智能开采SAM2.0系统20190424.docx

智能开采SAM 2.0系统 一、技术背景 2014年5月8日，黄陵矿业一号煤矿1001工作面首次实现了智能化无人开采，成为中国煤炭开采史上具有里程碑意义的一次革命，与传统开采相比，黄陵一矿采用“顺槽监控中心2人可视化远程干预控制，工作面内1人巡视”常态化采煤方式。自此，全国煤炭开采的智能化发展如雨后春笋般，黄陵地区共推广应用8套，枣矿滨湖、新汶翟镇、伊泰宝山矿、淄博双欣矿等薄煤层工作面实现了智能化开采，阳煤集团新元、新景、一矿、二矿、开元、登茂通等矿相继积推广智能开采，实现在较复杂地质条件下智能化开采成功应用，同煤矿区将智能化开采成功引入到综放工作面，同忻矿 8202 工作面开创放顶煤工作面智能化开采新局面，麻家梁矿、塔山矿、马脊梁矿等多个矿井也紧跟其后。 我们统称这些开采方式为智能开采SAM 1.0，其主要涵盖4方面的技术内容：工作面液压支架跟机自动化和采煤机记忆截割，工作面网络及视频监控技术，远程集中控制技术，工作面直线度控制。智能开采1.0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，同时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，在监控中心对设备进行远程操控，提高了工人的安全系数。 从严格意义上讲，智能化开采1.0并未完全实现工作面无人化开采，但这种方式为无人化开采提供了一条切实可行的技术途径。随着技术的发展，智能开采2.0的时代到来。 二、关键技术 1、高精度磁致伸缩行程传感器与双速控制阀 研制高精度磁致伸缩行程传感器，替换原故障率高、精度差的干簧管行程传感器，保证了移架、推溜过程中传感监测的实时性、准确性；研制双速控制阀，在移架、推溜接近目标行程时点动控制，实现液压支架自动精确移架、推溜。 图1：磁致伸缩行程传感器和双速控制阀 2、基于惯性导航系统的工作面自动找直技术 引进澳大利亚联邦科学院LASC技术的基础上，利用惯导算法描绘采煤机行走轨迹，获得工作面轮廓形状；同步开发了工作面直线度控制系统，然后通过对每个液压支架推移行程单独闭环控制来达成直线度控制目标。 图2：工作面直线度控制技术 3、工作面千兆以太网技术 为满足数据量更大的数字视频、工作面设备数据的传输，研制了新款KJJ12(B)三代接入器，在原二代接入器的基础上提升宽带带宽，增加一网到底Ethernet/EIP功能，在工作面搭建千兆以太环网。 图3：三代接入器 4、无线传输技术 在工作面上的采煤机，信息传输已有一条通过电力线的通信链路，为了实现采煤机数据通信的冗余，研制无线接入器，采用mush技术和采用快速漫游技术，实现了在多个无线节点之间的快速切换。 图4：无线接入器 5、工作面高清可视化技术 研制适用于薄煤层的高清微型摄像仪；研制本安型自除尘高清云台摄像仪，实现高清视频；研究视频拼接技术，实现全景视频拼接。 图5：微型摄像仪、自除尘高清云台摄像仪、视频拼接 6、人员感知技术 研制综采工作面人员定位的装置，实现了工作面人员感知定位，定位精度到亚米级。可在传统综采工作面电液控制系统技术上进行升级，保护人员安全，大大提升系统安全级别。??? 图6 人员感知技术 三、技术指标 （1）工作面直线度检测精度小于±5cm，工作面直线度控制精度小于50mm。。 （2）工作面千兆环网为全双工TCP/IP光或电传输方式，传输速率1000Mbps，具备802.1Q?VLAN、QoS功能、端口汇聚、端口镜像等网络管理功能，网络故障自愈时间小于20ms，视频延迟小于50ms。 （3）无线发射功率-30～0 dBm，传输距离0～100m，在多个无线节点间切换的延时小于20ms。 （4）微型摄像仪分辨率1280*720；自除尘高清云台摄像仪分辨率1280*960，灰度鉴别等级7级；视频拼接视频图像绝对时间延迟≤300ms，图像间的重叠视域在20%以上，4≤视频路数≤10 路以内的多路视频拼接算法耗时≤ 200ms。 四、创新点 （1）惯性导航技术在煤矿井下的应用。 （2）Erhernet/EIP工业以太网技术和工作面千兆以太网技术。 （3）无线通讯的mush技术和快速漫游技术。 （4）自除尘技术。 五、应用实例 2016年，智能开采SAM2.0系统首次在我国兖矿集团转龙湾煤矿进行井下工业性试验，应用效果良好，满足工作面连续高效推进的要求。实现了LASC技术与上海采煤机的融合对接和控制，实现了工作面的自动找直和水平控制功能，精度达cm级，实现了全工作面的自动化控制和连续推进。 目前宁煤矿区正在推进智能开采2.0的集群式应用，红柳I 040301工作面直线度控制常态化运行使用率达到79.6%，自动生产模式下工作面月生产能力35万吨以上，生产作业人员由11人递减至3人，同区域金凤矿、麦跺山、金家渠、双马、羊场湾等矿也在推进本系统的常态化应用