《工矿自动化》2022年度综述类文章合辑_中国煤炭行业知识服务平台

《工矿自动化》2022年度综述类文章合辑

来源：工矿自动化

综述类科技论文是对一段时间内某个领域科学技术发展的总结和概括，是从一个更广泛的角度综合研究型文章的“荟萃”结果，可使科技人员快速了解相关领域内技术研究现状和发展趋势，有助于明确研究方向和思路。本刊整理了2022年度发表的煤矿自动化、信息化、智能化领域综述类文章，供科技人员参考，以期促进学术交流与技术进步。

行业视野: 工矿自动化
类别; 134个
关键词; 85位
专家; 21篇
论文; 4719IP
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煤岩识别技术发展综述

作者(Author)：贺艳军, 李海雄, 胡淼龙, 薛竞飞

摘要：煤岩识别技术可为采煤机自动调高提供依据,是实现煤矿智能无人化开采的关键。现有煤岩识别技术包括图像识别、过程信号监测识别、电磁波识别、超声波探测识别、多传感器融合识别等。详细介绍了上述几种技术原理及应用现状:①图像识别技术目前处于实验阶段,主要涉及大规模煤岩图像数据标注和复杂地质条件下的识别问题。②过程信号监测识别技术可分析煤矿开采过程中的相关信号,识别潜在的煤岩界面信息,但需要解决信号噪声干扰和复杂煤岩界面识别问题。③电磁波识别技术和超声波探测识别技术已在实际煤岩界面探测中应用,但仍需要提高识别准确性和可靠性,尤其是对于复杂煤岩结构和界面情况。④多传感器融合识别技术需解决数据融合和匹配的难题,确保不同传感器之间的精确校准和可靠性,并验证其在实际应用中的可行性和实用性。针对上述问题,指出煤岩识别技术发展方向:①煤岩识别研究应着重提高算法的实时性和抗干扰能力,确保在特定条件下并兼有复杂环境干扰下也能准确识别煤岩,满足井下实际开采需求。②加强矿用传感器的研究,以提高其抗干扰性能,同时采用先进的视觉相机和智能设备,与传感器相结合,提高煤岩识别的精度和效率。③多种煤岩识别技术交叉融合使用:对于不同硬度的煤岩,可采用过程信号监测识别和多传感器融合技术;对于硬度接近的情况,可结合图像识别和电磁波识别技术,实现煤岩壁界面和煤层厚度的准确识别。

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工矿自动化

2023年第12期

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全矿井智能视频分析关键技术综述

作者(Author)：程德强, 寇旗旗, 江鹤, 徐飞翔, 宋天舒, 王晓艺, 钱建生

摘要：智能化是煤矿发展的方向，而智能视频分析是促进煤矿智能化的有效途径。全矿井智能视频分析技术具有实时监控、预警和决策支持能力，有助于提高矿山企业的安全性、生产效率、资源利用效率和环境可持续性。详细介绍了全矿井智能视频分析的关键技术，包括视频采集设备、视频预处理、视频压缩与编码等视频采集与处理技术，目标检测与跟踪、运动检测与分析、物体识别与分类等视频分析基础技术，行为识别与分析、事件检测与警报、视频监控与布防等高级视频分析技术。研发了集成视频识别分析和工业联动控制功能的矿山智脑AI视觉智能服务平台，介绍了智能视频分析技术在智能探放水系统和探放瓦斯系统、煤岩识别与截割系统、掘进工作面、综采工作面、煤流运输系统、矿井提升机系统、辅助运输系统、选煤厂、智能化装车配煤系统等矿井生产场景中的应用。分析指出目前全矿井智能视频分析技术在视频质量、复杂背景、实时性要求、数据隐私和安全、系统可靠性与稳定性等方面仍面临挑战。建议未来加强算法提升和优化、多模态数据融合、实时分析和边缘计算、强化学习和自主决策、数据隐私和安全保护、硬件设备和传感器技术等方面的研究，以全面推动全矿井智能视频分析技术的发展，促进矿山智能化进程。

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2023年第11期

230

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综掘系统视觉处理技术研究现状及发展趋势

作者(Author)：杜雨馨, 张贺, 王树臣, 张建化

摘要：机器视觉技术具有非接触测量、获取信息量大、数据处理能力强等优点，将其应用于综掘工作面，对于提高综掘工作效率、保障人员设备安全、减少事故发生具有重要意义。综述了近年来视觉处理技术在煤矿综掘系统中的具体应用与发展情况，依据综掘工作面的任务分工，结合具体实际案例，重点分析了机器视觉技术在视觉检测与定位、安全监测与事故预防、装备自动化与智能化等方面的应用。通过分析不同应用场景中各类视觉检测系统的结构与检测原理，明确了视觉处理技术在综掘工作面工程应用中的技术性能、工作流程及优缺点。分析了视觉技术在综掘工作面应用中存在的挑战，包括环境适应性问题、成像视野范围较窄、智能算法的鲁棒性和可靠性尚待提高等。指出多传感器信息融合技术、设备群协同控制技术与数字孪生驱动远程监控技术是基于机器视觉的煤矿智能化装备体系未来需要重点发展的新方向。

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2023年第11期

214

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矿山采动覆岩内部岩移原位监测技术进展及应用

作者(Author)：朱卫兵, 王晓振, 谢建林, 赵波智, 宁杉, 许家林

摘要：覆岩内部岩移原位监测技术具备适应深井高承压水特厚煤层开采复杂地质条件、多层位动态监测、高精度远程实时在线传输等技术特点，可为矿山企业开展顶板灾害防控提供有效的数据支撑。从煤炭开采应用实践背景出发，系统回顾了采动覆岩内部岩移原位监测技术的发展历程、技术进展和应用效果。结合我国矿压理论及岩移监测技术发展历史，全面介绍了矿山采动覆岩内部岩移原位监测技术的重要阶段，阐述了该技术在多维实时协同监测、无人在线监测和深部岩移监测3个方面所取得的理论创新与技术突破。结合补连塔煤矿、同忻煤矿、高家堡煤矿等矿井监测工程实例，展示了采动覆岩内部岩移原位监测技术在实际工程应用中的有效性，并探讨了该技术在不同类型矿区、不同研究领域的应用前景。指出矿山采动覆岩内部岩移原位监测技术的发展趋势为精确化、智能化和集成化，即通过优化传感器性能和布置方案等提高监测精度和准确性，利用人工智能、大数据和物联网技术实现自动化分析和预测，将原位监测技术与其他技术相结合以形成完整的监测系统。

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2023年第09期

165

170
面向煤矿混合气体检测的神经网络算法研究进展

作者(Author)：焦明之, 沈中丽, 周扬明, 何新建, 贺耀宜

摘要：煤矿气体传感器用于混合气体检测时测量信号之间有交叉干扰，难以保证检测准确性。对于相同的待识别气体，传统气体识别算法的识别精度低于基于神经网络的气体识别算法，神经网络通过调整其网络层、每层神经元的数量、神经元的激活函数和各层网络之间的权重等来实现更高的气体识别精度。介绍了煤矿混合气体检测系统结构，通过构建气体传感阵列，利用其多维空间气体响应模式，并结合特定的气体识别算法，实现对混合气体的定性定量识别。重点分析了几种面向煤矿混合气体检测的神经网络算法并进行了对比分析，主要包括反向传播（BP）神经网络、卷积神经网络（CNN）、循环神经网络（RNN）、径向基函数（RBF）神经网络：BP神经网络通常可以达到较高的分类精度，然而需要训练大量的参数，训练时间长，通常为了减少时长和提高精度，可以将BP神经网络与其他算法相结合；CNN可以自动提取数据特征，精度和训练速度都优于BP神经网络，但其易于陷入局部最优；RNN可以使用更少的数据并提取更有效的特征，但容易出现梯度消失等问题；RBF神经网络具有较强的鲁棒性和在线学习能力，但其通常需要大量数据完成模型训练。神经网络算法的应用将大幅提升煤矿混合气体的检测精度，保障煤矿智能化的实现。

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2023年第09期

131

81
新一代智能煤矿人工智能赋能技术研究综述

作者(Author)：付翔, 秦一凡, 李浩杰, 牛鹏昊

摘要：煤炭工业与人工智能（AI）深度融合是现代化矿井实现智能少人、降本提效的重要路径，而煤炭行业全流程、全业务应用场景的AI赋能是实现煤矿智能化的具体技术措施。在当前煤矿智能化发展背景下，提出了初级智能煤矿向新一代智能煤矿演进的基本范式，对比分析了初级智能煤矿与新一代智能煤矿的组成、功能与技术内涵，揭示了新一代智能煤矿AI赋能技术的重要性及其应用实施的2个关键：煤矿工业机理AI模型与煤矿工业互联网平台。总结了关于煤矿地质、采煤、掘进、安全监控等复杂作业环节的工业机理AI模型研究现状，阐明了工业机理AI分析在智能煤矿建设中的快速发展态势。设计了新一代智能煤矿多级云边协同工业互联网平台架构，利用集团数据中心、矿井数据中心、生产系统集控中心等工业信息软硬件设施，结合海量数据云计算和少量数据边缘计算特点，提出了集团云、矿井云与环节边、场景边的多级云边协同机制。指出了未来进一步研究方向，应不断加强煤矿工业机理AI模型的开发与软件化研究，逐步形成煤矿全流程AI赋能的知识软件体系，并充分运用煤矿工业互联网平台的数字资源与信息设施，逐步实现煤矿工业互联网平台的AI技术承载。

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2023年第09期

148

93
智能矿山综合管控平台研究进展及发展路径

作者(Author)：邢震

摘要：智能矿山综合管控平台是实现煤矿安全高效生产的一个重要支撑，然而在研究及实践过程中仍存在对管控平台的概念描述不一致、管控平台功能开发及建设重点偏离核心发展方向等问题。为明确管控平台后期功能开发及现场应用过程中的发展方向及路径，分析了管控平台的本质，得出以数据流为主线的管控平台的本质涉及数据接入、数据融合、数据综合应用3个方面。通过对比和整合已出台的国家能源局、主要产煤大省、主要能源央企等的智能矿山验收管理办法，将管控平台的功能要求细分为基础支撑功能、扩展补充功能及关键核心功能。以三大功能为主线，总结了管控平台的研究及应用进展，并提出了发展路径：基础支撑功能存在数据接入稳定性不够、成熟度不够、实用性不够等问题，应朝规范性、可靠性方向发展；扩展补充功能可满足企业的个性化需求，但并不是智能综合管控的核心发展方向，应朝实用性、补充性方向发展，辅助实现全局的互联互通、协同管控、自主决策等关键核心功能；关键核心功能宜向标准化、稳定性方向发展，当前对关键核心功能的研究缺乏具体的标准和细节，为了实现智能矿山建设目标，需要解决煤矿现场实际存在的难点问题，并逐步挖掘新的应用场景和潜在需求。

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工矿自动化

2023年第09期

160

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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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工矿自动化

2023年第09期

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