智能开采控制系统20190423
浅析煤矿开采中的智能开采技术
浅析煤矿开采中的智能开采技术随着科技的不断发展，煤矿开采技术也在不断向智能化方向发展，智能开采技术在提高矿山生产效率、保障矿工安全、减少资源浪费等方面发挥着越来越重要的作用。
本文将从智能开采技术的定义、发展现状、应用领域以及优势等方面进行浅析。
一、智能开采技术的定义智能开采技术是指利用现代信息技术、自动化技术和智能控制技术，对煤矿开采过程中的各个环节进行智能化改造和优化，以实现全过程、全方位的自动化、智能化和数字化管理。
二、智能开采技术的发展现状1. 传感器技术在煤矿开采中的应用传感器技术是智能化开采技术的基础，通过传感器实时监测采煤机、输送机、通风机等设备的运行状态，对设备的运行参数、温度、振动等进行实时监测和数据采集，为后续的数据分析和决策提供基础数据支持。
2. 煤矿智能化监控系统智能化监控系统是指基于现代信息技术和网络技术，对煤矿生产系统中的设备、工艺流程等进行实时监控和数据采集，通过数据分析和处理，实现对煤矿生产过程的全面监控和掌控，保障矿工安全和提高生产效率。
3. 无人化开采技术无人化开采技术是指在煤矿生产中，利用遥控手柄、遥控器、无人机等设备进行操作和管理，实现对采煤机、运输车、掘进机等设备进行遥控操作，减少矿工的劳动强度，提高生产效率。
4. 人工智能在煤矿开采中的应用人工智能技术在煤矿开采中有着广泛的应用，比如智能化调度系统、智能化运输系统、智能化控制系统等，实现对矿井内的设备、工艺流程进行智能化调度和管理，提高产量和降低生产成本。
5. 虚拟现实技术在煤矿开采中的应用虚拟现实技术通过建模、仿真等手段，可以对煤矿开采中的各个环节进行虚拟仿真，模拟真实情况下的工艺流程、设备操作等，从而通过虚拟实验来优化工艺流程、提高设备操作效率和降低事故风险。
三、智能开采技术的应用领域智能开采技术已经在煤矿开采的各个环节得到了广泛的应用，主要包括以下几个方面：1. 采煤工作面：智能化采掘设备、智能化支护设备、无人化开采等技术的应用，实现对采煤工作面的自动化作业和智能化管理。
煤矿开采自动化控制系统
安全监控系统
1 2
人员定位系统
实时监测井下人员的位置，保障人员安全。
通风监控系统
实时监测矿井通风情况，保证矿井通风的稳定。
3
瓦斯监控系统
实时监测瓦斯浓度，预防瓦斯事故的发生。
矿井通风与排水系统
矿井通风自动化控制
通过自动化控制系统，实现矿井通风的自动调节和远程监控 。
矿井排水自动化控制
通过自动化控制系统，实现矿井排水的自动调节和远程监控 。
平煤集团智能化矿井建设
平煤集团在智能化矿井建设中，采用了多种自动化技术，包括无人驾驶矿车、 智能通风系统等。这些技术的应用降低了工人的劳动强度，提高了矿井的生产 效率和安全性。
国际典型案例
澳大利亚必和必拓公司矿山的自动化采矿系统
必和必拓公司采用了一套自动化采矿系统，该系统通过无人驾驶的采矿设备进行矿石采集和运输。该系统提高了 采矿效率，降低了人工成本和安全风险。
煤矿开采自动化控制系统
汇报人：可编辑
2023-12-31
目录
CONTENTS
• 引言 • 煤矿开采自动化控制系统概述 • 自动化控制系统在煤矿开采中的应用 • 煤矿开采自动化控制系统的优势与挑战 • 案例分析 • 结论与建议
01 引言
CHAPTER
背景介绍
01
煤炭作为全球能源的主要来源之 一，其开采和加工过程对经济发 展和能源安全具有重要意义。
美国梅萨里特公司的远程控制采矿系统
梅萨里特公司开发了一套远程控制采矿系统，该系统通过遥控操作进行采矿作业。该系统的应用减少了采矿作业 中的人员数量，提高了作业的安全性和效率。
案例比较与启示
技术应用差异
国内外的自动化采矿系统在技术应用上存在一定差异。国内系统更注 重实用性，而国外系统则更注重技术创新和研发。
浅析煤矿开采中的智能开采技术
浅析煤矿开采中的智能开采技术煤矿开采一直是煤炭行业的核心环节，也是国家能源安全和经济发展的重要支撑。
随着科技的不断进步和智能化水平的提高，煤矿开采中的智能化技术应用也越来越广泛。
本文将从智能开采技术的定义、发展现状以及未来趋势等方面进行浅析。
一、智能开采技术的定义智能开采技术是指利用先进的信息技术、自动化技术和智能控制技术，实现煤矿开采过程中的智能化、自动化和数字化管理。
通过在采煤机、运输设备、安全监测等方面引入智能化装备和系统，提高矿井生产效率，降低生产成本，提升矿井安全生产水平，实现煤矿生产的高效、安全和可持续发展。
1. 智能化采煤机随着煤炭采矿技术的不断改进，智能化采煤机已经成为煤矿开采的主力装备。
智能化采煤机通过激光扫描、超声波探测等技术，可以实现对煤层的智能化识别和精准采煤，提高了采煤效率，减少了矿井事故风险。
2. 智能化运输系统智能化运输系统是煤矿开采中的重要环节，包括智能化输送带、自动化运钢车等设备。
通过引入智能化控制系统和物联网技术，可以实现对运输系统的实时监测和远程控制，提高了运输效率，降低了能耗成本。
3. 智能化安全监测煤矿是典型的危险行业，安全事故的发生会给人员生命和财产带来严重损失。
智能化安全监测系统可以通过视频监控、传感器监测等手段，实时监测矿井内的气体浓度、地质构造，及时预警和处理安全隐患，提高了矿井安全生产水平。
1. 人工智能在煤矿开采中的应用随着人工智能技术的快速发展，煤矿开采中也将会引入更多的人工智能技术。
通过深度学习算法对地质构造进行智能识别，实现煤矿勘探的智能化和精准化。
2. 物联网技术的应用物联网技术是智能化煤矿的关键技术之一，未来煤矿开采中将会广泛应用物联网技术。
通过对采煤机、运输设备、矿井安全监测系统等设备的互联互通，实现煤矿生产过程的智能化管理和控制。
3. 虚拟现实技术在矿井安全培训中的应用虚拟现实技术可以将煤矿现场情景通过3D虚拟仿真技术呈现出来，为矿工提供更真实、更直观的安全培训环境，培养矿工的安全意识和应急处理能力。
深海采矿装备的智能控制与决策支持系统
深海采矿装备的智能控制与决策支持系统随着全球对能源和资源需求的不断增长，深海采矿成为了人类探索海洋资源的重要领域。
深海采矿装备的智能控制与决策支持系统在深海采矿作业中发挥着至关重要的作用。
本文将探讨深海采矿装备智能控制与决策支持系统的关键技术和应用，并展望其未来的发展方向。
深海采矿装备智能控制与决策支持系统旨在提供高度自主化的作业能力，优化作业效率和安全性。
该系统涵盖了多个层面的技术，包括智能感知与定位、智能控制与决策支持、智能通信与数据处理等。
首先，智能感知与定位是深海采矿装备智能控制与决策支持系统的基础。
通过搭载各类传感器，可以实现对环境参数、矿产资源分布、海底地貌等信息的实时感知，为后续的作业决策提供准确的数据支持。
同时，借助先进的定位技术，如超声波定位、惯性导航技术等，可以实现对深海采矿装备的准确定位和姿态控制，确保其稳定而精准地操作。
其次，智能控制与决策支持是实现深海采矿装备自主化作业的关键技术。
基于感知数据的分析和处理，系统可以实时地对作业环境进行评估和预测，制定相应的作业策略和路径规划。
在具备自主导航和避障能力的基础上，系统还可以通过机器学习和人工智能的技术手段，进行智能化的决策支持，提供最佳的作业方案。
这样的智能控制系统能够大幅提升深海采矿装备的作业效率，并减少人为操作的风险。
同时，深海采矿装备的智能控制与决策支持系统需要具备强大的通信和数据处理能力。
在深海作业环境中，信号传输受到限制，网络和数据传输较为困难。
因此，设计适应深海作业环境的通信系统，确保数据的可靠传输和实时处理，是系统开发过程中的重要考量。
采用先进的通信技术，如声纳通信、气象卫星通信等，可以实现对远程操作和传感数据的及时传输，为整个系统的稳定运行提供保障。
未来，深海采矿装备智能控制与决策支持系统的发展方向主要包括以下几个方面。
首先是人机协同作业的进一步优化，通过人工智能和机器学习的技术手段，实现深海采矿装备与人类操作员的无缝协作，提升作业效率和安全性。
智能化工作面自动化控制系统
智能化工作面自动化控制系统一、引言智能化工作面自动化控制系统是为了提高矿山生产效率、保障矿工安全和降低生产成本而开辟的一种先进技术。
本文将详细介绍智能化工作面自动化控制系统的概念、功能、工作原理以及应用案例。
二、概念智能化工作面自动化控制系统是指利用先进的传感器、控制器和计算机技术，对矿山工作面进行实时监测、数据采集和自动控制的系统。
它能够实现工作面的自动化运行、智能化管理和远程监控，提高生产效率和安全性。
三、功能1. 实时监测：智能化工作面自动化控制系统通过安装传感器，能够实时监测工作面的温度、湿度、气体浓度等参数，并将数据传输至控制中心。
2. 数据采集：系统能够自动采集工作面的运行数据，包括产量、能耗、设备状态等信息，为后续的数据分析和决策提供支持。
3. 自动控制：系统能够根据设定的参数和算法，自动调节工作面的采煤机、输送机等设备的运行状态，实现自动化控制。
4. 报警与安全监控：系统能够监测工作面的安全状态，一旦发现异常情况，如瓦斯超标、火灾等，能够及时报警并采取相应的措施。
5. 远程监控：系统支持远程监控，矿山管理人员可以通过互联网远程查看工作面的运行状态，及时做出决策。
四、工作原理智能化工作面自动化控制系统主要由传感器、控制器、数据采集模块、通信模块和计算机软件组成。
传感器负责采集工作面的各种参数数据，控制器根据设定的算法对数据进行分析和处理，数据采集模块负责将数据传输至控制中心，通信模块实现系统与控制中心之间的数据传输，计算机软件则负责数据的存储、分析和展示。
五、应用案例某煤矿引进了智能化工作面自动化控制系统，取得了显著的效果。
通过系统的实时监测和数据采集功能，矿山管理人员能够及时了解工作面的运行情况，准确掌握产量和能耗等关键数据。
系统的自动控制功能使得采煤机和输送机的运行更加稳定，提高了生产效率。
此外，系统的报警与安全监控功能能够及时发现安全隐患，保障了矿工的生命安全。
远程监控功能使得矿山管理人员可以随时随地查看工作面的运行状态，及时做出决策，提高了管理效率。
基于人工智能的采矿工程中的自动化控制系统设计
基于人工智能的采矿工程中的自动化控制系统设计自动化控制系统设计在采矿工程中发挥着重要的作用。
而基于人工智能的技术应用，使得这一系统更加智能化、高效化。
本文将从人工智能的概念、自动化控制系统的设计以及基于人工智能的采矿工程中的应用等方面进行论述。
一、人工智能的概念人工智能（Artificial Intelligence，简称AI）是计算机科学的一个分支领域，其研究目标是为计算机赋予类似于人类智能的能力。
人工智能的核心思想是模仿人类的思维和行为方式，以更深入地理解和解决问题。
人工智能包括机器学习、专家系统、自然语言处理等多个子领域。
二、自动化控制系统设计自动化控制系统是指能够自动监测、控制和优化工业过程的系统。
在采矿工程中，自动化控制系统设计旨在实现矿山的智能化、高效化和安全化。
自动化控制系统设计的关键是分析矿山工作流程，确定监测指标和控制要素，建立合适的传感器、执行器以及控制器，实现对矿山设备和工艺过程的自动化控制。
三、基于人工智能的采矿工程中的应用1. 智能巡检与维护基于人工智能的自动化控制系统可以利用摄像头、传感器等设备对矿山设备进行智能巡检，并通过对设备健康状态的实时监测，采取相应的预防性维护措施。
通过人工智能算法的识别和分析，可以提前预测设备的故障，并给出相应的警报。
2. 智能化生产调度与优化通过对采矿工程中的输入输出数据进行在线监测和分析，基于人工智能的自动化控制系统可以实现生产过程的智能调度和优化。
系统可以根据实时数据，自动调整生产的参数，以最大程度地提高生产效率、降低能耗，并确保产品的质量稳定。
3. 安全风险预测与管理基于人工智能的自动化控制系统可以对矿山中的采掘过程、地质条件等进行数据监测与分析，并结合专家经验和历史数据，预测潜在的安全风险。
系统可以提供智能化的安全管理策略，通过实时监测和预警措施，减少不安全行为和事故发生的概率。
4. 环境监测与治理基于人工智能的自动化控制系统可以通过大量的传感器数据对矿山周边环境进行实时监测。
煤矿采掘装备智能控制系统
煤矿采掘装备智能控制系统煤矿采掘装备智能控制系统是一种基于物联网的智能化控制技术，可以在传统的煤炭开采中实现智能集中控制、协同工作、故障诊断、信息集成与综合监控。
该系统由XXX研发，依托国家863计划主题项目、国家自然基金等科研成果，经过近3年的科技攻关。
该系统采用了采煤机位置检测、工作面自动取直技术与水平控制技术，集成了液压支架电液控制技术、信息系统以及自动化软件平台。
通过远程智能机械化与自动化采矿，该系统不仅可以提高矿区的工作效率与管理效率，还能够大量缩减采矿工作人员，大幅提高矿产安全程度。
该系统针对地质条件简单、煤层稳定的大中型煤矿，通过代替手动操作平台，实现割煤、推溜、运输等工艺过程智能化，可减少工作面作业人员50%以上。
该系统的主要技术特点包括：掘进机、采煤机、电液控支架、刮板机的远程“三机”协同控制；实现掘进机、刮板机、破碎机、转载机、皮带机等机电装备的工作面输送装备的远程集控；工作面视频图像全景拼接显示和图像跟随采煤机位置自动切换显示；基于三维虚拟现实数字化平台（3DVR）实现掘进机、采煤机、液压支架、刮板输送机的地面远程监控；分析设备运行数据，实现设备自动保护功能，减少故障发生频率，降低生产成本；检测采区环境变化，预警事故隐患，危险情况发生时能够自动停止设备工作，保障人员安全。
综采工作面远程控制系统采用信息与通信技术和控制技术，开发新设备和集成控制软件，实现液压支架、采煤机、三机、乳化液泵站等单机及其现有控制系统的有机结合。
通过压力、倾角、行程、负荷、视频等各种传感器感知采掘工作面工况、设备状态等信息，采用同一监控平台实现集视频、语音、远程集中控制为一体的综采工作面数字化集成控制系统。
这使得工人能够从危险的工作面采场解放出来，转而在相对安全的顺槽监控中心进行远程操作，实现工作面“无人”或少人开采的目的。
井下采矿工作面地质条件复杂，环境恶劣，自然灾害多，矿山生产过程受水、瓦斯、火、粉尘、顶板等多种客观因素的制约，安全形势依然严峻，严重影响矿山生产和人身安全。
智能开采SAM2.0系统20190424
智能开采SAM 2.0系统一、技术背景2014年5月8日，黄陵矿业一号煤矿1001工作面首次实现了智能化无人开采，成为中国煤炭开采史上具有里程碑意义的一次革命，与传统开采相比，黄陵一矿采用“顺槽监控中心2人可视化远程干预控制，工作面内1人巡视”常态化采煤方式。
自此，全国煤炭开采的智能化发展如雨后春笋般，黄陵地区共推广应用8套，枣矿滨湖、新汶翟镇、伊泰宝山矿、淄博双欣矿等薄煤层工作面实现了智能化开采，阳煤集团新元、新景、一矿、二矿、开元、登茂通等矿相继积推广智能开采，实现在较复杂地质条件下智能化开采成功应用，同煤矿区将智能化开采成功引入到综放工作面，同忻矿8202 工作面开创放顶煤工作面智能化开采新局面，麻家梁矿、塔山矿、马脊梁矿等多个矿井也紧跟其后。
我们统称这些开采方式为智能开采SAM 1.0，其主要涵盖4方面的技术内容：工作面液压支架跟机自动化和采煤机记忆截割，工作面网络及视频监控技术，远程集中控制技术，工作面直线度控制。
智能开采1.0将工人从操作工变成巡检工，由设备的自动化替代人工劳动，大大降低了工人的劳动强度，同时将工人从危险的工作面采场解放到相对安全的顺槽监控中心，在监控中心对设备进行远程操控，提高了工人的安全系数。
从严格意义上讲，智能化开采1.0并未完全实现工作面无人化开采，但这种方式为无人化开采提供了一条切实可行的技术途径。
随着技术的发展，智能开采2.0的时代到来。
二、关键技术1、高精度磁致伸缩行程传感器与双速控制阀研制高精度磁致伸缩行程传感器，替换原故障率高、精度差的干簧管行程传感器，保证了移架、推溜过程中传感监测的实时性、准确性；研制双速控制阀，在移架、推溜接近目标行程时点动控制，实现液压支架自动精确移架、推溜。
图1：磁致伸缩行程传感器和双速控制阀2、基于惯性导航系统的工作面自动找直技术引进澳大利亚联邦科学院LASC技术的基础上，利用惯导算法描绘采煤机行走轨迹，获得工作面轮廓形状；同步开发了工作面直线度控制系统，然后通过对每个液压支架推移行程单独闭环控制来达成直线度控制目标。
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智能开采控制系统
一、技术背景
十三五以来，综采工作开采在自动化的基础上逐步形成了以工作面“无人操作、有人巡视”的智能化开采模式，积极推动了综采成套装备研发和智慧矿山建设的规划，在主要开展的厚煤层/特厚煤层工作面智能开采、薄及中厚煤层无人化开采、巨厚煤层/薄煤层/大倾角等难采煤层安全高效开采等方面的理论、技术和装备研发实现了关键核心技术的突破。
国家能源技术革命创新行动计划明确了2030年重点煤矿区基本实现工作面无人化的目标，国家安全监管总局提出“机械化换人、自动化减人”科技强安专项行动也智能化开采技术提供了良好的政策支撑。
二、技术原理
智能开采系统涵盖4方面的技术内容：工作面液压支架跟机自动化+采煤机记忆截割，工作面网络及视频监控技术，远程集中控制技术，工作面直线度控制。
1、液压支架跟机自动化、采煤机记忆截割技术
SAC型液压支架电液控制系统是集工作面控制系统、过滤系统及工作面数据集成及上传系统为一体的对液压支架实施多功能、高效率、自动化控制的成套设备，可结合开采工艺，依据工作面顶板压力、倾角、液压支架姿态、采煤机运行状态等信息，将整个生产过程划分为不同的阶段，自动决策并控制液压支架伸收护帮板、伸收伸缩梁、降移升、推溜、斜切进刀、端头清浮煤、转载机自动推进等动作，实现了工作面自动连续生产。
图1：液压支架跟机自动化技术
采煤机记忆截割技术是计算机发展的产物，其工作原理是在示范模式下，根
据工作面煤层起伏高低条件由采煤机司机先割一刀，按照示范刀所记录的工作参数、姿态参数、滚筒高度轨迹，进行智能化运算，形成记忆截割模板，进入记忆截割模式，采煤机根据记忆截割模版完成割煤，在自动截割过程中，如煤层条件发生较大变化，则由采煤机司机手动干预割煤，并自动记忆调整过的割煤参数，不断修正误差，从而实现自动调高、卧底、加速和减速等功能。
图2：采煤机记忆截割技术
2、工作面网络及视频监控技术
SAM 型综采自动化控制系统，是在综采工作面单机设备自动化基础上、建立一套以监控中心为核心，工作面视频、以太网、音频、远控为基础的集中自动化控制系统。
采用拟人手法，把人的视频、听觉延伸到工作面，通过在工作面安装摄像仪，实时跟踪采煤机，自动完成视频跟机推送、视频拼接等功能，为工作面可视化远程监控提供“身临其境”的视觉感受，指导远程生产。
图3：工作面网络及视频监控技术
3、远程集中控制技术
在顺槽列车上或地面打造一个“井下中控室”。
按下“一键启停”按钮，工
作面的设备依次顺序自动启动。
当发现生产过程出现偏离，如工作面顶板发生变化或液压支架未能移架到位，影响工作面连续推进时，可及时进行人工远程干预。
图4：远程集中控制技术
4、工作面直线度控制技术
引进澳大利亚联邦科学院LASC技术的基础上，利用惯导算法描绘采煤机行走轨迹，获得工作面轮廓形状；同步开发了工作面直线度控制系统，然后通过对每个液压支架推移行程单独闭环控制来达成直线度控制目标。
图5：工作面直线度控制技术
三、技术指标
（1）跟机自动化+记忆截割模式下，大采高工作面煤机最高速度达到8米/分钟、中厚煤层工作面煤机最高速度达到10米/分钟、薄煤层工作面煤机最高速度达到12米/分钟以上。
（2）工作面网络搭建千兆环网，全双工TCP/IP光或电传输方式，传输速率1000Mbps，具备802.1Q VLAN、QoS功能、端口汇聚、端口镜像等网络管理功能，网络故障自愈时间小于20ms，视频延迟小于50ms。
（3）设备数据高速上传和控制信号实时下达，控制延时不超过300ms。
（4）工作面直线度检测精度小于±5cm，工作面直线度控制精度小于50mm。
四、创新点
（1）系统采用拟人的手法，将人的“视觉”（视频）、“听觉”（语音）延伸
到工作面，并通过“神经元网络”（工业以太网、Ethernet/IP技术）将信息反馈到“大脑”（顺槽监控中心），依据“执行机构”（操作台）实现对工作面自动化运行设备的适时干预，实现了成套综采装备的高度集成。
（2）系统采用传感器、视频、通信等多种监测手段对工作面信息进行采集，通过分析、评价等手段，充分结合工作生产工艺，实现生产情况判断的同时进行智能调整、协调调度，实现系统良好运转、工作面高产高效。
五、应用实例
神华、中煤、兖矿、陕煤、同煤、阳煤、晋煤、平煤、冀中、淮南、山能等我国主要矿区的一百多个综采工作面应用了本智能开采控制系统。
首个智能开采控制系统于2014年在黄陵一号煤矿开始应用，首次实现了地面一键启停井下自动化采煤及“顺槽监控中心2人可视化远程干预控制，工作面内1人巡视”常态化连续运行，目前黄陵地区共推广应用8套。
滨湖煤矿作为薄煤层自动化开采的标杆企业，已选用了3套智能开采控制系统及相关装备，生产效率的提升满足了矿井取消了夜班开采的生产，大大改善了工人的作业环境，减轻了工人的作业强度。
阳煤集团新元煤矿作为高瓦斯矿井代表，采用本系统实现了基于瓦斯浓度与采煤机速度关联的全工作面跟机自动化，作业人员从12人降为5人，减员达58%。
新景、一矿、二矿、开元、登茂通等矿相继积推广智能开采控制系统，实现在较复杂地质条件下智能化开采成功应用。
兖矿集团转龙湾煤矿基于本智能开采控制系统进行了工作面直线度控制技术的首次应用，解决了长期困扰煤炭行业的工作面直线度问题。
目前宁煤矿区正在推进此技术的集群式应用，红柳I 040301工作面直线度控制常态化运行使用率达到79.6%，自动生产模式下工作面月生产能力35万吨以上，生产作业人员由11人递减至3人，同区域金凤矿、麦跺山、金家渠、双马、羊场湾等矿也在推进本系统的常态化应用，效果显著。
同煤矿区将本系统成功引入到综放工作面，同忻矿8202 工作面作开创放顶煤工作面智能化开采新局面。
麻家梁矿、塔山矿、马脊梁矿等多个矿井也紧跟其后，目前已实现7套系统的成功应用。