煤炭是我國(guó)一次能源中最經(jīng)濟(jì)、可靠的資源,,煤礦智能化是實(shí)現(xiàn)煤炭工業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的核心技術(shù)支撐,。國(guó)家發(fā)展改革委,、國(guó)家能源局等八部委聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于加快煤礦智能化發(fā)展的指導(dǎo)意見(jiàn)》后,,煤炭行業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)改革和高質(zhì)量發(fā)展腳步逐步加快,,人工智能,、大數(shù)據(jù),、云計(jì)算,、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術(shù)與傳統(tǒng)采礦專(zhuān)業(yè)深度融合,推動(dòng)了整個(gè)煤炭行業(yè)科技發(fā)展與工程應(yīng)用至新的階段,。近日,,王國(guó)法院士全面闡述了我國(guó)自2019年以來(lái)智能化煤礦建設(shè)最新進(jìn)展、煤礦智能化技術(shù)最新研發(fā)成果,、煤礦智能化技術(shù)“瓶頸”問(wèn)題,,并提出了井下車(chē)輛和機(jī)器人電動(dòng)化,、井下無(wú)線發(fā)射功率、5G煤礦應(yīng)用場(chǎng)景與生態(tài),、透明地質(zhì)模型,、智能巨系統(tǒng)兼容協(xié)同等10個(gè)煤礦智能化技術(shù)發(fā)展方向及建設(shè)路徑。相關(guān)研究成果以《煤礦智能化最新技術(shù)進(jìn)展與問(wèn)題探討》為題發(fā)表于《煤炭科學(xué)技術(shù)》2022年第1期,。 在2019年國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目“數(shù)字煤礦及智能化開(kāi)采基礎(chǔ)理論研究”的支持下,相關(guān)學(xué)者開(kāi)展了煤礦智能化基礎(chǔ)理論的研究,。通過(guò)構(gòu)建煤礦數(shù)字邏輯模型,、多源異構(gòu)數(shù)據(jù)處理理論方法、復(fù)雜系統(tǒng)智能控制基礎(chǔ)理論,、智能化煤礦系統(tǒng)性維護(hù)及智能化開(kāi)采基礎(chǔ)理論體系,為煤礦智能決策,、精確控制,、可靠性保障奠定了理論基礎(chǔ)。 (二)初步建立煤礦智能化標(biāo)準(zhǔn)體系 (三)提出和實(shí)施分類(lèi)分級(jí)智能化煤礦建設(shè)路徑 (四)形成較為成熟的智能化高效開(kāi)采模式 (五)智能化煤礦建設(shè)示范取得成效 在“煤礦智能化技術(shù)最新研發(fā)成果”部分,,王國(guó)法院士分別從智能化煤礦數(shù)字邏輯模型與數(shù)據(jù)推送策略、煤礦巨系統(tǒng)智能化架構(gòu)與協(xié)同機(jī)制,、5G+智能化煤礦系統(tǒng)及應(yīng)用場(chǎng)景,、礦井4D-GIS地理信息系統(tǒng)系統(tǒng)、1.1m薄煤層硬煤大功率高效智能化開(kāi)采成套技術(shù)與裝備,、“掘錨一體機(jī)+錨運(yùn)破+大跨距轉(zhuǎn)載” 遠(yuǎn)程控制智能快速掘進(jìn)系統(tǒng)成套技術(shù)與裝備,、智能通風(fēng)系統(tǒng)、井下鋰電池驅(qū)動(dòng)人車(chē)無(wú)人駕駛系統(tǒng)及智能調(diào)度系統(tǒng),、固定崗位無(wú)人值守系統(tǒng)9個(gè)方面做了詳細(xì)介紹,。 (一)井下車(chē)輛和機(jī)器人電動(dòng)化問(wèn)題 (二)井下無(wú)線發(fā)射功率問(wèn)題 解決途徑和展望:建議聯(lián)合防爆、無(wú)線通信,、電磁波等相關(guān)領(lǐng)域的優(yōu)質(zhì)資源,,集中開(kāi)展針對(duì)電磁波防爆標(biāo)準(zhǔn)限值的基礎(chǔ)性研究,從防爆機(jī)理入手,,對(duì)適用于爆炸性環(huán)境的電磁波防爆技術(shù)進(jìn)行相關(guān)理論研究及基礎(chǔ)試驗(yàn)研究,,提出滿(mǎn)足煤礦井下防爆安全要求的無(wú)線射頻設(shè)備安全技術(shù)要求及評(píng)估與檢測(cè)方法,進(jìn)行針對(duì)性的全方位研究,。 (三)5G煤礦應(yīng)用場(chǎng)景與生態(tài)問(wèn)題 截至目前,,各大煤礦已結(jié)合自身特點(diǎn)分別在基于5G技術(shù)的高清視頻傳輸、固定硐室巡檢,、掘進(jìn)機(jī)遠(yuǎn)程控制,、多傳感器接入與互聯(lián)等方面做了大量有益的探索。但5G技術(shù)在煤礦的應(yīng)用仍處于網(wǎng)絡(luò)改進(jìn)層面,;其次,,針對(duì)5G煤礦應(yīng)用的場(chǎng)景關(guān)鍵技術(shù)和業(yè)務(wù)模式尚未突破;再者,,相關(guān)軟硬件生態(tài)尚未形成,,難以形成技術(shù)和應(yīng)用爆發(fā)點(diǎn)。 (四)“透明地質(zhì)模型”問(wèn)題 目前透明地質(zhì)模型構(gòu)建存在高精度實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)探查技術(shù)與裝備,、多源地質(zhì)數(shù)據(jù)融合與建模算法,、透明地質(zhì)集成與共享軟件平臺(tái)等方面的制約,;探查技術(shù)與裝備智能化、精準(zhǔn)化,、實(shí)效性,、共享性還無(wú)法滿(mǎn)足智能化采掘需求;透明地質(zhì)建模對(duì)于多源地質(zhì)數(shù)據(jù)的挖掘不充分,,嚴(yán)重依賴(lài)于點(diǎn)數(shù)據(jù)的內(nèi)插,,建模算法的區(qū)域適配性不足;透明地質(zhì)模型在與煤礦采掘系統(tǒng)集成應(yīng)用和數(shù)據(jù)共享方面仍缺乏有效的融合聯(lián)動(dòng)和實(shí)時(shí)互饋,,地質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)缺乏動(dòng)態(tài)地質(zhì)信息支撐,。 解決途徑與展望:①研發(fā)高精度隨鉆、隨掘和隨采動(dòng)態(tài)探查技術(shù)與裝備,,實(shí)現(xiàn)采掘工作面模型實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)更新和預(yù)測(cè)預(yù)報(bào),;②研究礦井多源地質(zhì)數(shù)據(jù)融合技術(shù),結(jié)合區(qū)域地質(zhì)沉積規(guī)律優(yōu)化插值算法,,充分利用地質(zhì)數(shù)據(jù)和適配算法構(gòu)建高精度多屬性地質(zhì)模型,;③研發(fā)一體化透明地質(zhì)軟件平臺(tái),實(shí)現(xiàn)地質(zhì)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一存儲(chǔ),、管理和融合,;④采用優(yōu)化插值算法構(gòu)建高精度多屬性模型,實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)探查數(shù)據(jù)與地質(zhì)模型的互饋,,并與采掘系統(tǒng)深度融合聯(lián)動(dòng)和數(shù)據(jù)共享,,實(shí)時(shí)提供并更新采掘截割軌跡及隱蔽致災(zāi)因素預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)。 (五)智能巨系統(tǒng)兼容協(xié)同問(wèn)題 煤礦智能化巨系統(tǒng)兼容協(xié)同制約因素主要表現(xiàn)為數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)尚未實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一,、網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議兼容性差,、業(yè)務(wù)系統(tǒng)兼容性較差、系統(tǒng)間協(xié)同控制兼容性差,。 解決途徑與展望:①?gòu)娜V井設(shè)計(jì)出發(fā),,規(guī)范智能化煤礦數(shù)據(jù)中心、主干網(wǎng)絡(luò)等,;②實(shí)行全面的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化,;③網(wǎng)絡(luò)傳輸要具有強(qiáng)實(shí)時(shí)性,滿(mǎn)足智能系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)可靠運(yùn)行的需求,;④系統(tǒng)開(kāi)放性,,對(duì)于新建礦井,所選系統(tǒng)能夠支持多種開(kāi)采裝備應(yīng)用程序的開(kāi)發(fā)與部署,。 存在的主要問(wèn)題為采掘失衡,、掘支失衡、裝備適應(yīng)性差。 解決途徑與展望:全面提高探,、掘,、支、運(yùn),、輔等各環(huán)節(jié)的自動(dòng)化水平,,是智能化掘進(jìn)發(fā)展的重點(diǎn)。針對(duì)不同礦井和工作面條件,,研究開(kāi)發(fā)不同的設(shè)備配套模式,,在設(shè)備選型前進(jìn)行專(zhuān)業(yè)化論證,提高技術(shù)適應(yīng)性,;同時(shí),,需要不斷提升基礎(chǔ)工業(yè)水平,增強(qiáng)設(shè)備可靠性,。 (七)采煤工作自動(dòng)調(diào)高與調(diào)直問(wèn)題 針對(duì)工作面自動(dòng)調(diào)高的問(wèn)題,,難點(diǎn)不在于如何調(diào)高,而在于如何確定調(diào)高的依據(jù)和調(diào)高的策略,。 解決途徑與展望:基于兩巷煤巖識(shí)別的截割曲線規(guī)劃或者調(diào)高控制策略研究是比較符合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際的解決方案之一,。目前待發(fā)展的技術(shù)主要有回采煤層地質(zhì)體三維物探原理與技術(shù)、三維地質(zhì)精細(xì)建模技術(shù),、基于三維地質(zhì)精細(xì)模型的工作面自動(dòng)調(diào)高策略等,。同時(shí)急需研發(fā)精度可控、常態(tài)可靠的推移執(zhí)行機(jī)構(gòu)和反饋測(cè)量傳感裝置,。 �,。ò耍o(wú)人操作系統(tǒng)常態(tài)化運(yùn)行可靠性問(wèn)題 目前研究的痛點(diǎn)問(wèn)題主要包括傳統(tǒng)傳感器使用受限、設(shè)備可靠性相關(guān)傳感手段單一,、缺乏故障特征樣本等。 解決途徑與展望:煤礦智能化系統(tǒng)可靠性技術(shù)架構(gòu)包含了物理設(shè)備層,、信息采集層,、數(shù)據(jù)處理層和模型應(yīng)用層。物理設(shè)備層包括采煤機(jī),、液壓支架,、刮板輸送機(jī)、掘進(jìn)機(jī)等設(shè)備,,信息采集層包括數(shù)據(jù)采集與傳輸,;數(shù)據(jù)處理層包括數(shù)據(jù)清洗、特征提取及結(jié)果存儲(chǔ)等,;模型應(yīng)用層包括健康狀態(tài)評(píng)估,、剩余壽命預(yù)測(cè)、維護(hù)決策等。 (九)ABCD+煤礦技術(shù)體系問(wèn)題 (十)柔性煤炭生產(chǎn)供給體系問(wèn)題 主要問(wèn)題為調(diào)節(jié)空間受限、影響煤炭企業(yè)正常生產(chǎn)工序,、影響煤炭企業(yè)總收入,、煤礦安全隱患增加等。 這項(xiàng)研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)資助項(xiàng)目,、中國(guó)煤炭科工集團(tuán)科技專(zhuān)項(xiàng)重點(diǎn)資助項(xiàng)目的資金支持,。 |
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