智能矿用井下机器人巡检系统在曹家滩煤矿中的应用

为了实现井下带式输送机安全生产和无故障运行的目标,曹家滩煤矿设计了一套智能矿用井下机器人巡检系统。利用智能化技术,通过数据采集,对影响输煤系统的数据进行特征抓取,并对抓取的数据进行融合与关联分析,最终将主煤流特征信息转化后进入规则库。经过实际应用表明,该系统可实现传统带式输送机监控系统、与机器人巡检系统与智能化的有机结合,达到“无人巡检”的工作状态,可以有效减轻维护人员的劳动强度。

矿用5G智能终端数据交互和共享规范研究

5G技术是实现矿山智能化建设的基础,针对不同厂商之间的矿用5G智能终端与管控平台很难实现互通的问题,需要统一和规范5G系统中的数据交互和共享流程。给出了“5G+智能矿山”的部署架构,即矿用5G智能终端通过井上下5G基站、交换机和5G核心网,与包含管控平台的服务器实现数据交互和共享。介绍了矿用5G系统中传输的消息类型、消息传输格式、消息组成和消息连接方式等。针对矿山领域的具体应用场景,将矿用5G系统中的数据分成语音数据、视频数据、传感数据和控制类数据等,并给出了矿用5G智能终端在不同应用场景下传输的数据类型。分析了矿用5G智能终端及管控平台应具备的能够满足数据交互的基本传输能力,指出矿用5G智能终端与管控平台数据交互时的流程包括设备信息查询与上报、设备升级、日志采集、告警下发及处理和平台配置下发及处理等。给出了矿用5G智能终端数据共享的参与实体、安全等级和流程(包括数据的汇聚、申请、授权、提供和反馈)。通过实施标准化流程,在保证通信可靠性的同时,简化了“5G+智能矿山”系统架构下的数据交互和共享流程,以加速矿山智能化建设。

智能化矿用摄像仪测试方法中约束条件的研究

矿用摄像仪智能化发展迅速,普通的智能化摄像仪的测试方案中缺少与井下特殊环境相关的关键条件。针对这个问题,进行智能化矿用摄像仪测试方法中约束条件的研究。首先,介绍智能化矿用摄像仪的软件、硬件功能,对其分别进行矿井约束条件下的测试及分析研究。软件功能测试结果表明:环境照度及距离(约束条件)对纵撕检测功能的测试结果均存在较大影响,距离(约束条件)对井下人脸识别功能的测试结果存在较大影响。硬件功能方面,分析其与约束条件的相关性,结合产品防爆性能进行综合评价后得到测试关注点。最后,通过加入矿井约束条件及关注点,优化智能化矿用摄像仪的测试方法。根据实例结果表明:可提高检验有效性与可靠性。该研究对建立矿用摄像仪智能化评测标准和矿用摄像仪设计等提供有效的参考。

智能矿用转移机械臂优化及运动分析

为了提高矿井智能化程度,降低矿井运营过程中的人力成本,建立一种新型智能矿用转移机械臂系统模型,首先对设计方案进行参数确定,并通过优化理论得到定型设计参数,其次运用D-H方法对设计模型进行正/逆运动学分析,最后通过数值仿真对设计方案进行验证。研究结果表明:基座高度对于有效转移空间基本不存在影响,但随着基座高度的增加结构指标呈现增长趋势;随着机械臂基座与实际工作区域距离增加,有效转移空间在边界条件内呈现波动现象,且当机械臂基座与实际工作区域距离等于690mm时,有效转移空间最大;关节旋转副速度变化曲线光滑,整体运动平稳,转移机械臂在接近转移目标运动过程中各阶段曲线变化均较为光滑,故系统运行稳定,平顺性较高。

矿用智能通信接口的设计与实现

为了提高矿用通信接口的可靠性和功能,在传统的RS232和RS485转换模块上,传统的矿用通信传输接口进行了重新设计,加入了对多路复用信号的调制解调、系统自检、双机热备切换等功能。实验表明:设计出的矿用智能型通信总线接口,具有功能强、误码率低等特性。

矿用智能巡检机器人无标定视觉伺服控制研究

针对矿用智能巡检机器人无标定视觉伺服控制中采用基于传统的卡尔曼滤波(KF)的图像雅可比矩阵存在估计值不准确、鲁棒性差的问题,提出了一种具有长短期记忆(LSTM)的卡尔曼滤波算法(KFLSTM算法)。KFLSTM算法使用LSTM弥补由KF算法产生的估计误差,将滤波增益误差、状态估计向量误差、观测误差用于LSTM的在线训练,利用训练后的LSTM模型对雅可比矩阵进行最优估计,通过提高雅可比矩阵估计值的准确性和稳定性来改善视觉伺服控制的实时性和鲁棒性。建立了基于KFLSTM算法的无标定视觉伺服模型,将最优雅可比矩阵作为控制器的输入,使控制器输出较准确的关节角速度,从而控制机械臂的实时运行。将KFLSTM算法应用到矿用智能巡检机器人六自由度视觉伺服仿真实验中,结果表明:应用KFLSTM算法得到的图像误差收敛速度相较于传统KF算法提高了100%~142%,图像特征误差更小,定位精度为0.5像素,且机器人末端执行器运动平稳,具有较强的抗噪声干扰能力,可有效提高矿用智能巡检机器人的作业精度与效率,并增强其工作的稳定性与安全性。

矿用智能巡检机器人关键技术研究

介绍了矿用智能巡检机器人研究现状,针对目前矿用智能巡检机器人的特点,从移动平台、定位与导航、图像识别、自主充电、后台管理及诊断等方面详细分析了矿用智能巡检机器人的关键技术:移动平台是矿用智能巡检机器人的重要组成部分,不同的移动平台工作方式不同,应根据巡检场所的环境特点选择轮式、履带式或者轨道式移动平台,平台设计时还需考虑防爆、防潮、防振、防尘等问题;定位与导航技术是矿用智能巡检机器人实现智能化和完全自主移动最关键的技术,从目前井下使用情况来看,轮式和履带式矿用智能巡检机器人定位与导航可采用激光雷达+SLAM技术,轨道式矿用智能巡检机器人由于巡检线路固定,定位与导航适合采用RFID技术;图像识别技术是矿用智能巡检机器人使用比较普遍的一项重要技术,通过拍摄设备图像,判别设备运行状况,根据矿用智能巡检机器人结构及组网方式不同,图像识别的数据处理分为后台处理和就地处理;自主充电技术是矿用智能巡检机器人长期自主工作后补充电能的重要手段,在电池设计时不仅要考虑增大电池容量,还要考虑电池的自主充电能力,才能实现机器人无人值守智能化巡检,体积小、质量轻、储量大的电池本安化是目前研究的难点;矿用智能巡检机器人在巡检过程中会采集到大量数据,其必须具备后台管理和数据分析诊断功能,但目前矿用智能巡检机器人受供电、网络传输技术等因素的影响,无法对采集的数据进行实时处理或上传,需要进一步研制出更加高效的后台管理及在线故障诊断系统。指出了数据分析智能化、移动平台轻量化、功能模块化、巡检定位精确化是矿用智能巡检机器人的发展趋势,为矿用智能巡检机器人关键技术的进一步研究提供参考。

矿用隔爆兼本安型智能化组合开关的应用

KBZ-400/11402型矿用隔爆兼本质安全型智能化组合开关,以CPU智能数字电路保护组件为控制核心,可以完成开关的各种保护功能。文章详细介绍了组合开关在应用中如何实现负载不同的控制启动方式以及常见故障的排除。

KLJ7型矿用智能链臂切顶机在小煤柱留设开采技术中的应用

针对传统切顶卸压沿空留巷道无煤柱开采技术和切顶卸压小煤柱留设开采技术这2种开采方式中,双向聚能爆破预裂切顶工艺存在的作业人员安全性较差、人工劳动强度大、工序繁琐等问题,同煤集团研发了KLJ7型矿用智能链臂切顶机代替传统人工切顶工艺。介绍了KLJ7型矿用智能链臂切顶机的装备性能及结构组成,详细阐述了同煤集团塔山煤矿2311巷道的机械切顶技术方案以及顶板切缝后补强支护技术方案,并对2311巷道切顶效果进行了综合效益分析。通过实际应用表明,KLJ7型矿用智能链臂切顶机解决了传统切顶工艺中的“部分预裂孔未打通成缝”及“预裂后顶板垮落不规整导致后期巷道维护困难”等问题,既降低了施工成本,提高了工程质量,又收集了试验数据,为设备后期推广应用打下基础。

CSPB20T型矿用智能湿喷机的研发与应用

为了改善煤矿井下支护作业环境,实现混凝土喷射的机械化作业,加快煤巷施工速度,降低工人的劳动强度,国家能源集团神东煤炭集团研发了CSPB20T型矿用智能湿喷机替代传统的人工手持喷头的喷浆作业方式,详细介绍了该设备的整体结构、主要技术参数、主要组成部件以及功能。通过在大断面巷道锚护作业中的实际应用,CSPB20T型矿用智能湿喷机提高了喷射混凝土的质量和生产效率,加快了施工速度,改善了煤矿井下支护作业环境,大大降低了人员的劳动强度,产生了良好的社会效益和经济效益。

智能型矿用隔爆兼本安型直流稳压电源的设计

文章提出了一种智能型矿用隔爆兼本安型直流稳压电源(以下简称本安电源)的设计方案,介绍了该电源的主要电路的设计。该电源采用LM2576HV开关稳压集成电路来实现稳压功能,提高了电源的转换效率,减小了输出纹波噪声;采用由过流检测电阻、双单稳态触发芯片、大功率三极管等组成的双重化过流和过压保护电路,提高了本安电源的可靠性。

矿用智能伺服永磁直驱技术在胶带输送机的应用

矿用智能伺服永磁直驱系统由矿用隔爆型永磁直驱电动机、矿用隔爆兼本质安全型低压交流变频器与驱动滚筒组成。取消了减速器、液力耦合器等中间传动装置,降低了维护成本。智能伺服永磁直驱系统由永磁直驱电动机和高性能矢量控制变频器组成,启动转矩能达到2.2倍的额定转矩,能实现无级变速、重载启动设备。

矿用智能润滑系统的统一标准探析

煤矿智能化是煤矿工业的发展方向,矿用智能润滑系统是煤矿智能化的重要组成部分。本文通过对比目前现有的各种润滑系统,提出了矿用智能润滑需要的统一标准,并分析了矿用智能润滑系统标准所需考虑的各方面内容。

MABZ矿用智能型节能瓦斯排放器在晓南矿的应用

介绍了MABZ矿用智能型节能瓦斯排放器的工作原理和井下试验的结果 ,肯定了该设备在掘进工作面和开启密闭巷道时安全排放瓦斯的可应用性。

矿用隔爆智能软起动器起动方式的比较与研究

简要介绍了国内煤矿使用的智能软起动器工作原理和应用状况；对软起动器的几种起动方式及它们的特点进行了比较和分析，并提出了软起动器节能效应的原理和实现在电机控制上的意义，实践证明，软起动器在煤矿井下使用节能、安全、可靠。

矿用智能网络交换接入终端设备的研制

分析目前矿井使用主干网络传输系统的千兆工业以太环网系统和GEPON环网系统,研制了一种适用于大中型矿井的网络交换机(以下简称KJJ188交换机),该交换机具备矿井安全监测监控系统使用的RS-485总线和CAN总线,无需其他转换设备,在一台设备中即可实现一线接入可靠传输,可有效减少故障点,减少投资,简化操作。交换机在煤矿井下投入运行后,取得了良好的效果。

基于自适应算法驱动器的矿用机器人运动控制

为了使机器人能够更好地适应矿山的工作环境,代替人类执行地质探测、安全巡检等任务,设计一种矿用智能机器人运动控制系统。该系统由硬件系统和软件系统两部分组成。硬件系统指的是作为运动控制载体的纵臂式弹性悬挂系统,它包括机械结构和伺服驱动系统两部分。软件系统主要是基于伺服驱动器的HD控制算法采用软件编程实现对机器人的运动控制。为了验证机器人运动控制的可行性,笔者对该系统进行了数学建模以及MATLAB仿真实验。为了检测该运动控制系统的实用性,笔者对伺服电机分别做了扭矩校核和速度仿真实验。实验结果表明,该系统结构简便,性能平稳可靠,适宜在矿山实际环境中工作应用。

矿用隔爆型高压真空配电装置保护系统改造

本文主要论述了矿用隔爆型高压真空配电装置保护改造的原因、保护改造方案、新保护装置的优点及其保护改造后非常明显的应用效果,提出了煤矿采用的MT-KY500型矿用智能型综合保护装置具有很好的推广使用价值。

矿用巡检机器人轻量化多轴机械臂的应用

煤矿巡检工作一直以人工为主,在皮带运输过程中由于输送带运行速度快、物料飞落等不安全因素,易造成巡检人员受伤,给煤矿安全生产造成很大的困扰。因此采用矿用巡检机器人对运输中的带式输送机进行巡检,搭载轻量化多轴机械臂可实现对带式输送机底部、侧方的细微巡检,避免盲区,实现对整个带式输送机的全方位可视化巡检。从而对带式输送机运行中存在的故障隐患进行准确判断,确保煤矿高效安全生产。

矿用巡检机器人轻量化多轴机械臂的应用

煤矿巡检一直以人工为主,在皮带运输过程中由于输送带运行速度快、物料飞落等不安全因素,易造成巡检人员伤害,给煤矿安全生产造成很大的困扰,因此采用矿用巡检机器人对运输中的带式输送机进行巡检,搭载轻量化多轴机械臂可实现对带式输送机底部、侧方的细微巡检,避免盲区,实现对整个带式输送机的全方位可视化巡检。从而对带式输送机运行中存在的故障隐患准确判断,确保煤矿高效安全生产。