欧共体MINEO项目对我国采矿环境影响综合监测的启示

结合欧共体应用先进地球观测技术评价和监测欧洲采矿活动环境影响(MINEO)项目的实施背景、主要内容和创新成果,面向我国煤矿区采矿环境损害监测与环境影响评价的重大需求,探讨了MINEO项目对我国采矿环境监测的启示,提出构建综合技术体系、推进环境参数遥感定量反演、开展高光谱遥感应用、发展多目标遥感应用体系、集成遥感及GIS与专业分析模型、建立示范基地与相关标准规范等建议.

心智技能对监控操作员情境意识的影响——心智游移的调节作用

为保持操作员良好的情境意识(SA),减少心智游移发生,降低操作失误,招募68名被试,开展采煤机状态监控实验,记录作业绩效、SAGAT问卷、心智技能问卷和心智游移问卷数据,以此探究心智技能对SA及其3阶段的影响,并检验心智游移的调节作用。研究结果表明:心智技能正向影响SA,随着心智技能水平升高,反应时更短,任务正确率和SAGAT问卷正确率更高;心智技能与SA 3阶段显著正相关,对感知和理解层面的影响更大;心智游移负向调节二者的正向关系,且分别在心智技能与SA 3阶段之间起负向调节作用,其在预测层面的削弱作用最显著。研究结果可为保障工作面顺利生产和提高智能矿山安全程度提供管理建议。

基于Landsat遥感影像的平庄西露天矿植被恢复效果与归因分析

监测与评估生态脆弱区煤矿排土场植被恢复效果,厘清植被变化的驱动因子,能为排土场植被恢复的可持续发展提供技术和数据支撑。现有的利用长时序遥感数据进行矿区植被变化及其驱动机制的相关研究,缺少对矿区尺度下排土场全生命周期植被恢复的精细刻画,缺乏专题指标以定量描述排土场植被恢复力。针对上述问题,以平庄西露天矿的3个外排土场为研究对象,基于Landsat遥感影像生成了研究区逐年的最大INDV数据,采用时序趋势分析法对排土场植被进行全周期精细时空监测,并利用植被恢复力评价区域尺度植被恢复效果。最后,使用多元回归残差法定量分析气候变化和人类活动两类主要驱动因子对排土场植被变化的影响。实验结果表明:①2008—2023年间,3个排土场的植被指数都呈上升趋势,不同植被覆盖等级的面积比例逐步上升,绝大部分区域已经恢复至露天开采前的水平;②排土场植被恢复力呈现“先增后降再趋于稳定”的特点,山后排土场恢复力最强,其次为三家排土场,太平地排土场恢复力相对较弱;③在植被改善区,主要呈现人类活动主导影响、人类活动和气候变化共同影响2类驱动模式;在植被退化区,还存在气候变化主导影响模式,尤其在三家排土场,人类活动和气候变化共同作用影响较大。

煤矿机电设备的远程监控与故障预警系统设计

近年来,随着嵌入式技术、互联网技术、大数据分析和人工智能技术的飞速进步,远程监控与故障预警系统已在各行各业取得了广泛应用。这些创新技术为煤矿机电设备的安全运行赋予了崭新的可能。本文将深入探讨如何依托这些前沿科技,构建一套契合煤矿机电设备的远程监控与故障预警体系。

矿山生态环境定量遥感监测与智能分析系统设计与实现

矿山生态环境监测与治理是国家生态文明建设和“双碳”目标下的重中之重,其信息化、智能化建设在新一代信息技术革命的助推下成为数字中国建设的重要一环,也是当下时代发展的必然趋势。然而,现有矿山生态环境监测系统仍然停留在单一专题、要素不全、基础量测、本地管理的初级阶段,无法满足现实环境中对矿山生态环境多要素、长时序、高频次监测与分析的需求。基于此,提出一种B/S架构下的矿山生态环境定量遥感监测与智能分析系统——矿山生态天眼,并详细介绍了其研发需求、技术架构、关键技术及核心功能。系统依托卫星遥感技术及其他监测手段,获取并聚合不同来源、信息丰富的矿山生态大数据,形成矿山分布一张图和数据资源服务;进而基于定量遥感反演矿山生态环境各生态参数,形成一套长时序、多要素的矿山生态监测产品,涵盖人类活动、自然地理条件和“植−土−水−气”各生态要素;在此基础上,系统提供GIS时空分析、统计分析及综合定量评价等工具集,分别实现对矿区土地利用、归一化植被指数(NDVI)等参数伴随采矿活动在空间上的变化监测,对土壤含水量、水体悬浮物浓度等生态要素历史统计值在不同时空位置和区域下的查询与可视化,对顾及多项生态因子的矿山生态环境质量综合定量评价,并最终形成矿山生态扰动与治理监测报告。矿山生态天眼的应用将服务于矿山生态环境全过程变化监测、数据管理、智能分析和决策应用,有望提高矿山生态环境监测与治理的效率和智能化水平,为推动生态文明信息化建设提供参考方案。

基于生成对抗残差学习的矿山远程监控图像去噪算法

在矿山远程监控系统中,由于监控摄像头位置和环境等因素限制,往往会导致图像中存在各种噪声,如椒盐噪声、高斯噪声等,这些噪声会对图像质量产生严重影响,同时也会给后续的图像分析和处理带来很大困难。因此,如何准确地去除噪声,提高图像质量,一直是矿山远程监控系统中的重要问题。生成对抗学习是一种基于对抗生成网络(Generative Adversarial Networks,GAN)的图像处理技术,可以有效去除图像中的噪声。据此,提出了一种基于生成对抗残差学习的矿山远程监控图像去噪算法。该算法首先通过GAN生成器学习得到一组残差图像,然后通过残差学习方式将原始图像与残差图像相加得到去噪后的图像。同时,为提高算法的鲁棒性和适用性,还引入了噪声分布估计网络和自适应控制机制。试验结果表明:该算法可以有效去除矿山远程监控图像中的噪声,并且具有较好的鲁棒性和适用性。

矿区生态监测的地理加权遥感生态指数构建及评价

矿区生态是陆地生态系统的重要组成部分,准确监测矿区生态对保护生态环境、维持生态平衡具有重要意义。遥感技术为矿区生态监测提供了有效手段,针对遥感生态指数(remote sensing ecological index,RSEI)在矿区生态监测中存在监测精度低、针对性弱和指标权重空间上均一化问题,该研究对RSEI进行了改进。首先,考虑矿区特殊的生态成因,在绿度、热度、湿度、干度的基础上加入煤尘污染因子构成矿区遥感生态指数;然后,利用地理加权主成分分析法确定各指标的空间权重,构建了地理加权遥感生态指数(geographically weighted-remote sensing ecological index,GWRSEI);最后,以山西省大同煤田为例,基于多期遥感影像对GW-RSEI在矿区生态监测中的有效性、适用性进行了验证。结果表明:GW-RSEI能准确捕捉矿区大气中的煤尘污染,从整体和局部尺度实现了矿区生态的精准监测,有效提高了矿区生态监测的精度;地理加权主成分分析法能够明确表征矿区生态的空间异质性和生态环境变化的空间连续性;2000—2020年大同煤田的GW-RSEI均值分别为0.51、0.48、0.46、0.59、0.56,整体生态环境经历了先恶化后改善的过程,其东南部生态环境变化趋势与整体一致,而西北部生态环境呈现先改善后恶化的变化趋势。研究成果为准确监测矿区生态提供了一种更加科学、有效的方法。

联合深度学习与面向对象分析的卫宁北山露天矿山采场信息提取

卫宁北山地区是宁夏开展矿山生态环境恢复治理工作的关键节点区域。快速准确地获取区域内采场空间信息,监测矿山生态修复工程建设进展,已成为自治区矿政管理的重要工作之一。本文以卫宁北山地区为研究区,提出了一种联合深度学习与面向对象分析的国产高分辨率遥感卫星影像露天矿山采场信息提取方法。该方法首先采用支持小样本学习的U-Net模型进行露天采场的初步识别;然后结合面向对象分析与空间分析方法实现露天采场边界的精细化提取。经验证,该方法识别露天采场空间位置的精度为0.71,平均空间范围的提取精度为0.78。在此基础上,对卫宁北山地区露天矿山在2019—2021年的恢复治理情况开展识别与分析,识别出的125处露天矿山采场中有43.2%已开展生态修复工程,含44处采坑填埋与覆土整平、6处重新开发利用及4处人工复绿。结果表明,该方法在无须进行特征工程的前提下能够较为快速地对露天采场空间信息进行精细化提取,可为宁夏矿山遥感监测提供技术参考。

基于OPC通信协议的采煤机远程监控系统研究

为了解决井下综采工作面自动化设备种类繁多、不同硬件之间通信协议不统一的问题,从软件的角度出发,开发了一种基于OPC通信协议的服务器。该服务器能够集成多种通信协议,如Modbus、Fins等,以实现井下不同设备之间的数据信息交换和协调。通过集成Modbus/TCP通信协议开发了采煤机远程监控系统,并进行了一系列相关测试。实验结果表明,开发的OPC服务器及采煤机远程监控系统可以实现采煤机的实时监控。

信息技术在现代化煤矿建设中的应用

通过对信息技术在现代化煤矿建设中的应用进行研究,分析信息技术在提高煤矿安全性、生产效率和资源利用率方面的作用。介绍了现代化煤矿建设的背景和现状,以及信息技术的发展历程,详细阐述了信息技术在煤矿建设中的应用,包括远程监控、自动化控制、数字化管理等方面,总结了信息技术在现代化煤矿建设中的应用效果,以期为煤矿建设的发展提供一些参考。

高光谱遥感技术在地质环境监测中的应用与展望

高光谱遥感技术是一种功能非常强大的综合性学科技术,其以数据的实时性、光谱信息的丰富性、成本的高效益性、覆盖范围的广泛性等特征以及高分辨率和图谱合一的优势,在各个领域上得到了广泛的应用。文章介绍了高光谱遥感技术成像的基本原理、国内外高光谱成像仪和高光谱卫星的发展历程,重点描述了高光谱遥感技术在矿山环境监测、水环境监测与评价、土壤含水率监测等方面的应用成果。高光谱遥感技术面临着“维数灾难”、精确度不足、时效性受限、高光谱遥感数据解译困难等问题,未来可通过协同多平台、利用人工智能模型等方式提高精确度,构建典型的光谱库提高模型的普适性。

煤矿机电装备远程监控系统的设计与实现方法

为响应国家智能化矿山的建设要求,满足煤机装备的远程监控、健康状态诊断需求,降低采煤机械生产中的故障停机率,提高设备的运行可靠性和生命周期,设计了一种煤矿机电装备远程监控系统。该系统可实现远程对煤矿采煤装备的实时无线数据通信,并通过远程监控平台系统实现对煤矿机电装备的远程监控管理、健康状态分析诊断。

全国废弃露天矿山采矿用地分布状况与存在问题

为客观获取矿山环境基础数据,采取遥感数据与多源数据相结合、计算机自动信息提取与人机交互解译相结合、室内综合研究与实地调查相结合的技术路线,开展了全国废弃露天开采矿山的采矿损毁土地、生态修复土地监测。2022年遥感监测查明:全国废弃露天矿山采矿用地面积约82.74万hm^(2),占全国陆域面积的0.86‰,主要分布在内蒙古自治区、新疆维吾尔自治区、河北省、山东省、黑龙江省等省(自治区)。其中,采矿损毁土地面积约50.74万hm^(2),生态修复面积约32.00万hm^(2),生态修复率38.68%。废弃露天矿山采矿用地占用基本农田2.63万hm^(2),占总面积的3.18%;位于生态红线内的全国废弃矿山露天采矿用地面积8.09万hm^(2),占总面积的9.77%。全国与第三次全国国土调查(采矿用地)吻合的废弃矿山露天采矿用地面积累计30.13万hm^(2),占总面积的36.42%。初步分析了全国废弃矿山露天采矿用地情况、废弃矿山采矿用地占用基本农田情况、生态红线内的废弃矿山采矿用地情况、废弃矿山环境恢复治理土地等遥感工作现状及存在问题,提出对策建议。

煤矿井下带式输送机智能巡检机器人系统的应用与研究

为解决煤矿井下带式输送机传统人工巡检存在劳动强度大、巡检效率低、结果不准确以及潜在故障无法查明等问题,设计了一种轻量化轨道式智能巡检机器人系统。通过多种传感器实时采集煤矿井下带式输送机运行参数,并由智能软件分析系统分析参数特征,可准确判断故障。根据参数的波动情况准确判断潜在事故,可有效预防事故发生,保证设备稳定运行。结果表明,带式输送机智能巡检机器人可替代4~5人完成井下的巡检任务,故障识别率达99.3%以上,识别响应时间不超过0.98 s,平均每年可节省企业成本50万元左右,取得了满意的应用效果。

遥感数据分析的矿山边坡变形监测方法

为实现对矿山边坡的实时监测,通过结合无人机数字低空遥感测量技术,建立矿山三维坐标体系并设定测站点中心,对矿山边坡累计变形量与变形速率进行实时监测。实验结果表明:设计的监测方法具有良好应用效果,使矿山边坡变形监测结果的误差得到较好控制,实现对其异常状态与变形的及时感知与快速处理。

煤矿综采工作面无人化采煤智能监控系统的研究与应用

针对煤矿综采工作面传统工作模式存在劳动强度大、风险系数高、智能化程度较低以及集中控制不足等问题,开展了煤矿综采工作面无人化采煤智能控制系统的研究,提出了煤矿综采工作面三机协同无人化远程智能监控系统方案,介绍了关键技术和硬软件系统,实现了对综采工作面设备的远程在线智能监控和智能运维。结果表明,利用无人化采煤远程监控系统可基本实现工作面无人化,降低工人劳动强度,提高设备故障发现率,大大提升煤矿智能化水平。

煤矿用自动化钻机远程控制系统的研制

针对钻机在复杂施工环境下所面临的劳动强度大以及安全风险高等问题,采用电子电路技术、测量传感技术、远程控制技术、视频监测技术以及大数据技术,研制出一套适用于煤矿自动化钻机的远程监控系统。该系统以ZDY4500LFK型煤矿用钻机为主体,实现了视距内控制、井下集控以及地面远程监控3种控制模式,并构建了云端自动化钻机管控平台。具体而言,视距内监控模式通过遥控器、控制器及配套传感器,实现了对井下视觉范围内钻机的精确操作;井下集控模式则集成了集控舱、隔爆兼本安型计算机、本安显示器、隔爆兼本安型交换机、本安摄像头以及本安操控箱等设备,实现了对井下危险钻场的钻机远距离安全监控;地面监控模式则通过地面操控台、地面服务器、显示器、交换机以及AI智能分析盒子等设备,为自动化钻机的地面远程监控提供了有力支持。此外,云端自动化钻机管控平台则主要用于自动化钻机群运行状态和施工状态的数据统计与分析。研制的远程控制系统应用于ZDY4500LFK、ZDY6500LDK型钻机,并实现了视距内遥控、井下集控以及地面远距离控制等多种控制方式的稳定运行。现场试验和测试研究结果表明:(1)钻机视距内遥控系统遥控器按键丰富、控制器具有CAN、RS485等丰富的接口,手机升级便捷方便,可广泛应用于钻机电控化升级和改造。(2)远程集中控制系统可以实现10km距离的远程控制,控制响应时间小于200ms。视频、参数采集数据响应及时无卡滞,可以满足井下钻机远程监控的需求。(3)地面远程监控系统可以实现地面钻机远程监控并具有AI识别功能,可实现人员闯入预警和停机功能。(4)自动化钻机管控平台经过功能、压力、并行、访问测试,功能正常,响应及时,系统无崩溃,可用于自动化钻机数据和工况的统计分析。该控制系统的应用在保证钻孔施工安全的同时也为煤矿钻机实现少人化、智能化、信息化提供了借鉴。

基于物联网的机电设备远程监控系统设计与实现

探讨了基于物联网技术的煤矿机电设备远程监控系统的设计与实现,介绍了系统的总体架构,包括传感层、传输层、处理层和用户界面层,讨论了关键组件的选择,如耐用传感器、可靠的数据传输技术以及高效的数据处理和分析平台。分析认为,采用物联网技术对煤矿机电设备进行监控,能够有效减少设备故障,降低维护成本,提高生产效率和安全性。

矿山机电一体化控制系统在矿井安全生产中的应用研究

矿山机电一体化控制系统是保障矿井安全生产的关键要素,它通过提高作业自动化、远程监控设备、优化通风排水系统,显著提升了矿井的安全管理水平。在安全监测方面,机电一体化控制系统系统实现了瓦斯浓度、温湿度、巷道变形等关键指标的实时监测,有效预防了灾害发生。同时,在应急管理中,机电一体化控制系统保障了应急通信、供电和救援指挥系统的高效运行,提高了应对矿井突发事件的能力。

基于遥感生态指数的煤矿沉陷区生态环境遥感监测研究

为进一步探究煤矿沉陷区生态环境所受到的影响,以马泰壕地煤矿沉陷区为案例,通过对Landsat 8多光谱遥感数据进行解译后,初步得到马泰壕煤矿沉陷区基本情况,而后依次通过指标选取、遥感生态指数构建和求解等环节,计算得到马泰壕煤矿沉陷区的遥感生态指数分布情况,确定马泰壕煤矿沉陷区整体生态环境不容乐观。从土壤修复和地表补偿两方面着手,详细探讨了马泰壕煤矿沉陷区生态环境治理路径,为今后的环境治理工作提供参考借鉴。