A Life Evaluation System and its Application to Mining Machinery Equipment

Based on analyzing the mining equipment life evaluation theoretical system, the equipment life evaluation target system of the mining machinery is put forward taking the economic life, security life, reliability life and technical life as the targets. Then, the structure and model of the mining equipment life evaluation system are established and prepared for the realization of the system theoretically. Taking hydraulic support as the research object, the life evaluation system of hydraulic support is established and practice shows that the life evaluation system is feasible.

地下金属矿开采装备短间隔智能调度体系研究

作为矿山生产管理的重要内容,生产调度优化与管控可以充分利用产能、降低开采成本,因此成为现代矿山降本增效的有效手段。通过精细化调度管理和智能决策方法,实现复杂条件下的开采装备高效协同作业,充分提高调度管控效率和矿山生产能力,是现阶段矿山开采装备智能调度需要解决的关键问题。以地下金属矿山开采装备调度过程为研究对象,以提高开采装备的作业效率和生产能力为目的,研究了开采装备智能调度管控模式、决策支持算法和集成化应用。针对现代地下金属矿生产实时化、精准化与智能化管控的新需求,提出了开采装备短间隔智能调度新模式,形成了以“任务分解—任务配置—运输配置—作业指令—响应修正—分析反馈”为特征的短间隔闭环调度方案。设计了包括开采装备任务配置与调度优化算法、面向多级动态配矿的矿石流优化算法、无轨装备集群调度控制优化算法的智能化决策支持算法库,实现由人工经验到智能决策的转变。将开采装备短间隔智能调度体系进行综合示范应用,满足了现代矿山精细化管控和智能化决策需求。研究成果对于地下矿山开采装备作业过程的精细化管控与开采效率提升具有指导意义,同时也为现代地下金属矿山的生产调度管理提供了理论和方法支撑。

时间控制模式在血液分离机运行管理中的价值研究

目的:构建血流分离机时间控制管理模型,探讨其在血液分离机运行管理中的应用价值。方法:分析成分血采集血液分离时间延迟原因,采用数据挖掘算法分析其影响因素与时间控制水平的关联性,在时间评估预测等多维度构建血液分离时间控制管理模型,制定时间控制管理对策。选取2019-2022年上海市徐汇区中心医院的600名献血者和采血期间临床在用的17台血液分离机,根据管理模式不同,将其分为对照组(300名献血者,14台血液分离机)和观察组(300名献血者,15台血液分离机,含对照组12台和新增加的3台),对照组血液分离机采用质量控制模式,观察组采用时间控制模式,对比两组成分血采集过程中的问题数、延迟比例、满意人数和参与采集成分血工作的相关医务人员考核成绩。结果:观察组成分血采集过程中发生设备、医用耗材、医务人员及献血者相关问题的献血者人数分别为11名(占3.7%)、17名(占5.7%)、7名(占2.3%)和18名(占6.0%),均少于对照组,其差异有统计学意义(x^(2)=7.192、6.822、8.153、11.405,P<0.05);观察组成分血采集过程中血液分离机运行正常、明显延迟和显著延迟的献血者人数分别为236名(占78.7%)、46名(占15.3%)和18名(占6.0%),运行正常人数占比高于对照组,明显延迟和显著延迟占比低于对照组,其差异有统计学意义(x^(2)=17.821、7.131、8.549,P<0.05);观察组献血者满意人数为284名(占94.7%),高于对照组,其差异有统计学意义(x^(2)=30.171,P<0.05);参与观察组献血者成分血采集工作的医务人员考核成绩为(91.14±4.86)分,高于对照组,其差异有统计学意义(t=4.587,P<0.05)。结论:时间控制模式能够控制血液分离机运行问题发生概率,缩短血液分离机运行延迟时间,改善献血者献血体验和采血服务质量,提高医务人员业务水平。

基于双螺旋推进的莲藕采收机器人设计

为探求中国农业机械装备在新能源大背景下的清洁绿色、电气化、智能化发展之路,提出一种电气化、高度智能化、可以自动采收莲藕的小型机器设计,能够解决莲藕采收的诸多难题。该莲藕采收机器人针对莲藕的复杂且人工介入困难的自然生长环境,以双螺旋滚筒作为推进结构,采用基于超级电容器的电动莲藕收获机器人复合能量系统,依靠物联网技术和定位技术实现自动规划路径,综合利用了传统的喷流式和铲掘式两种采收方式,设计了喷淋清洗传送装置,能够实现集采挖、涤荡和收集于一体的自动化采收过程。通过实验对比分析,莲藕采收机器人可以有效提高莲藕的采收效率和成品的完整率,大大降低能源消耗,大幅减少人力成本投入,实现节能环保,降本增效的有效统一。

数字孪生在农机装备远程操控的应用探讨

数字孪生是一种融合多种信息技术、促进虚拟与现实交互融合的先进理念。文章在深入探究数字孪生的概念与远程操控系统架构的基础上,阐述数字孪生在农机装备远程操控的实现路线,为提升农业机械化、自动化和智能化生产水平提供了新途径,为数字孪生赋能智慧农业和智能农机装备奠定理论基础。

超大采高综采工作面支护技术及装备研究现状

超大采高一次采全厚开采具有开采效率高、资源回收率高等特点。为探求超大采高综采技术进一步突破,分析其工作面围岩稳定性控制可行性,在调研超大采高综采发展历程的基础上,总结了超大采高综采工作面围矿压显现及煤壁片帮规律,分析了现有超大采高液压支架整体技术特征及其适用性能,并介绍了10 m超大采高工作面液压支架基本情况。通过分析发现:工作面矿压显现强度与采高基本呈现正相关关系,采高越大,工作面支护阻力越大,且煤壁片帮是困扰超大采高开采高效推进的主要因素之一,通过提高工作面液压支架的初撑能力能有效减小煤壁应力;液压支架随工作面采高增加,选型工作阻力增大,支架中心距加宽,大梯度过渡方式在提供可靠支护的同时,能有效提升端头区资源回收率;为适应大体量开采装备运输,超大采高工作面煤巷断面增加,超前支架工作阻力增大;工作面配套液压支架通过设计手段、整体结构、制造工艺等方面优化升级以提升可靠性及适应性;相对较低采高工作面支护,超大采高开采更注重支护过程中的安全技术需求,需要完善架前煤矸防护、架间防尘降尘、安全的后期维检等安全措施;工作面围岩稳定性控制及其配套装备是超大采高综采技术发展及推广的重点,从支护参数选择、支护结构设计到液压支架制造、后期维检的超大采高液压支架全寿命开发是支撑超大采高开采高效推进的基础。

基于粒子群算法的同步定相振动控制仿真研究

传统的同步定相技术采用螺旋桨特征理论,通过遍历各个相位差的组合来寻找最优相位差,但随着设备数目增多,其计算量大大增加,不利于工程应用。利用遗传算法可计算设备间的最优相位差,但其计算复杂且收敛速度较慢,而安装过多传感器作为振动评价点来衡量系统整体振动水平则会导致数据冗余并增加系统复杂度。为了提高计算效率和精度,提出一种基于粒子群算法(PSO)的同步定相振动控制方法,通过粒子群算法对振动评价传感器在数量约束条件下进行布放位置优化,建立振源设备和振动评价点之间的数学模型,并再次使用粒子群算法更新粒子的位置和速度,实现参数空间中的最优相位求解。根据计算结果调整激励力间的相位差,实现同步定相振动控制。仿真结果表明,采用粒子群算法能使传感器数量大大减少,使用计算得到的最优相位调整旋转机械设备激励力间的相位差,能有效减小振动向船体结构的传递。与遗传算法相比,粒子群算法在计算效率和收敛速度方面表现出更好的性能。

一种ROV型深海矿物采集装置的路径跟踪控制方法

本文针对一种新型遥控无人潜水器(Remote Operated Vehicle,ROV)拖曳采集装置(Mining Robot,MRT)的路径跟踪问题,提出一种路径跟踪控制方法。首先建立简化的ROV型深海采集装置的运动模型,随后提出一种基于线性模型预测控制算法(Linear Model Predictive Control,LMPC)和非线性模型预测控制器(Nonlinear Model Predictive Control,NMPC)的路径跟踪算法。与传统的模型预测控制器(Model Predictive Control,MPC)不同,本文提出的双层模型预测控制算法(Double Model Predictive Control,DMPC)由两部分组成:(1)由MRT的LMPC控制器计算得到MRT的速度控制律,用于快速收敛MRT的跟踪误差;(2)由ROV的NMPC控制器计算得到ROV的控制输入,用于响应MRT的速度控制律。在DMPC的设计中,有效考虑状态量和控制量约束,其中为了保证ROV控制输入的平顺性,引入ROV的控制量增量约束。最后,设计仿真实验用于验证MRT的路径跟踪效果,数值仿真结果证明了该算法的有效性。

基于磁流变弹性体动力吸振器的掘进装备振动控制

针对掘进装备在自适应截割控制下的截割部宽减振问题,基于磁流变弹性体的动力吸振技术,提出了一种掘进装备截割部的振动控制方法。首先,以连续采煤机为研究对象,根据动量矩定理,建立了截割部-磁流变弹性体动力吸振器(MREDVA)耦合动力学模型,从理论上分析了MREDVA的减振机理;然后,为保证MREDVA的磁路以及移频特性满足需求,详细阐述了MREDVA的设计流程,提出了一种新的MREDVA结构,对其磁场和移频特性进行了仿真验证;最后,计算了不同截割状态下MREDVA对截割部的振动抑制能力,并建立了半主动控制方法,比较了被动和半主动振动控制方法下MREDVA的振动抑制能力。研究结果表明:对于所选煤层1和煤层2,截割部的振幅衰减分别达到41.53%和49.80%;对于所选煤层3,半主动控制下截割部振幅衰减可以达到45.10%。该方法可以有效降低掘进装备在宽频激励下的振动幅度。

碳减排政策下的农机装备智能优化作业研究

针对我国农机装备能源消耗过大导致温室气体排放多、智能化程度较低的问题,以太阳能自动灌溉系统为例,在碳减排政策下对其进行智能优化研究。系统的主要组成包括供电系统、自动控制系统、监测和显示系统、抽蓄水系统以及通讯系统。自动灌溉系统采用模糊控制器进行控制,且对模糊控制器的结构、组成和算法进行了设计。为了验证系统性能,对其进行了数据传输和自动灌溉控制试验,结果表明:系统可以实现对灌溉的智能控制,且太阳能供电装置还可应用于其他农机装备。

超高与超长工作面高效综采关键技术及装备发展现状与展望

煤炭作为我国经济发展的重要能源支撑,未来一段时间内,其在能源消费中仍将保持主导地位,随着相关技术装备的不断发展,我国部分矿井已实现单井单面产量突破千万吨,煤炭资源安全高效开发是我国未来科技发展的重要方向。依托国家重点研发计划项目“煤矿超高与超长工作面高效综采关键技术及装备”,以超高与超长工作面高效开采为核心,介绍了国内外超高与超长高效综采工作面的岩层控制理论、技术与综采装备发展现状,围绕“超大开采空间全覆岩三维动态破断规律与超高煤壁失稳破坏机理”“超大开采空间强矿压覆岩结构改造及其应力调控机理”“多重动载作用下超高与超长综采装备群动态响应及高效智能协同作业机制”三大科学问题,开展“超大开采空间全覆岩破断运移机理及围岩协同控制理论”“超大开采空间强矿压区域压裂卸压技术与装备”“超高与超长工作面智能开采成套装备”“超高与超长工作面装备群智能协同控制技术与装备”“超高与超长工作面高效综采工程示范”5项技术攻关。实践表明,我国部分超高与超长采煤工作面已形成成套技术及装备体系,为我国地质条件较为简单的厚煤层及中厚煤层矿区煤炭资源的安全、高效、绿色开采提供了可靠保障。指出了我国超高与超长高效综采工作面理论技术与装备及其控制的发展方向。

煤炭工业发展关键技术突破与超级煤矿建设

为了发展煤炭领域先进生产力,助力煤炭工业高质量发展,研究了近年来我国采场围岩控制技术发展历程,分析了采动应力演化规律及围岩断裂失稳过程,创新提出了超大采高工作面围岩断裂失稳力学模型、控制准则及液压支架合理工作阻力计算方法。系统阐述了我国综采技术装备发展历程,研发了最大采高10 m的超大采高综采成套装备,以及最大支护高度7.0 m的超大采高综放成套装备,解决了西部矿区浅埋深、坚硬、厚及特厚煤层安全高效开采技术难题。系统分析了我国主要煤炭产区煤矿智能化建设现状、关键技术、取得的建设成效及存在的主要问题,提出了智能化超级煤矿的定义、特征及内涵,研究了典型超级煤矿建设成效与经验,并从标准体系、数据体系、技术体系、管理体系、生态体系建设等方面阐述了未来煤炭工业主要发展方向。

化工机械设备与电气自动化控制的有机融合

随着电气自动化控制技术的不断创新和快速发展,化工机械设备与电气自动化控制的有机融合成为化工企业发展和创新的必然趋势。简介电气自动化控制的类型,对化工机械设备与电气自动化控制有机融合的特点进行分析,展示化工机械设备与电气自动化控制融合在实时监测系统、紧急停车系统和安全仪表系统的应用。应用实践表明,化工机械设备与电气自动化控制的有机融合,能够提升化工产品质量、降低生产成本,减少化工机械设备的故障发生率,保障工作人员的人身安全,提高企业的经济效益,助力企业实现高质量、高效率、高标准发展。

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。

超声波在煤矿机械设备探伤中的应用

煤矿机械设备损伤探测对于煤矿安全生产十分重要。无损探测技术的出现大大方便了设备进行探伤,超声波是其中重要的一种。首先,分析了超声波探伤的原理;其次,探讨了超声波在煤矿机械设备探伤中的具体应用,主要体现在轴承类零件合格检验和焊接件质量检测。可以为煤矿机械设备的损伤探测提供一定的参考。

煤矿用5G关键技术研究现状与发展方向

结合现阶段煤矿用5G研究成果和应用实践经验,从煤矿用5G专网组网架构、覆盖优化、智能化应用场景构建3个方面分析了煤矿用5G关键技术研究现状与发展方向。煤矿用5G专网组网方面:煤炭集团级大规模组网和矿井独立专网2类模式可满足煤矿用5G系统建设部署需求。煤矿用5G无线覆盖增强方面:煤矿用5G无线传输性能需要持续研究和提升,现阶段宜采用低频段(1 GHz以下)多载波SUL(补充上行链路)进行煤矿用5G的覆盖优化;针对井下无线电波防爆安全功率阈值可能实现的突破和提高,需要通过同步提升煤矿用5G基站与终端两侧的无线发射功率,方可实现煤矿用5G系统整体覆盖能力优化;需要开展基于6G RIS(可重构智能超表面)的煤矿用5G覆盖增强技术预研,为无线覆盖能力提升提供进一步支撑。煤矿智能化5G应用场景构建方面:需要开展矿用装备与矿用通信领域的联合技术攻关;研究基于煤矿用5G的装备远程控制及未来装备自主群体协同控制的信息物理映射;研究智能化应用的预期功能安全机制;研发小型化、轻量化及全面适配现场设备工业控制协议的煤矿用5G模组。

磁粉检测技术在煤矿机械设备探伤中的应用

煤矿机械设备经过长时间使用会出现一定的损伤,对其进行高效探测具有重要的意义。磁粉检测技术是无损检测技术的1种,在煤矿机械设备探伤中被广泛应用。首先,分析了磁粉检测技术的原理;然后,探讨了该技术在煤矿机械设备检测中的应用,包括通风机叶片缺陷检测和液压杆磨损检测。可以为煤矿机械设备的检修提供一定的参考。

智能制造视角下造纸机械设备自动控制系统设计研究

随着智能制造技术不断发展,造纸行业也面临着转型升级的压力。为了提高造纸机械设备效率和生产质量,从智能制造视角出发,对造纸机械设备的自动控制系统进行设计研究,首先分析造纸机械设备特点,然后提出一种基于智能制造技术的自动控制系统设计方案。该方案利用传感器、执行器、计算机等技术手段,实现对造纸机械设备的实时监测,通过对数据进行分析,及时解决设备故障,提高生产效率。经过实践证明,该自动控制系统能有效地监测造纸机械设备的运行状态,提高设备运行的稳定性和生产效率,也为智能制造在造纸行业应用提供参考,希望研究成果能够为智能制造和造纸机械设备的自动控制系统设计提供新的思路,促进制造业的可持续发展。

井下综采设备高精度激光定位技术的应用研究

针对煤矿井下各机械设备之间相对位置定位精确性差,无法满足联动运行控制精度需求的问题,提出了一种新的煤矿井下综采设备高精度激光定位技术,通过建立井下综采面相对坐标系的方式,采用激光跟踪技术实现相互配合设备之间的相互定位,重点对激光位置检测和跟踪控制方法等进行了研究。根据实际应用表明,新的井下综采设备高精度激光定位技术能够实现各设备间±0.05 m的定位精度,跟踪连续性好。

基于智慧课堂的《矿山机械液压传动与电液控制》教学改革实践

随着我国教育信息化的不断推进,目前我国高等院校课程建设已经经历了数字化教育阶段,该阶段主要集中在软硬件建设和教学资源数字化开发。而智慧课堂作为智能技术与智慧教学深度融合的人工生态系统,其核心特征是强调互动性。将其应用在《矿山机械液压传动与电液控制》教学中,能够促进师生之间和生生之间的面对面互动,从而显著提升教学质量与学习效率。因而研究基于智慧课堂的《矿山机械液压传动与电液控制》教学改革实践有重要的意义。对此,通过阐述课程简介以及液压课程教学改革现状,分析原有课程中存在的不足,进而探究基于智慧课堂的《矿山机械液压传动与电液控制》教学改革策略,在此基础上探索课程改革应用实例,以期提升学生的学习体验。