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《工矿自动化》2022年度最受关注论文

来源：工矿自动化

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行业视野: 工矿自动化
类别; 136个
关键词; 82位
专家; 20篇
论文; 5632IP
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井工煤矿运输系统智能化技术现状及发展趋势

作者(Author)：陈晓晶

摘要：井工煤矿运输系统按运输对象不同可分为主运输系统和辅助运输系统。阐述了我国井工煤矿主运输系统和辅助运输系统底层装备和系统智能化技术现状，从顶层规划和标准体系、单机智能化等方面分析了主运输系统和辅助运输系统智能化技术存在的问题。重点介绍了3种主运输系统智能化关键技术，包括基于全数字化的FCS（现场总线控制系统）分布式带式输送机通信控制技术、基于机器音视觉的多传感融合增强型带式输送机保护技术、煤流线协同经济运行控制技术，以及2种辅助运输系统智能化关键技术，包括基于工业互联网架构的煤矿井下辅助运输管控一体化技术、煤矿井下车联网及无人驾驶技术。结合《煤矿智能化建设指南（2021年版）》对智能主煤流运输系统和智能辅助运输系统的要求，从近期和中远期阐述了井工煤矿主运输系统和辅助运输系统智能化发展趋势及目标。提出现阶段我国井工煤矿主运输系统应重点研究基于机器音视觉多传感融合的带式输送机增强型保护和检测技术、智能巡检机器人技术等，辅助运输系统应重点研究精细化闭环管控和高级辅助驾驶技术。

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工矿自动化

2022年第06期

441

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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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工矿自动化

2022年第02期

216

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我国露天矿智能运输技术现状及发展趋势

作者(Author)：王忠鑫, 辛凤阳, 陈洪亮, 宋波, 田凤亮, 曾祥玉, 白怡明

摘要：运输环节作为露天矿生产工艺的最重要因素之一，其智能化是矿山整体智能化技术的重要研究内容。介绍了露天矿运输系统的构成及分类；明确了露天矿智能运输系统是以露天矿煤岩高效运输为应用场景，以智能化运输装备为核心载体，将物联网、云计算、大数据、人工智能、移动互联等数字技术与露天矿运输系统运行原理和工艺要求深度融合，建立运输系统内设备、环境、物料的自主协同高效运行体系，进而建立起大范围内发挥作用的实时、准确、高效的运输综合管理系统，其构成要素主要包括基础设施、运输工具和运算技术。指出露天矿传统运输系统与智能运输系统的区别在于智能运输系统以提高现场生产作业安全和效率为目标，服务对象由原来的生产管理人员转变为生产作业人员。从基础设施智能化、装备智能化、管控智能化、维保智能化和设计智能化5个方面，综述了我国露天矿智能运输系统的研究和产品应用现状。分析了露天矿卡车运输系统和带式输送机运输系统实现智能化亟待突破的关键技术：卡车智能运输关键技术包括矿山复杂路况的环境感知技术、无人驾驶卡车线控改造技术、多目标智能调度技术、有人-无人混编设备群智能协同技术；带式输送机智能运输关键技术包括工作面带式输送机自主横移技术、自移式大倾角带式输送机运输技术、带式输送机运行控制技术、带式输送机状态在线检测技术、带式输送机智能巡检技术、带式输送机无人化维护技术、带式输送机运输系统智能管控平台。指出露天矿智能运输发展的趋势为连续化、无人化、低碳化、高效协同和本质安全。

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工矿自动化

2022年第06期

244

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煤矿井下无轨胶轮车无人驾驶系统研究

作者(Author)：周李兵

摘要：煤矿井下无轨胶轮车无人驾驶可大幅减少井下辅助运输作业人员数量，降低人员劳动强度，是辅助运输智能化的主要发展方向之一。相较于地面汽车无人驾驶，煤矿井下无轨胶轮车无人驾驶存在一系列新的挑战：井下巷道“长廊效应”、“多径效应”干扰；狭窄场景内人车混行等复杂路况对车辆精准控制的高要求；井下卫星拒止环境带来的定位问题；井下光照多变且巷道壁阻挡影响机器视觉的应用；设备需满足MA认证；安全措施需多重冗余设计等。针对上述挑战，提出了以车联网为核心的煤矿井下无轨胶轮车无人驾驶系统架构，分析了系统实现的关键技术：利用基于激光同步定位与建图（SLAM）和超宽带（UWB）/惯性导航系统（INS）的组合定位方式，实现车辆高速移动状态下的精确定位；依托车身多传感器（毫米波雷达、激光雷达、超声波雷达、摄像头）、矿用智能路侧单元等识别车身周边路况信息，并通过车联网共享相关信息；利用多源数据采集技术获得环境感知数据、车辆运行数据、路侧监控数据、移动目标数据，海量数据经5G等无线通信网络交互至基于边缘计算的分布式算力单元融合分析后，结合全局和局部路径规划算法合理规划车辆行驶路径，实现仓库管理系统化的车辆智能调度；考虑到井下机电设备安全准入要求，感知、线控、决策控制装备需实现矿用化设计且应尽量采用矿用本安型产品，以满足成本低、体积小、效率高的设计需求；井下无人驾驶车辆需实现感知、决策与控制环节的冗余设计，以实现非正常状况下车辆的安全可靠控制。现场测试结果表明：车辆定位精度可达0.3 m，通信带宽≥50 Mbit/s，数据通信时延≤50 ms，定位精度和数据交互满足井下无人驾驶基本需求；针对T形支巷及U型弯道等典型环境可实现避障及连续路径规划；基于多传感器融合策略，可实现多种目标感知能力提升；车辆动态跟随误差<0.54 m/s，垂直于巷道壁方向平均控制误差<0.2 m，满足无人驾驶车辆的控制要求。

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2022年第06期

246

274
矿井车辆无人驾驶关键技术研究

作者(Author)：孙继平, 江嬴

摘要：矿井车辆无人驾驶是减少煤矿井下作业人员，建设安全、高效、绿色、智能化矿井的需要。总结了矿井车辆无人驾驶特点：煤矿井下作业人员位置全面感知、矿井车辆全部受控、矿井轨道运输设备只需一维定位、光照条件差、无线传输衰减大、无卫星信号、电磁环境复杂、电气防爆、环境潮湿、有淋水和粉尘。分析了煤矿井下超声波定位、激光定位、无线电定位（包括RFID,ZigBee,UWB,WiFi6,5G）、惯性导航、即时定位与地图构建（SLAM）、里程计等矿井车辆定位技术特点，提出了以UWB为主，惯性导航、里程计和SLAM为辅的矿井车辆联合定位方法。分析了激光雷达、毫米波雷达、红外摄像机、可见光摄像机、可见光双目视觉相机等矿井无人驾驶车辆障碍物识别与测距技术特点，提出了以激光雷达为主，毫米波雷达、红外摄像机、可见光摄像机、可见光双目视觉相机、超声波雷达为辅的矿井无人驾驶车辆障碍物识别和测距多信息融合方法。针对矿井无人驾驶车辆在遇到路况复杂，自动驾驶不能决策时，需自动转入地面远程控制模式的情况，指出基于5G无线通信系统的矿井车辆无人驾驶地面远程控制技术是首选方案，但矿用5G无线通信系统存在无线覆盖半径小、成本高等问题，可研究WiFi7在矿井车辆地面远程控制中的应用。

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工矿自动化

2022年第05期

477

251
智慧矿山数据治理概念内涵、发展目标与关键技术

作者(Author)：谭章禄, 王美君

摘要：煤矿数据是推动煤矿智能化技术开发、应用模式创新、市场竞争力提升的核心资源，数据治理是智慧矿山初级阶段向高级阶段发展的关键瓶颈，但目前在智慧矿山数据治理的概念内涵、发展目标和关键技术等方面尚未达成共识。针对该问题，剖析了数据治理在智慧矿山建设中的重要地位，界定了智慧矿山数据治理的概念内涵：智慧矿山数据治理是在“沉淀、复用、共享、协同”的治理理念引导下，煤炭企业内各部门连同行业和政府监管部门通力协作，制定数据标准和管理规范，重塑煤炭企业数据架构和数据传输链路，打通智慧矿山数据壁垒，保障数据质量和数据安全，构建智慧矿山技术联动和业务协同机制，实现数字驱动型决策和柔性生产的过程。从总体目标、发展策略、阶段性任务3个方面探讨了智慧矿山数据治理的发展目标，指出智慧矿山数据治理的重点是解决智慧矿山建设过程中的信息孤岛问题，实现数据共享和业务协同，使得智慧矿山真正成为促进煤炭企业价值提升的有机整体；智慧矿山数据治理需要妥善处理好局部协同与整体协同、物理集成与逻辑集成、智能业务系统与数据治理平台、集团级数据治理平台与矿级数据治理平台、本地处理与云处理等5个方面的关系。提出智慧矿山数据治理需突破数据标准构建、全局数据建模、数据汇聚、数据开发、数据管理、中台架构等6个方面的关键技术。

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工矿自动化

2022年第05期

254

221
煤矿辅助运输系统智能化现状分析及框架设计研究

作者(Author)：常凯, 刘志更, 袁晓明, 李媛

摘要：介绍了国内外露天煤矿和井工煤矿辅助运输智能化技术发展和应用现状：露天煤矿的智能辅助运输系统已经实现了矿用卡车在固定路段内的无人驾驶、自动装载、自动卸载、主动避障、智能调度等功能，工程实践也取得了不错的应用效果；井工煤矿辅助运输智能化目前还处于装备的单机智能化发展阶段，尚未形成集车辆调度、运行状态监测、交通指挥、物资管控等功能于一体的辅助运输智能化系统。重点分析了井工煤矿智能辅助运输系统存在的主要问题：井下定位系统精度低和实时性较差、调度系统功能缺乏有效融合、驾驶辅助系统模块不健全、无人驾驶技术滞后和缺乏试验条件等。基于《煤矿智能化建设指南（2021年版）》中关于智能辅助运输部分的相关要求，提出了辅助运输系统智能化建设的总体目标，根据总体目标设计了煤矿辅助运输系统智能化框架：（1）物资编码和物资集装化运输，实现物资从仓储、编码、装车、运输、卸车到回收过程的全流程信息化管控。（2）自动装卸和自动接驳，实现物资在轨道机车、单轨吊、无轨等不同辅助运输方式之间的自动转运和接驳。（3）精准定位和智能导航，实现人员及运输设备的精准实时定位、路线规划和实时导航。（4）车辆智能调度，实现辅助运输综合信息展示、数据传输、状态监测、调度指挥和健康管理等功能。（5）驾驶辅助系统，建设防疲劳驾驶预警、360°全景环视监控、预防撞、交通标志识别、下坡行车辅助制动、自适应照明等智能化子系统，提高机车运行的安全性。（6）辅助作业机器人替代，实现井下辅助作业场景的机器人自动化作业，减少用工数量，提高辅助作业整体自动化水平。（7）无人驾驶，实现机车在矿井下的无人驾驶常态化运行。该研究可为智能辅助运输系统的建设和发展提供借鉴。

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工矿自动化

2022年第06期

253

288
煤矿智能化创新团队建设与关键技术研发进展

作者(Author)：王国法, 富佳兴, 孟令宇

摘要：分析了我国煤矿智能化建设存在的突出技术短板，提出了智能化系统设计、信息基础设施、智能地质保障、智能采掘运、智能安全预测预警、智能供电及智能水务、智能洗选、智慧园区、智能化露天煤矿、智能建井、智能设备及机器人、应急救援及监管监察等12个创新研发方向，组建了46个煤矿智能化优势创新团队，形成了煤矿智能化创新最强阵容。建立了创新链与产业链的目标协同、组织协同、知识协同和业务协同模式，依托136个省级以上实验平台，在煤矿智能化重要技术方向上率先取得一批创新成果，为我国煤矿智能化建设提供了技术支撑。提出了持续推进煤矿智能化建设、提高技术装备保障能力的9个重点突破方向：持续构建煤矿智能化支撑技术体系，加快构建煤矿智能化技术标准体系及建设效益评价体系，加快推进煤矿智能化“煤智云”研究应用，开发大采高放顶煤智能开采工艺成套装备，加强智能快速掘进技术及装备研发，开发高可靠性、高稳定性的矿用智能传感器，加快煤矿机器人集群关键技术研发，加快构建智能洗选成套装备及工艺包开发，强化露天煤矿智能化工艺先进成熟与核心装备稳定高可靠。

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工矿自动化

2022年第12期

246

155