煤炭工业数字智能绿色三化协同模式与新质生产力建设路径

煤炭工业是支撑我国经济社会高速发展和保障国家能源安全的压舱石与稳定器,承担着能源保供与支撑新能源稳定发展的时代使命,煤炭工业的高质量发展既是落实我国能源安全新战略与产业体系变革的关键,也是推进能源产业可持续发展与促进国家高质量发展的基础。当前我国煤炭工业高质量发展已取得阶段成效,能源保供成绩显著,产业结构不断优化,科技创新能力显著提高,绿色开发与清洁高效利用持续推进。但当前煤炭工业仍面临诸多挑战,发展水平与中国式现代化的国家需求差距较大,可持续发展受多重因素制约,数字技术与煤炭开发利用尚未深度融合,智能化建设仍处于示范培育阶段,绿色化发展不平衡且矛盾突出,煤炭工业的转型升级仍然任重道远。结合当前煤炭工业发展现状与挑战,提出了数字化、智能化、绿色化(三化)协同的发展模式,明确了煤炭新质生产力的核心内涵,构建了三化协同发展煤炭新质生产力的总体架构,阐述了通过数字化变革生产要素创新配置、智能化引领关键技术跨越突破、绿色化主导传统产业深度转型三大要素催生煤炭新质生产力的技术路径,提出了六大技术体系:通过研发全产业链数据高效采集与深度治理技术体系,打通煤炭产—运—储—销—用全流程的数据壁垒;通过研发构建煤炭行业知识图谱与智能决策管控技术体系,深度挖掘煤炭产业上下游各业务场景的关联关系与价值,为煤炭生产利用全流程的自主决策与智能控制奠定基础;开展煤炭资源智能-绿色-高效开发技术体系、煤炭产业安全协同保障技术体系、矿区生态智能监测-预警-修复技术体系、煤炭柔性开发与清洁低碳利用技术体系研究,实现煤炭开发利用全产业链、全流程的三化协同发展,培育形成煤炭新质生产力,为煤炭工业的整体形象带来根本性变革提升。

智能采煤工作面创新实践成果与问题分析

通过近年来的创新实践,我国建成了一批不同类型、多种模式的智能化煤矿。无论在规模还是水平上,煤矿智能化建设居于全国矿山行业领先地位。当前煤矿智能化发展正处在从示范建设到全面推广的关键阶段,但全国煤矿智能化建设进展不平衡、水平不一,已通过验收的首批智能化示范矿大多数处于中级水平,与系统完备、运行可靠的高级智能化煤矿仍存在着不少差距,很多新技术在推动常态化应用过程中表现出“水土不服”.

利用局部受激散射提升布里渊光时域反射系统性能

分布式光纤传感技术在工程领域中逐渐得到大规模应用,为了简化传感解调模式以提高光纤监测方案的工程便捷性和可行性,在降低光纤监测成本的同时提高监测的精度和准确性,提出了一种基于局部受激散射的布里渊光时域反射系统。在采取光纤单端探测以满足工程便捷使用要求的基础上,利用连续泵浦光的自发布里渊散射与系统中的探测脉冲光作用,通过自发布里渊散射系统中产生的局部受激布里渊散射模式,来提升布里渊光时域反射仪的传感距离和测温精度。通过此方法,可使原低成本布里渊光纤传感系统在使用宽度为100 ns的常用探测光脉冲基础上,将2.7 km测温光缆的末端测温精度提升至±1.27℃,提升了283%,改善了系统的测温精度和传感距离,且该结构不额外增加运算时间及其他冗余光电器件。与传统相干探测结构相比,该系统为改善低成本建筑工地专用布里渊光时域反射仪的性能提供了一种途径,尽量满足当前阶段建筑工程领域对超低成本分布式光纤解调仪的应用需求。

一种减小光纤传感系统频谱噪声的信号处理方法研究

针对基于短时傅里叶变换的布里渊光时域反射仪(STFT-BOTDR)系统噪声频谱泄漏导致的布里渊频移误差问题,提出利用布莱克曼窗函数解决频谱噪声的信号处理方法。首先搭建STFT-BOTDR系统,采集到包含系统变频模块产生低频噪声的布里渊信号,然后分别利用海明窗函数和布莱克曼窗函数解调的布里渊增益谱和布里渊频移分布。实验结果显示:利用布莱克曼窗函数比利用海明窗函数更能有效解决STFT-BOTDR系统中由于低频噪声发生频谱泄漏产生的谐波使布里渊增益谱失真的现象,减少布里渊频移的测量误差。实验表明利用窗函数解决系统频谱噪声的方法,在1.8 km的待测光纤上利用布莱克曼窗函数解调的布里渊频移分布测量精度达到1.4691 MHz,系统性能得到了提升,有利于加速低成本、中精度STFT-BOTDR系统的工程应用进程。

煤矿矸石高效智能储运系统研究与应用

针对焦作煤业(集团)新乡能源有限公司赵固二矿(以下简称“赵固二矿”)岩巷掘进工程量大、单日产生的矸石多、副井提升矸石所需时间长等问题,研究与设计了煤矿矸石高效智能储运系统,该储运系统主要由储矸系统、装矸系统、卸矸系统和控制系统等组成,能够储存大量矸石,实现对装矸、卸矸过程的可视化一键操作和智能控制;对地面缓冲仓给煤机进行改造,使得给煤机在正反2个方向分别运输原煤和矸石,并且矸石能够及时利用卡车运走,实现地面煤矸分运。通过实际应用表明,该储运系统能够减少矸石堆积对掘进速度的影响,出矸效率大幅提高,工人劳动强度明显降低,为岩巷快速掘进创造了有利条件。

新型光纤智能监控系统设计

本文提出了一种适用于新型光纤智能结构的健康监控系统。该系统包含硬件和软件两部分。系统的硬件部分由光源组、光电探头、监控主机及PC机组成,配合编制的软件工作。系统的软件分为监控主机软件和监控计算机软件,监控主机的程序一方面完成光电信号采集、模/数变换和显示控制;另一方面,还负责与PC机通信,创建光纤智能结构健康日志。利用该监控系统对内嵌光纤传感网络的复合材料结构试件进行加载和损伤位置判定实验。实验结果表明,利用该系统能快速准确地对光纤智能结构的承载、损伤、破坏等状态进行监控。与传统的结构检测系统相比,该系统具有判断准确、实时、光路切换稳定以及远程控制等特点。

特种光纤参数检测及承载性能分析

对自制特种液芯光纤进行了几何参数(直径)的检测,提出了一种基于数字图像处理的高效、实用的分析方法来测量光纤的直径.通过承载性能实验,测试了石英光纤、塑料光纤和特种液芯光纤的承载性能.结果表明,液芯光纤对外界的承载变化比较敏感,有较好的光强传感性能,具有和普通光纤相似的性质.根据液芯光纤输出光强的变化,可以判断其承载的大小,其承载能力比石英光纤和塑料光纤好.

一种光纤智能结构的监控系统设计

提出并设计了一种基于光纤智能结构的新型健康监控系统。系统的硬件由光源组、光学系统、光电传感器、监控主机及PC机组成;系统的软件分为监控主机软件和监控计算机软件,监控主机的程序完成光电信号的采集与处理,并负责与PC机通信,进行结构状态分析和创建监控记录。在航空飞行器常用复合材料E51典型试件中,以网状交叉方式埋入特殊传感光纤(间隔为3 cm),构成光纤智能结构,对该结构进行健康监控试验研究,并作数据分析和损伤位置判定。结果表明:该监控系统性能稳定且效果明显,对智能结构多种状态的检测具有实时、有效且可靠的优点,为光纤智能结构的状态监控提供了新方法。

叶酸受体介导靶向药物载体的研究进展

利用叶酸受体在肿瘤细胞(高表达)和正常细胞(低表达)上表达的差异性及叶酸受体与叶酸和叶酸类似物结合的高特异性、高亲和性,可望实现肿瘤的靶向性治疗。而叶酸修饰的药物载体不仅可实现难溶或不稳定药物的体内输送,减少体内酶对药物的降解,提高其生物利用率,同时还可有效地提高药物在肿瘤组织中的浓度,降低对正常组织的毒副作用。本文就近年来叶酸化药物载体的研究进展做一简要综述,旨在为肿瘤的靶向性治疗提供参考。

聚乙二醇化Exendin-4类似物受体亲和力测定方法的建立

基于荧光素酶报告基因法和本实验室前期构建的CHO-GLP-1R-CRE-Luc＋检测模型细胞株,建立并优化了长效降糖多肽——聚乙二醇化Exendin-4类似物PE与GLP-1受体的亲和力测定方法,并对其进行了方法学验证。结果表明,当药物作用4 h,化学发光底物作用15 min,检测药物在5.7×10-3-1.5×103nmol/L浓度区间内时,该检测方法的专属性和耐用性良好、准确度和精密度较高,符合《生物制品质量控制分析方法验证技术一般原则》的相关要求。本研究为该类GLP-1受体激动剂药物的快速评价与筛选奠定了基础。

对叠氮-L-苯丙氨酸盐酸盐的合成及其在重组人内皮抑素中的定点引入

以对硝基-L-苯丙氨酸为原料,通过5步反应制备纯度较高的对叠氮-L-苯丙氨酸盐酸盐。利用构建好的重组表达载体和正交氨酰tRNA合成酶/tRNA(MjTyrRS/tRNA)系统将对叠氮-L-苯丙氨酸(pAzPhe)定点(31位)引入到人内皮抑素分子中,表达人内皮抑素中突变体——rhEs31m。对分离纯化所获得的目的产物进行SDS-PAGE和Western blotting分析鉴定,突变体rhEs31m电泳纯度达90%以上,同时可被抗人内皮抑素抗体特异性识别。通过MTT法检测rhEs31m体外抗人脐静脉内皮细胞增殖活性,结果显示:与野生型rhEs相比,rhEs31m保留了大部分生物活性。本实验表明单个pAzPhe的定点引入并未破坏重组人内皮抑素的空间结构和生物活性。

咖啡因N_1位水解去甲基反应机理的理论研究

基于密度泛函理论,利用BH&HLYP/6-311++g(d,p)方法对咖啡因N1位水解去甲基机理进行了研究.主要考察了两条反应路径,路径A为O6氢转移机理,路径B为O2氢转移机理.计算结果表明,路径A略优于路径B,但两条反应路径均需较高的活化能(大于350 kJ·mol-1),因而很难直接通过水解脱去甲基,从而强调了酶的重要催化作用.

赵固二矿回采巷道非对称变形数值模拟分析

针对赵固二矿11071工作面运输巷非对称变形的问题,首先推导出研究区域主应力场偏转的数值模拟边界加载条件表达式,并以此为前提采用数值模拟方法对该巷道围岩区域主应力场偏转不同角度时的塑性区形态进行了分析。结果表明,赵固二矿11071工作面运输巷非对称变形与区域主应力场的偏转有关,区域主应力场偏转角度的不同影响巷道围岩出现不同的变形特征,当巷道围岩区域主应力场偏转角度在45°~60°之间时,该巷道出现两帮收敛量与顶底板移近量接近、煤柱侧顶板下沉严重、煤壁侧底板底鼓量较大的非对称变形特征。

智能材料结构多路光电检测及修复系统研究

提出并设计了一种用于智能材料结构损伤探测并适时修复的多路光电检测系统．该系统利用光开关器件将多路光纤的光信息切换至固定光电转换处理电路，并在适时情况下将激光光源切换到某路光纤，进行反向照明，用于液芯光纤的激光固化。以此来进行智能材料的光修复．经实验测试表明：光信息切换稳定可靠，系统检测性能良好，为全光智能材料结构的自诊断、自修复提供了一种有效可行的方法．

一种光纤智能结构中的光电系统研究

文章提出并设计了一种应用于光纤智能结构的新型光电探测系统，分析了系统的组成，阐述了该系统的设计和工作原理，并利用该系统进行了塑料光纤以及智能结构试件的加载位置判定实验，得出实验结果并进行分析，结果表明该光电检测系统软硬件工作协调，数据处理与分析正确无误，具有实时、可靠、智能化的优点，能方便地应用于光纤智能结构中。

双风轮风力机前后风轮功率特性相互影响分析

双风轮风力机相对于传统风力机能够吸收更多的风能转化成电能。通过对3种面积比(56%、64%、87%)的双风轮风力机开展风洞实验,研究前后风轮不同叶尖速比时,对双风轮风力机功率特性的影响。结果表明:面积比为64%双风轮风力机的后风轮随着叶尖速比的增大,对前风轮功率有促进作用,而56%和87%的双风轮的后风轮叶尖速比的增大对前风轮功率有抑制作用;3种面积比双风轮的前风轮叶尖速比的增大对后风轮的功率都有抑制作用。3种面积比的双风轮风力机的总功率均大于单风轮风力机,且面积比为64%的双风轮风力机功率提升最大。

血液激发荧光强度分析及应用

文章采用荧光分析技术,对血液激发荧光强度进行研究。给出了有关理论分析,并给出了正常血样 与异常血样(高血糖、高胆固醇)对比实验结果。研究发现:血液中血糖的浓度影响血液的激发荧光,其大致 趋势是:在相同波长的激发光激发下,随着血糖浓度的提高,血液的激发荧光强度也逐渐增强,显然,血液 中的血糖也是一种荧光物质,其浓度对血液的荧光强度的影响与理论分析相一致,这表明所得的实验结果 是合理的,同时还表明了可以通过比较血液的激发荧光强度来区分血液中血糖浓度的高低;研究还发现:胆 固醇含量越高,所得的荧光强度也越强。因此,根据血清的荧光强度可以知道血清中胆固醇含量的高低,尤 其是当使用波长位于435 nm附近的激发光时,结果非常明显。文章提出的血液激发荧光强度分析技术,为 血样快速检测及疾病诊断提供了新的途径。

不同波长激发光对血清荧光光谱影响的实验研究

采用日本岛津荧光光度计RF5301,研究了血清的荧光光谱与激发光波长的关系。实验结果表明:在不同波长的紫外光激励下,血清产生的荧光光谱线型及峰值波长基本相同,与激励光波长无关,但荧光峰强度随激励光波长变化而变化。血清的荧光光谱有两个较强的荧光发射区,其中第一个发射区处于300～410nm,第二个发射区处于410～530nm。当激发光波长小于310nm,荧光主要集中在第一发射区,荧光峰位于330和370nm处,并产生竞争现象。当激发光波长大于250nm时,只出现330nm处的荧光峰,其最佳激励光波长为300nm;当激发光波长大于320nm,第一发射区的荧光变弱,在第二发射区的荧光变强,荧光峰位于452nm。此研究为血液的光谱特性研究提供了实验依据,对光诱导荧光光谱诊断技术中激发光波长的选择具有一定的参考价值。

塑性区瞬时恶性扩张诱发冲击灾害机理

为探究煤矿冲击灾害的发生机理,以耿村煤矿"12·22"冲击地压事故为背景,采用数值模拟方法分析了工作面回采对13230工作面运输巷围岩区域应力场的影响,得出了沿巷道轴向的主应力曲线。在受到回采工作面割煤、放煤、初次来压或周期来压、前方或侧向移动支承压力等外界扰动的作用后,回采巷道围岩塑性区最大尺寸扩张了2.2~3.4倍,由此揭示了耿村煤矿"12·22"冲击灾害的发生机理:在该地质环境下,受到外界扰动等触发事件的诱导作用后,13230工作面运输巷围岩区域应力场发生突然改变,引发煤岩体内的弹性能以震动、声响和煤岩体抛出等形式进行释放,出现爆炸式的动力破坏,并造成距离工作面150 m范围内的巷道破坏严重。

基于机器视觉的梳棉机棉结在线检测

棉结是纺织生产中的一种有害疵点,不仅影响纺织品的质量,对染色质量影响也较大。提出了一种基于机器视觉的梳棉机在线棉结检测系统,分别对光源系统、高速图像采集系统、实时图像处理系统的设计进行了讨论,实验验证了系统的可行性。实测结果表明:系统具有高速数据采集、宽幅表面棉结特征识别、在线实时处理(棉结计数)和显示(报警)等功能,且在高速生产环境下运行稳定可靠。