综采机电设备智能化管控平台研究与应用

针对传统综采机电设备管理模式过度依赖人工方式存在的管理效率低下、反应迟缓、管理粒度较粗以及难以实现对综采机电设备的精细化管理与调度等问题,北京天玛智控科技股份有限公司运用物联网、大数据和人工智能等先进技术,构建了综采机电设备智能化管控平台,以实现对关键装备的状态监测、故障预测、寿命评估与精细化管理。介绍了综采机电设备智能化设备管控平台总体架构、数据采集、动态监测和故障预测以及智能调度与优化等关键技术,相关技术成果在国能神东煤炭有限责任公司上湾、榆家梁、保德等煤矿进行了应用。应用结果表明,该管控平台能够极大提高设备管理的智能化和科学决策水平,对企业安全生产与降本增效具有重要作用。

工业以太网智能开采控制系统

研究背景存在问题随着综采工作面自动化、智能化采煤的深入研究和推广,基于单线低速CAN总线的支架控制系统在数据传输、实时性方面已经显现出一定的局限性。控制系统的架间通信宽带低,通常仅有几十至几百kbit/s,控制延时通常大于200ms,且存在通信接口种类多,协议不统一,软件平台适应性差,单工作面需要开发定制化应用软件的问题。

基于综采集控平台的智能辅助决策系统研究

为了对煤矿生产中使用的文本数据进行管理与赋能,首先研究对海量文本数据进行知识建模,以综采设备为中心将故障、维修、调度和检修记录等信息关联,构建了采煤机、液压支架、刮板运输机和泵站的知识图谱模型,以及知识库管理系统。以此为基础,探究综采设备传感器数据的有效利用,开发了专家规则引擎,创建78条专家经验模型让数值与文本数据有效结合,赋能工作面生产。构建智能问答系统,设计了知识推理算法,利用AIML实现交互式检索问答,从而提供智能化决策支持。基于上述研究成果,研发了基于综采集控平台的智能辅助决策系统。该系统在故障判断、维修建议和协同效率方面起到重要作用,在神东上湾矿12402工作面进行现场测试,验证了系统的实用性及可行性,为煤矿安全、高效生产提供保障。

基于Ethernet/IP综采机器人一体化智能控制平台设计

为提供煤矿综采装备成套解决方案,联合相关采、支、运等制造及控制厂家,集成综采工作面成套装备、技术和Ethernet/IP通信协议,设计了综采机器人一体化智能控制平台系统;研究了综采机器人控制技术,建立了三维环境复杂约束条件下的综采工作面控制模型,提出了综采工作面内"1人巡视、无人操作"的采煤模式;建立了综采一体化控制中心,设计了综采设备通信接口和协议标准方案,实现了综采机器人控制设备安全生产。最后,通过在煤矿综采过程中运行该系统平台,使基于Ethernet/IP综采机器人一体化智能控制平台较好地实现了安全、高效生产。

基于支架数据优化的工作面矿压预测模型研究

矿压预测是实现综采工作面智能化的重要组成部分,具有广阔的应用场景。液压支架载荷是综采工作面覆岩运动的直接体现,其载荷峰值循环末阻力是判断顶板来压,开展煤矿顶板、水、火灾害防控的关键指标。本研究以预测循环末阻力的变化对矿压显现规律进行表征,形成一套基于区域化的支架数据质量优化方法,时空融合的顶板压力预测模型构建,以及多尺度部署的方法体系。实验结果表明结合了注意力机制的Conv1d+Bi-LSTM时空模型有效提取了液压支架的工况矩阵的特征信息,针对不同情况的数据优化方法提升了模型的预测精度,模型具有良好的鲁棒性与泛化性,可实现矿压的精确预测。多尺度的部署方法实现了模型灵活部署对实际预测有着重要意义。

昔阳无烟煤地下气化模型试验研究

为了探索无烟煤地下气化过程的基本规律，以及制定合理的工艺参数，测定了山西昔阳无烟煤反应活性，并进行了富氧地下气化模型试验；研究了不同富氧浓度下，温度场、出口煤气有效组分含量、热值、产气率及热效率的变化规律．试验结果表明，随着氧气浓度的增加，气化区温度升高，煤气中H2，CO含量增加，但当氧气浓度大于40％时，温度上升幅度增加，但煤气中有效气体组分含量上升幅度减小；添加水蒸汽后，才能提高H2，CO含量，并有效地控制气化炉温度，保持煤气热值的稳定；随着富氧浓度的提高产气率下降，气化效率在52．10％～75．09％之间。

褐煤地下气化制氢工艺的研究

进行了大雁褐煤纯氧、纯氧-水蒸气和空气-水蒸气两阶段地下气化制氢工艺模型实验;研究了鼓氧量及汽氧比对煤气中的氢含量、气化过程稳定性的影响。实验结果表明,褐煤地下气化初期纯氧气化可以获得含氢量在40％以上煤气,鼓氧量会影响煤气中的含氢量和热值;富氧-水蒸气气化也可以获得含氢量在40％以上煤气,汽氧比影响煤气中的含氢量和各组分含量,实验条件下适宜的汽氧比范围为1:(1.5～2);两阶段气化第二阶段可获得富含氢的煤气,但产量较小。因此,褐煤地下气化可稳定生产高含氢的煤气,该煤气在地面处理后可作为提取纯氢的原料气。

褐煤地下气化过程汞析出规律的研究

在褐煤地下气化模型试验的基础上 ,研究了褐煤中汞的赋存形态 ,褐煤地下气化煤气中汞含量的变化及存在形态 ,以及气化工艺的影响 ;分析了地下气化过程中汞的析出及反应机理 .实验结果表明 ,汞在试验褐煤中主要以硫化物结合态和残渣态形式存在 ;褐煤地下气化煤气中汞含量随气化时间的变化而变化 ,且主要以Hg0 (g)的形态存在 ;水蒸汽的存在会降低Hg0 (g)被其它气体氧化为Hg2 + (g)的趋势 ;与地面气化及燃煤过程不同 ,煤地下气化产物中 ,气态汞占总汞比例低于 2 0 % 。

煤矿无人化智能开采系统理论与技术研发进展

提出以矿井物联网和先进传感等通信方式为支撑环境,构建“感知、传输、决策、执行、运维、监管”六维度智能开采控制系统;基于此系统架构,提出无人化智能开采控制技术路线和系统方案;最后,对煤矿无人化智能开采系统的理论和技术研发最新进展进行了详细论述。利用双光谱热红外摄像及图像增强技术,解决综采工作面生产工况条件下的视觉监控透尘问题;提出多目视频帧图像融合和全景视频拼接技术,解决工作面大视角覆盖以及实时无死角视频监控问题;利用三维颜色查找法,解决增强算法在质量和实时性难以满足井下视觉测量任务的问题。工作面设备自适应控制进一步发展:构建精准三维地质模型,进行开采预测和模型动态修正,为智能开采提供精准地质保障;结合采煤机截割模板修正技术、工作面多源信息融合智能控制技术,规划采煤机割煤路线;利用新一代信息技术,实现高质量的视频传输,满足智能控制及感知设备的无线接入;利用远距离液压保障技术,在有限开采空间内减轻检修强度、增加安全性。在行业当前普遍采用的“工作面内自动控制+远程干预模式”的智能化开采技术基础上,提出了新一代无人化智能采煤控制技术方法,设计了“井上智能决策、井下自动执行、面内无人作业”的智能无人开采模式;提出聚焦“一网到底”的网络型控制系统、基于透明地质的采煤机自主规划割煤技术、云台摄像机自动跟机视频技术以及基于一体化操作座椅的地面远控平台等关键技术的研发,并应用于黄陵一矿627智能化工作面,实现工作面1人巡视,采煤机自主规划截割,地面2人远程辅助控制的常态化生产。

面向综采工作面的自动化软件设计与应用

针对综采工作面高效开采需求,以及开采过程中面临的自动化软件产品缺乏,通用的工业组态软件缺乏行业针对性、设备接口协议繁多、对业务场景的适应性不足等问题,提出了一种面向综采工作面的自动化软件设计方案。面向综采工作面的自动化软件包括井下服务端、地面服务端、地面客户端3层架构。井下服务端是整个架构的基础,由驱动层、数据库模块、模型逻辑层、数据可视化层构成。驱动层负责接入适配工作面的各类设备及通信协议,实现与各设备的实时双向通信。数据库模块包括实时数据库和历史数据库,实时数据库为驱动层提供实时读写服务,历史数据库为驱动层提供数据记录服务。针对煤矿开采业务场景构建了综采工作面的数据模型,模型逻辑层用以解决软件缺乏行业针对性和适应性不足的问题。模型逻辑层通过与驱动层交互实现设备数据的实时上传和控制指令的实时下发,为数据可视化提供数据驱动,并且通过加载控制分析组件,完成各类设备的协同控制和数据分析功能。数据可视化层集成了多种数据展示技术,便于对数据进行多维度展示。实际应用效果表明:①在辅助生产方面,该自动化软件应用后,可以实现对工作面工况信息和设备状态的连续在线实时监测,支持对工作面设备的远程集中控制,将井下需要在各设备附近的多人值守减少至2人在监控中心远程集中监控,有效减少了操作人员数量。②在提升自动化的高级应用方面,该自动化软件应用后,对各系统数据进行分类融合,实现了多类设备自动化协同控制功能,提升了综采工作面自动化水平。

较薄煤层无人化智能开采技术示范

成果研究背景、意义及主要内容研究背景我国煤炭智能化开采经历了基于远程可视化的智能化开采1.0阶段,以及基于设备自适应的智能化开采2.0阶段,现已实现了工作面“无人操作、有人巡视”。但综采智能化开采仍停留在设备、围岩、地质、地理信息无关联,设备不能自适应煤层赋存变化,依赖人工在巷道和地面集中控制设备启停、调节状态的阶段。

触针式表面结构区域法软件系统的开发

在分析触针式表面结构区域法测量系统的基础上,介绍了其软件系统的功能设计、软件构架及软件实现等。并根据ISO/TC25178-7软件测量标准,通过与NIST-Internet based Surface Metrology Algorithm Testing System调用同一组SDF格式数据进行对比,验证了本软件的准确性。

互联网+综采自动化专家决策平台设计与应用

为了有效利用综采工作面自动化系统采集的矿井环境和设备大数据,挖掘数据中存在的潜在规律,通过深入研究数据挖掘技术、大数据技术、专家决策技术,设计了以Spark为核心,集成了Shark SQL、Spark Streaming、Graph X、MLlib等关键技术构建综采自动化专家决策平台,同时,融合了CLIPS专家决策系统技术,提出了离线数据挖掘和在线数据挖掘相融合的方法,并设计了系统数据库E-R图,定义了系统程序集和应用程序集的功能,对基于数据挖掘技术建设综采工作面自动化专家决策系统的设计提出有益探索。以阳泉煤业集团新元煤矿310205工作面实测数据,对该平台进行了性能测试,结果表明该平台具有较强的大数据处理和分析能力,可为分析综采工作面的生产状态、改进生产工艺提供重要参考。

大采高综采工作面设备智能控制系统研究

随着智能综采设备技术的不断发展,单机设备的智能化程度不断提高,也面临着大采高设备间不能有效互联互通,严重影响协同效率的新问题,而在8 m以上大采高智能化集控技术上,目前仍是空白,没有可借鉴的成功经验。为保证大采高综采工作面生产过程高产、高效、连续有序进行,研发了大采高综采工作面设备智能控制系统。该系统以Ethernet/IP实时工业以太网总线协议为基础,根据大采高综采设备的运行和通讯特点,构建了统一、高效的综采设备通讯协议标准,建立了统一的服务器、存储及数据接口标准,统一了单轨吊集中控制室、移变列车集中控制室和地面智能专家决策平台3个控制平台,实现整个工作面设备的监控与数据交互的功能,同时降低了平台操作的学习难度。采用两层控制模式,主从冗余控制方案,保证数据的稳定性和一致性,提高了系统整体的控制效率;根据综采设备工作和生产环境的特点,构建了综采设备联动控制模型,实现了采煤机联动控制、“三机”联动控制、支架、泵站联动控制,提高设备间协同效率;系统的集中控制与协同控制功能,可以实现大采高综采设备一键启停、协同作业;智能分析专家决策系统存储并分析工作面设备历史数据规律,同时引入专家经验规则,专家诊断知识库,构建了闭环决策,指导工作面生产。

基于自编码孪生神经网络的采煤机异常检测

针对机械设备异常检测在实际应用中遇到意想不到的异常情况为数据标注带来挑战的问题,文章提出了一种基于自编码孪生神经网络的采煤机异常检测方法,结合采煤机工况信息构建了的弱标签数据集来解决该问题;针对异常信息过少导致的数据类别不平衡问题,搭建了时空融合的LSTM-CNN Auto-Encoder Siamese神经网络,通过孪生神经网络减少类别不平衡对训练的影响,结合LSTM与CNN的自编码神经网络进行特征抽取,提高模型在诊断时序数据时的准确率。模型的测试结果表明本模型能有效提取高质量特征,针对不平衡数据有很好的鲁棒性,且模型有一定泛化能力,具有有效性与实用性。

对加强商业银行基层员工队伍建设的思考

人力资源是一种可以不断开发并不断增值的增量资源,商业银行应该做到人才整体素质超前于其事业发展,形成有效的人才拉动机制,以人才的创新开发能力促进自身发展。当前商业银行正处于由传统金融向现代金融企业挺进的转型时期,经营环境、监管要求、管理体制和经营机制都在发生深刻的变化,员工思想独立、价值多元、离职率较高。文章以农行为例,对商业银行基层员工激情工作、快乐生活的路径进行思考,浅析如何增强队伍的凝聚力向心力,提升人力资源效能。

基层农行提升市场竞争力的路径思考

2018年作为供给侧改革深化年,我国金融行业发展在结构调整、转型深化、科技应用等方面步入新时代,主要表现为利率市场化更加深入,理财业务监管更加严格,网络融资平台更加规范,银行竞争更为激烈,辖内行普遍面临负债业务增长乏力、资金成本上升、利差缩小的压力,客户群体拓展愈发艰难。尤其是随着活期存款定期化、定期存款长期化趋势加强,基层农行如何依托产品创新、服务创新、模式创新,做大负债业务、提升市场竞争力是亟待解决的重要课题,文章对此路径展开深入研究。

故障诊断预警系统在煤炭开采的应用

煤矿综采工作面环境恶劣,井下设备故障时有发生,对井下生产和安全构成较大威胁,为了消除设备故障造成的安全隐患和停产,加快智慧矿山建设,实现无人化开采的发展思路,提出了一整套与无人化开采相配套的故障诊断预警系统。提出了设备故障预警理论,基于设备数据研究了故障模型,设计和开发了故障诊断预警算法,建立设备故障体系的知识库和专家库。该系统通过传感器采集的设备数据,实时监测综采工作面设备系统运行状态,预测设备及零部件潜在故障,给出设备维护和检修建议,快速定位突发故障位置,给出故障原因,指导应急抢修,有效减少设备故障对综采工作面开采造成的影响。通过综合接入器接收不同设备传感器采集的数据,利用诊断预警算法监测设备状态,通过知识库和专家库给出故障原因和预警提示。故障诊断预警平台研究传感器接口技术,实现数据处理和跨系统通信。部署故障诊断预警系统,进行井下工业性试验,故障诊断算法有效性超过98%,故障原因准确性超过94%,验证了故障诊断算法和故障预警系统的有效性。故障诊断预警系统提高设备故障处置效率,减少设备故障发生情况,提高综采工作面生产的安全性和高效性,具有很高的经济价值和社会效益。

综采工作面装备远程控制技术进展报告

由于矿井下综采工作面的生产环境极其恶劣,且空间局限,大部分矿井工作面温度高、湿度大、煤灰重、大功率设备多、且工况复杂。工人在工作面近距离操作,遇紧急情况时,人员没有躲避空间。另外,现场噪音、粉尘等对会工人身体174科技资讯SCIENCE&TECHNOLOGY INFORMATION健康带来损害,迫切需要将工人从高危的生产环境解放出来。因此进行综采工作面装备远程控制技术的研究对于实现煤矿安全高效生产、改善工人劳动环境、降低劳动强度都有着十分重要的现实意义。该课题研究了综采工作面装备远程控制技术,该技术的研究成功实现了煤矿综采工作面的无人跟机操作、少人值守自动化安全高效生产,实现了综采成套装备智能化控制系统核心技术的突破。该技术通过位于井下设备列车或地面调度指挥中心的监控主机及操作台,结合综采设备运行数据及工作面视频系统,对综采工作面的设备进行远程启停控制、自动化生产控制以及人工远程干预,实现在采煤生产过程中:以采煤机记忆割煤为主,人工远程干预为辅;以液压支架跟随采煤机自动动作为主,人工远程干预为辅;以综采运输设备集中自动化控制为主,就地控制为辅;以综采设备智能感知为主,视频监控为辅;即"以工作面自动控制为主,监控中心远程干预控制为辅"的工作自动化生产模式,实现"无人跟机作业,有人安全值守"的开采理念,在采煤过程中做到工作面少人甚至无人。该技术的研究成功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,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(或地面调度指挥中心),在监控中心对设备进行远程操控,提高了工人的安全系数,提高了原煤产量和煤炭资源回收率,可完全替代进口技术和产品,对我国煤矿装备制造业有着重要的现实意义。综采工作面装备远程控制技术大幅提升了综采成套装备的智能化水平,带动了我国在煤机装备自动化、智能化方面的整体技术进步,为建设大型现代化矿井提供了保障,有力地推动了我国煤炭工业的转型升级。

样条滤波器算法的实现

在表面粗糙度测量中,样条滤波器比之前的2RC滤波器和高斯滤波器有更好的滤波效果,但是样条滤波器的截止波长λ,没有确定的定义,这使得样条滤波器的应用受到了限制。本文通过大量的计算,进行数据拟和得到了样条滤波器截止波长的拟合公式,通过该公式可以直接计算出p参数,它使得滤波器在截止波长处的传输特性为50%,而且其相关系数达到了1,非常接近实际的计算值。