷达采集的点云数据存在较多噪声，现有的基于图像或雷达点云的目标3D检测方法在井下难以取得较好的检测效果。针对该问题，提出一种融合图像和雷达点云的无人驾驶无轨胶轮车目标3D检测方法。针对获取的无轨胶轮车行驶环境数据进行预处理：采用全局直方图均衡化方法提升RGB图像亮度，降低井下光照不均影响；对雷达点云数据进行双边滤波去噪及主成分分析降维处理，以提升点云数据质量，减少运算时间。设计了一种融合图像与雷达点云检测模型，采用区域生成网络生成2D图像候选区域，对其与点云数据进行早期特征级融合生成3D候选区域，并与经感兴趣区域池化的图像和点云数据进行后期区域级融合，输出3D检测锚框，实现目标检测。实验结果表明，与基于YOLO3D，MV3D模型的检测方法相比，该方法对待测目标的检测精度较高，较好地实现了精度与检测速度的平衡。井下测试结果表明，该方法能够准确检测出无轨胶轮车行驶环境中的行人或车辆位置，无漏检情况，具有良好的井下适应性。

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2022年第02期

243
煤矿机电设备事故知识图谱构建及应用

作者(Author)：李哲, 周斌, 李文慧, 李晓蕴, 周友, 冯占科, 赵涵

摘要：针对难以从煤矿机电设备事故表象和部分监控数据判断设备事故根本原因，以及缺少能够利用历史数据、经验知识的有效手段来提高设备事故处理效率等问题，构建了煤矿机电设备事故知识图谱。首先设计四组元本体模型的数据关系，确定本体及本体之间的关系类型；然后根据设计的数据关系，采用机器学习和规则模板相结合的方法从数据库、文本中抽取实体、关系和属性；最后基于Python语言，通过py2neo库用Cypher语句对实体、关系和属性进行创建并存入Neo4j图数据库，实现知识图谱的构建和更新。煤矿机电设备事故知识图谱在煤矿机电设备事故诊断、风险管理和智能问答等方面的应用可使用户高效利用煤矿机电设备事故相关知识，帮助设备维护人员快速查找事故链条、定位事故原因并提出维修方案，达到降低事故率、减少事故处理时间的目的。

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2022年第01期

338

284
深部掘进巷道爆破卸压防治冲击地压技术

作者(Author)：马文涛, 马小辉, 吕大钊, 王冰, 朱刚亮

摘要：针对深部掘进巷道采用大直径钻孔卸压防治冲击地压存在卸压强度低、卸压不及时、劳动强度大等问题，以陕西彬长矿区孟村煤矿401103回撤通道为工程背景，分析了冲击地压发生主控因素，认为煤岩层强冲击倾向性、大埋深、断层构造是诱发冲击地压的主要原因：煤岩层具有强冲击倾向性使得煤岩系统具备发生冲击地压的能力；工作面埋深大导致集中静载荷水平处于高位，降低了冲击地压发生门槛；主承载区高集中静载荷叠加断层能量积聚释放的集中动载荷，极易诱发冲击启动，进而导致冲击地压显现。利用爆破卸压防治冲击地压作用表现为结构重建、应力释放及能量消耗：对掘进巷道围岩支承压力峰值区域实施爆破致裂可在巷道围岩内形成卸压保护带，从而降低煤岩冲击倾向性、削弱高集中应力、增加冲击能量消耗，达到降低冲击地压风险的目的。针对401103回撤通道提出了顶板、掘进工作面、帮部爆破卸压方案，并采用震波CT探测及微震监测对卸压防冲效果进行检验，结果表明：采用爆破卸压方案后，高应力区面积减少了50%，应力集中程度明显降低；微震事件平均能量显著下降，均小于104J，且微震事件能量无急剧变化，卸压效果良好。

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2022年第01期

265

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