矿山智能开采ppt课件.pptx

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1、矿山智能开采,智能开采的基本概念矿山开采技术发展阶段智能开采的关键技术智能开采的发展趋势,智能家居,智能手机,智能开采的基本概念,智能仓库,智能医疗,智能玻璃,智能开采的基本概念,智能，是智力和能力的总称，中国古代思想家一般把智与能看做是两个相对独立的概念。荀子正名篇：“所以知之在人者谓之知，知有所合谓之智。所以能之在人者谓之能，能有所合谓之能”。其中，“智”指进行认识活动的某些心理特点，“能”则指进行实际活动的某些心理特点。,智能开采的基本概念,人工智能（Artificial Intelligence），英文缩写为AI。它是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的

2、一门技术科学。,智能开采的基本概念,1956年夏季，一批年轻科学家共同研究和探讨用机器模拟智能的一系列有关问题，并首次提出了“人工智能”这一术语，它标志着“人工智能”这门新兴学科的正式诞生。60多年来，取得长足的发展，成为一门广泛的交叉和前沿科学。人工智能的目的就是让计算机这台机器能够像人一样思考。1997年5月，IBM公司研制的深蓝（DEEP BLUE）计算机战胜了国际象棋大师卡斯帕洛夫（KASPAROV），更是人工智能技术的一个完美表现。2019年3月4日，我国十三届全国人大二次会议举行新闻发布会，大会发言人张业遂表示，已将与人工智能密切相关的立法项目列入立法规划。主要应用：机器视觉，指纹

3、识别，人脸识别，视网膜识别，虹膜识别，掌纹识别，专家系统，自动规划，智能搜索，定理证明，博弈，自动程序设计，智能控制，机器人学，语言和图像理解，遗传编程等。,智能开采的基本概念,CNKI全文搜索“智能采矿”结果,智能开采的基本概念,智能开采的基本概念,什么是智能采矿？,在矿床开采中，以开采环境数字化、采掘装备智能化、生产过程遥控化、信息传输网络化和经营管理信息化为特质，以安全、高效、经济、环保为目标的采矿工艺过程，称为智能采矿。-古德生院士智能化开采是在自动化系统中加入自主决策功能，使其能够实时感知围岩条件及外部环境的变化并自动调整开采参数，智能感知、智能决策和智能控制是智能化开采的三要素。特

4、点是设备具有自主学习和自主决策功能，具备自感知、自控制、自修正的能力，进而实现自适应开采。-王国法院士对生产、职业健康与安全、技术和后勤保障等进行主动感知、自动分析、快速处理的无人矿山；智慧矿山的本质是安全矿山、高效矿山、清洁矿山;矿山的数字化、信息化是智慧矿山建设的前提和基础。-中国智慧矿山联盟,智能开采的基本概念,采矿向智能方向走，大部分的知识是机电，机械、信息、计算机方面的。采矿本身的知识已经解决不了问题了。智能要取代人，首先要知道人干了什么。仪器感知代替人的感知，视觉，听觉，嗅觉，触觉，地球物理特性。,美国西弗吉尼亚大学彭锡灯院士在2018年10月第37届国际采矿岩层控制会议上对智能采

5、矿的看法：,无人智能开采关键技术之一是进行煤岩识别，用伽玛射线，只有页岩有，砂岩没有。无人工作面的煤岩识别具有限制条件。智能采矿课程设置:人工智能，互联网，软件开发，电子信息开发，数据传输，大数据，采矿设备，故障预测，地质学，沉积学，精准三维地质模型等。,智能开采的基本概念,2016年7月，中共中央办公厅、国务院办公厅印发国家信息化发展战略纲要，要求未来10年信息化贯穿我国现代化进程始终，加快释放信息化发展的巨大潜能，以信息化驱动现代化。2016年11月，国土资源部发布了全国矿产资源规划(20162020年)，明确提出未来5年要大力推进矿业领域科技创新，加快建设数字化、智能化、信息化、自动化矿

6、山，采矿业的智慧化建设开始进入新阶段。国家能源技术革命创新行动计划(20162030 年)：2030年重点煤矿区基本实现工作面无人化，到2050年，“全面建成安全绿色、高效智能矿山技术体系，实现煤炭安全绿色、高效智能生产。”国家安全监管总局：“机械化换人、自动化减人”科技强安专项行动。,智能开采的基本概念,2018年5月1日起，智慧矿山信息系统通用技术规范（GB/T34679-2017）开始实施。该部技术规范是我国第一部以“智慧矿山”命名的标准规范，从一定程度上意味着智慧矿山建设开始以国家标准的形式落地推广。,智能开采的基本概念,智慧矿山：基于空间和时间的四维地理信息、泛在网、云计算、大数据、

7、虚拟化、计算机软件及各种网络，集成应用各类传感感知、数据通信、自动控制、智能决策等技术，对矿山信息化、工业自动化深度融合，能够完成矿山企业所有信息的精准实时采集、高可靠网络化传输、规范化信息集成、实现可视化展现、生产环节自动化运行，能为各类决策提供智能化服务的数字化智慧体，并对人-机-环的隐患、故障和危险源提前预知和防治，使整个矿山具有自我学习、分析和决策能力。,智能开采的基本概念,传感感知,智能决策,自修正,网络化传输,自动控制,可视化展现,危险源预知,自我学习,智能采矿,智能化开采是在自动化系统中加入自主决策功能，使其能够实时感知围岩条件及外部环境的变化并自动调整开采参数，智能感知、智能决

8、策和智能控制是智能化开采的三要素。特点是设备具有自主学习和自主决策功能，具备自感知、自控制、自修正的能力，进而实现自适应开采。,智能开采的基本概念,矿山智能开采,主讲人：王晓振中国矿业大学矿业工程学院,未来采矿,智能开采的基本概念矿山开采技术发展阶段智能开采的关键技术智能开采的发展趋势,原始阶段,1,机械化自动化,2,数字化信息化,3,智慧化,4,矿山技术发展大体经历了原始阶段、机械化阶段、数字化、信息化阶段后，正快速迈向智慧化时代。智慧就是对事物能迅速、灵活、正确地理解和处理的能力。,矿山开采技术发展阶段,原始阶段,1,我国古代最早的煤炭开采记录，出自天工开物，1637年（明崇祯十年），宋应

9、星,宝井,井山,通风,矿山开采技术发展阶段,原始阶段,1,最早的采煤运输方式人采、人拖、骡拉,矿山开采技术发展阶段,淄博地区古代采煤过程（视频）,矿山开采技术发展阶段,机械化自动化阶段,2,机器替代了人力,矿山开采技术发展阶段,矿山开采技术发展阶段,矿山开采技术发展阶段,液压支架,刮板运输机,采煤机,待回采的煤炭,炮采,普采,综采,煤壁,煤壁,煤壁,木支柱,单液压体支柱,液压支架,人工爆破刮板运煤木桩支护,机械落煤刮板运煤单体支柱,机械落煤刮板运煤液压支架,机械化、自动化程度逐步提高，人力逐步减小，安全性越来越高。,采煤,运输,支护,矿山开采技术发展阶段,25,1970-1979，研制出单体液

10、压支柱，推动了我国第一个高档普采工作面试验成功。,单体液压支柱,矿山开采技术发展阶段,单体支柱+工字钢梁,单体支柱+铰接顶梁,矿山开采技术发展阶段,1964年，研制出我国第一代自移式液压支架，建成首个液压支架整架和三阀检测试验室。上世纪70年代我国引进百套综采装备，对我国综采技术发展起了重要作用，综采是煤炭开采技术的重大变革。,范维唐我国煤矿综合机械化开采技术的开拓者之一,综采液压支架,矿山开采技术发展阶段,液压支架支撑高度越来越大。,随工业化发展，煤炭消费量增加，煤层开采厚度增大。,ZY18800/32/72D型液压支架参数,2010-2012年，7m超大采高液压支架。顶梁前端设计伸缩梁，铰

11、接二、三级护帮机构。,7m超大采高液压支架-通过国家检测中心80000次寿命试验,矿山开采技术发展阶段,2014-2016年，8.2m 超大采高综采技术与装备，在榆林陕煤金鸡滩煤矿等成功应用，平均月产153万t。,金鸡滩矿8.2m超大采高综采工作面,8.2m支架,采煤机,输送机,金鸡滩矿8.2m超大采高综采工作面三机配套,矿山开采技术发展阶段,2018年3月，神东首套8.8m超大采高智能综采工作面在上湾煤矿投入试运行。目前，工作面一刀割煤3K吨，每天约割18刀煤，日产煤达5.4万t左右，预计单井单面年产量将超过1600万t。上湾煤矿8.8m电液控制两柱掩护式液压支架共128台，该套液压支架除支

12、护高度属世界最高之外，还能够使神东上湾煤矿工作效率提高85%以上，成本降低30%，资源回采率提高30%。该套液压支架在新型原材料研发、工艺创新、制造装备、总装调试、检验标准和检测手段等方面功课了多项技术难关，创造了煤矿支护装备的世界新高度，多项参数均创造世界纪录。,最新消息：国家能源集团神东煤炭上湾煤矿8.8米超大采高综采工作面，创造了单日生产原煤6.02万吨的历史新纪录。这一记录来自上湾煤矿12402综采工作面（2019.9.22投产），该工作面是世界煤矿井下最高的工作面，设计采高8.8米，推进长度5272米。,矿山开采技术发展阶段,神东上湾煤矿8.8m 综采工作面,矿山开采技术发展阶段,薄

13、煤层普采,薄煤层综采,相比薄煤层开采,33,1982年，樊运策自法国引进综放开采技术。,1984年，第一个缓倾斜特厚煤层综放工作面在沈阳蒲河煤矿进行了工业性试验。平顶山、阳泉、潞安、兖州等矿区推广应用。,我国煤矿综放开采技术的开拓者之一,樊运策,综放液压支架,矿山开采技术发展阶段,综采液压支架,支架尾部差异,矿山开采技术发展阶段,35,1985-2000年，液压支架技术快速发展，出现多种架型。2001年，国家技术创新项目“600万t综放工作面设备配套与技术研究”在兖州兴隆庄矿试验成功。2004年，首套国产大采高综采液压支架在晋城寺河矿取得成功，液压支架全面实现国产化。,2005-2006年，“

14、年产600万t大采高综采成套装备”,设计5m大采高液压支架。,矿山开采技术发展阶段,36,2009-2011年，首套特厚煤层5.2m大采高综放液压支架,矿山开采技术发展阶段,37,特厚煤层大采高综放开采关键技术及装备针对20m特厚煤层开采难题,大采高综放开采方法。优化采煤工作面参数和“一采一放”、多轮间隔顺序多口放煤工艺。实现工作面年产超过10Mt。2014年国家科技进步一等奖.,大采高综放开采方法,矿山开采技术发展阶段,38,20122015年，在国家“863计划”项目支持下，研发了两柱式超强力放顶煤液压支架及智能控制放煤方法；系统研究了智能化控制放煤和工作面端部放煤难题。,超大采高两柱智能

15、化放顶煤液压支架,矿山开采技术发展阶段,四柱式支架,数字化信息化阶段,3,以矿体空间化、数字化、网络化和可视化等特征为代表。,矿山开采技术发展阶段,数字化就是将许多复杂多变的信息转变为可以度量的数字、数据，再以这些数字、数据建立起适当的数字化模型，把它们转变为一系列二进制代码，引入计算机内部，进行统一处理，这就是数字化的基本过程。,从字面意义上来讲，数字化就是将“书面”信息转变成电子信息数字信息，对矿山人、机、环境进行实时三维数字化测控；信息化主要是解决数据传输、数据呈现问题。,矿山开采技术发展阶段,数字化矿山概念,“数字化矿山”(Digital Mine)或称为“数字矿山”，是对真实矿山整体

16、及其相关现象的统一认识与数字化再现，在统一的时间坐标和空间框架下，科学合理地组织各类矿山信息，将海量异质的矿山信息资源进行全面、高效和有序的管理和整合。数字矿山的最终目标是实现矿山的综合自动化。,虚拟仿真,调度监控,数字化矿山特点,把矿山的所有内容处理成现代计算机可以接受、储存、拷贝、加工和网络传输的数字信息，并保证信息的完整性。,数字化基础,数字化矿山特点,把能准确地采集到任何地点、任何时间所需要的安全、生产和管理等信息，并保证信息的及时性。,精准适时采集,数字化矿山特点,把所有信息包括实时数据、多媒体数据和管理数据可以通过局域网和广域网进行准时、可靠、安全的传输，必要的数据要保证时钟同步。

17、,网络化传输,数字化矿山特点,把通过标准的数据格式、开放的通信协议和统一的管理规范所定义的数据仓库实现各种应用中信息的互连互通。,规范化集成,数字化矿山特点,把 对于数据仓库中的所有信息和模型均可用四维地理信息系统技术、虚拟现实技术、模拟仿真技术、多媒体技术和可视化分析技术进行表达和展现，实现透明管理。,可视化展现,数字化矿山的基本构成,数字矿山,矿山OA、ERP、CDS系统,矿山应用系统,四维时空地理信息系统平台,全矿井综合自动化系统,高速宽带网络传输系统,高效的多源数据采集系统,哈拉沟煤矿是神华神东煤炭集团的一大主力矿井，井田面积72.4km2，目前保有储量6.8亿t。设计生产能力1000

18、万t。,应用示范情况,神东煤炭集团哈拉沟煤矿调度信息化系统,应用示范情况,神东煤炭集团哈拉沟煤矿调度信息化系统,工业电视监视系统：主要是通过工业电视对综采工作面、主运系统、通风系统、供排水系统、供电系统等关键生产部位及地点安装64个摄像头进行实时监视。,应用示范情况,神东煤炭集团哈拉沟煤矿调度信息化系统,综合自动化系统,主运输系统,供电系统,供排水系统,自动风门,通风系统,综合自动化系统：主要是对主运输、供电、供排水、主要通风机、井下自动风门五大系统进行集中控制，实现了远程自动操作，同时具有故障报警功能。,应用示范情况,全矿综合自动化系统以建设统一管理的矿井监测、监视、控制网络为平台，集成汇聚

19、井上井下各分支系统监控点的视频流、数据流、信息流，与矿区现有信息化网络基础平台及其它子系统实现无缝连接，实现全矿井的数据采集、生产调度、经营管理、决策指挥的信息化、科学化，确保矿井生产安全、高效，提升企业的生产力水平。整个系统分为信息层、控制层和设备层三层体系结构。采用工业级千兆光纤以太环网技术确保系统的先进性、可靠性，并充分利用以太网资源，实现三网合一（数据、图像、语音同网传输）。适于大、中、小各类矿井使用,神东煤炭集团哈拉沟煤矿调度信息化系统,应用示范情况,神东煤炭集团哈拉沟煤矿调度信息化系统,对主运和顺槽胶带机进行远程控制，同时对电机、CST运行电流、电压、功率、温度、流量、速度等参数进

20、行实时监视。,应用示范情况,神东煤炭集团哈拉沟煤矿调度信息化系统,调度室可对井下变电所进行远程停送电，并实时监测变电所内高低压开关柜运行状态，实现了无人值守。,5.智慧矿山应用示范情况,应用示范情况,神东煤炭集团哈拉沟煤矿调度信息化系统,对井下加压泵进行远程启停操作，可对水位、压力、流量等关键参数进行监测，同时可对供水压力进行调整，自动衡压供水，实现无人值守。,根据水仓水位主排水泵可实现自动启停，同时可对水仓水位、水泵运行情况进行监测，实现无人值守。,应用示范情况,神东煤炭集团哈拉沟煤矿调度信息化系统,调度室对通风机进行远程控制，并对通风机的风量、负压、电机温度等参数进行实时监测。,应用示范情

21、况,神东煤炭集团哈拉沟煤矿调度信息化系统,调度室对井下自动风门正常情况下进行状态监视和紧急情况下进行远程控制。,5.智慧矿山应用示范情况,应用示范情况,智慧化阶段,4,以应用互联网、光纤网络、物联网、云计算等技术特征为代表。,矿山开采技术发展阶段,智能采矿的基本框架,采矿生产管控一体化信息平台,信息技术,智能技术,数字化矿山,智能采矿,矿业未来追求目标,智能采矿创新过程,智能采矿基础平台,与智能设备相适应的采矿技术,远程遥控自动定位采矿设备,“智能采矿”的基本内涵 矿床模型与矿床开采设计数字矿山软件;金属矿山采掘、装载、运输等智能设备;适应智能设备作业的高效采矿工艺技术;矿井数据采集、通讯与视

22、频的传输网络;矿山移动设备遥控与生产过程智能控制;矿山系统智能监测与作业运行集中遥控;矿山生产计划组织与经营管理信息系统.智能采矿是个渐进的发展过程,在这过程中,其科技内涵将不断丰富、扩展和延伸。,矿山数字化、信息化与智能化三者的关系:数字矿山是实现矿山信息化与智能化的基础环境；矿山信息化智能化的融合与发展，是实现未来智能采矿的创新过程；智能采矿是矿山数字化、信息化与智能化发展的最终目标；三者的关系，表现为相互渗透、融合的有机整体。,“智能采矿”的基本任务 创建采矿生产管控一体化的综合信息平台。研发大型化智能化的遥控与自动定位采矿设备。创新与智能设备效能相适应的高效采矿技术。,依据综采工作面成

23、套装备控制系统在感知、决策和执行三要素方面的水平，煤矿的综采工作面可以分为：自动化综采工作面、智能化综采工作面、无人化综采工作面。自动化综采工作面，是指综采工作面采用了具有自动化控制功能的液压支架、采煤机、刮板输送机等机电一体化成套装备，实现了工作面少人操作、安全高效开采。智能化综采工作面，是指综采工作面采用了具有充分全面的感知、自学习和决策、自动执行功能的液压支架、采煤机、刮板输送机等机电一体化成套装备，实现了工作面的高度自动化少人远程监控、安全高效开采。无人化综采工作面，是指综采工作面采用了具有完全自动化、智能化控制功能、高可靠性的液压支架、采煤机、刮板输送机等机电一体化成套装备和远程智能

24、化综合控制系统，实现了工作面(两端头以内)完全无人操作的安全高效开采。,智慧矿山的特点,智能采矿和智慧矿山的显著标志就是“无人”，就是开采面无人作业、掘进面无人作业、危险场所无人作业、大型设备无人作业，直到整座矿山无人作业。整个矿山的各个方面都在智慧机器人和智慧设备下操作完成。,对于主要生产执行环节、监听监视环节、时限性强、准确度高的环节以及环境恶劣、易疲劳环节实现操作自动化或无人化。,自动化运行,在一些诸如危险源辨识、灾害预警、方案设计、计划编制、过程控制、经济分析、调度优化等方面提供智能化工具和综合决策支持，最大限度地降低脑力劳动强度，避免人为决策失误。,智能化服务,智能服务器,方案设计,

25、计划编制,灾害预警,过程控制,调度指挥,决策支持,智慧矿山建设思路,智能化服务,精准适时采集,网络化传输,自动化操作,可视化展现,数字化基础,规范化集成,最终建成智慧矿山,智能采矿智慧矿山的建设,单个系统、单项技术的智能化,多个系统的智慧化,“一个矿井的无人”,“矿区系统的无人”,1,2,3,4,矿山智能开采,主讲人：王晓振中国矿业大学矿业工程学院,未来采矿,智能开采的基本概念矿山开采技术发展阶段智能开采的关键技术智能开采的发展趋势,（一）“1”个目标：无人化开采梦,在单机设备自动化的基础上，通过统筹设计、有机整合，确保各设备协调、连续、高效、安全运行，尽可能将工人从工作面解放出来，实现工作面

26、操 作少人化甚至无人化。,智能开采的关键技术,总体思路:1个目标，2步走，4阶段,采煤机控 制技术,液压支架电液控制技术,运输系统 控制技术,大流量集成供液技术,智能开采的关键技术,第一步：可视远程干预式：把人的视觉、听觉 延伸到工作面，将工人从工作面解放到监控中心，实现在监控中心对设备的远 程操控，达到工作面无人化开采的目的。,（二）“2”步走 路线,第二步：智能自适应：攻克煤岩识别、工作面直线度控制、综采设备姿态定位、安全感知、设备自 诊断等多种技术，形成一套具有“识别推理决策执行”的综采 工作面智能化控制系统，确保综采设备 自适应运行，从而实现工作面无人化开 采。,（三）“4”阶段,智能

27、开采的关键技术,智能化开采 1.0,智能开采的关键技术,智能化开采 1.0,特点：“智能控制+远程干预”开发了我国首套综采装备智能系统，开发了智能化远程操作技术平台，形成了智能化综采生产系统。,智能化开采 1.0,关键技术：液压支架跟机自动化技术；采煤机记忆截割技术；工作面视频监控技术；远程集中控制技术。,1.液压支架跟机自动化技术结合开采工艺，依据工作面顶板压力、倾角、液压支架姿态、采煤机运行状态等信息，将整个生产过程划分为不同的阶段，自动决策并控制液压支架中部跟机、斜切进刀、端头清浮煤、转载机自动推进等动作，实现了工作面自动连续生产。,液压支架跟机自动化技术,人工移架,智能化开采 1.0,

28、2.采煤机记忆截割技术按照示范刀所记录的工作参数、姿态参数、滚筒高度轨迹，进行智能化运算，形成记忆截割模板，在自动截割过程中不断修正误差，实现自动调高、卧底、加速和减速等功能。,记忆截割,人工判断,智能化开采 1.0,3.工作面视频监控技术将人的视听感官延伸到工作面，通过在工作面安装摄像仪，实时跟踪采煤机，自动完成视频跟机推送、视频拼接等功能，为工作面可视化远程监控 提供“身临其境”的视觉感受，指导远程生产。,本安摄像仪,云台摄像仪,追机视频及全景拼接,全景视频拼接关键技术_Andy_0755的博客-CSDN博客 https:/,智能化开采 1.0,4.远程集中控制技术在顺槽列车上或地面打造一

29、个“井下中控室”。按下“一键启停”按钮，工作面的设备依次顺序自动启动。设备数据高速上传和控制信号实时下达，控制延时不超过200ms；当发现生产过程出现偏离，如工作面顶板发生变化或液压支架未能移架到位，影响工作面连续推进时，可及时进行人工远程干预。,集中控制室,监控画面,智能化开采 1.0,首个智能化无人综采工作面于2014年在中国.黄陵孕育产生，首次实现了地面一键启停井下自动化采煤。,该系统在1.4-2.2米煤层工作面，配套全部国产综采成套装备,实现“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 化连续运行；,成功 应用,减员 增效,月产量达17.03万吨，年生产能力200

30、万吨以上，生 产效率提高25%；生产作业人员由11人递减至3人。,智能化开采1.0陕煤黄陵矿,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。监控中心远程采煤成为现实，可以常态化生产；地面采煤成为可能，在条件许可的情况下间歇式连续生产；工作面内可以做到无人操作，必要时，人员进入工作面巡视。达到以下效果：一是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；二是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。,智能化开采 1.0,智能化开采

31、 2.0,智能开采的关键技术,工作面自动找直 LASC技术.,1.0,2.0,基于EIP的通信平台,单机设备 智能化、可靠性、能力,高清视频,智能主控软件,综采装备 成套配置,智能化开采 2.0,关键技术：基于惯性导航系统的工作面自动找直技术；工作面高清可视化技术；工作面“一网到底”控制技术；地面控制中心，综采装备成套配置。,1、基于惯性导航系统的工作面自动找直技术,惯导定位技术目前应用较为成功的是澳大利亚联邦科学与研究组织(CSIRO)研发的综采工作面自动化控制技术LASC（Longwall Automation Steering Committee）。,LASC技术于2006年正式投入使用

32、，Beltana矿试验。目前，澳大利亚已有2/3的综采工作面使用了该项技术。2014年5月，LASC系统第一套在澳洲以外的国际市场（挪威）使用。JOY、Eickhoff、CAT、Inbye等全球知名的煤机装备供应商已同CSIRO签署了授权使用协议，且各自推出了自己的产品。LASC技术正向连采机巷道开拓领域扩展。,模型数据来源：地质勘探数据（三维地震法、钻孔）巷道掘进数据,模型精度50mm,能准确反映出煤层起伏、倾角、断层等构造。,模型修正：开采过程中采煤机滚筒高度信息,LASC技术原理三维地质模型,LASC技术原理采煤机精确定位,SPMS CPU控制盒 SPMS MUPS电源盒光纤陀螺仪,通过

33、“零速率修正”等算法有效解决了惯性导航仪的累积 误差，纯惯导模式下行进2.7km，定位误差在30cm以内。,现代光纤陀螺仪是一种能够精确地确定运动物体方位的仪器。,LASC技术原理直线度控制,通过在采煤机上安装陀螺仪对采煤机进行定位，并随采煤机行走绘制截割轨迹，液压支架根据绘制的轨迹曲线对推移行程进行修正，三方联动实现工作面自动矫直。,高精度三维地质模型+高精度水平控制使得没有煤岩识别技术，工作面也能顺利应对相对复杂的地质条件。,LASC技术原理水平控制,围岩状态及支架动作量感知系统,机、架协同是工作面自动化的关键,机架协同的深度代表了工作面自动化的程度！,本安型自除尘高清云台摄像仪 实现高清

34、视频。,自除尘网络摄像仪,自除尘试验,矿用红外热成像装置：主要功能：透尘，采煤机诊断（温度)。,2、工作面高清可视化技术,摄像头图像分辨力不低于720576；视频图像绝对时间延迟300ms，相机间的重叠视域在20%以上，4视频路数10 路以内的多路视频拼接算法耗时 200ms。,多路摄像仪拼接效果截图,3、工作面“一网到底”控制技术,“千兆以太网主干、辅以自组Wifi无线网”综采工作面智能控制综合通信平台。,创建智能矿山生产综合一体化管控平台。建成国内首套煤炭综采成套装备智能系统。,4、综合一体化管控平台,智能化开采2.0转龙湾取得突破,2013年开始，天地科技与澳大利亚联邦科学与工业研究组织

35、（CSIRO）联合研究LASC技术中国化应用。2016年，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。,智能化开采 3.0,智能开采的关键技术,基于“透明工作面”的智能开采技术,在常规地质勘探成果基础上，以地质雷达、电磁波CT等精细工程物探成果和巷道激光扫描数据构建初始地质模型，以煤岩识别等数据实时修正形成动态地质模型，融合设备位置姿态和环境状态等实时数据形成动态透明工作面。,1、动态地质模型构建,地质初探,透明采煤,建立地质模型,在线物探,2、工作面三维扫描和三维模型技术扫描空间：200*360输入：12或24V功率：15w扫描频率：4100

36、0点/秒点云精度：+/-30mm数据接口：EIP协议存储容量：8GB（但扫描是被处理的 是存储的）扫描距离：4.5m到煤覆盖的表面（工作面/输送机等）10m到金属物体,，而不,20m到石头和粉尘覆盖的表面,Exscan,SLAM（Simultaneous localization and mapping），同步定位 与地图构建技术。Exscan装置基于SLAM 原理进行井下的三维扫 描和模型重构。,工作面三维扫描和三维模型技术,3、基于煤机滚筒智能调高的数字化割煤基于Exscan扫描的动态透 明工作面数字模型，由LASC-Lite系统获取采煤机的精确姿 态和位置，采用多传感器的智 能精确调高，

37、辅以红外和高清 远程监控和干预，实现采煤机 的远程数字化割煤。,UWB雷达,Exscan,LASC-Lite,智能调高,红外监控,4、工作面轨道巡检机器人,与领先于世界机器人技术的MIT一起研制综采工作面上的采矿机器人TM3Robot。利用刮板运输机电缆槽帮铺设轨道，解决了工作面巡检机器人行走困难的问题。,智能化控制系统,智能化开采 4.0,智能开采的关键技术,智能开采的关键技术,透明工作面与无人化控制技术：“透明工作面”构建、井下无人化智能 感知和自适应控制技术等；智能化无人快速掘进技术：煤巷智能快速掘进、钻锚注联合支护技术、智能超前探测技术、巷道掘进智能控制技术等；运输系统无人化技术：主运

38、系统及机群协同控制技术、皮带无人巡检技 术、智能煤矿辅助运输无人驾驶技术等；通信导航与图像识别共性关键技术：井下5G通信技术、设备定位和导航 技术、机器人技术、图像识别技术等。,智能开采的关键技术,1.透明工作面与无人化控制技术,2.智能化无人 快速掘进技术,3.运输系统无人化技术,4.通信导航与图像 识别共性关键技术,智能开采的关键技术,智能开采的关键技术,利用LASC-MAP技术，通过激光扫描，构建巷道空间模型，实现两巷与工作面的精确定位。用于开采前与开采过程中工作面与巷道轮廓三维坐标数据的获取。目前制约激光扫描技术在井下应用的因素主要包括:开采过程中的煤尘干扰;井下缺乏有效的定位技术。,

39、展会工作面机头处三维空间形状,LASC-MAP 实际测得矿井三维模型,激光扫描器,智能开采的关键技术,矿山智能开采,主讲人：王晓振中国矿业大学矿业工程学院,未来采矿,智能开采的基本概念矿山开采技术发展阶段智能开采的关键技术智能开采的发展趋势,煤炭智能化开采面临的实际问题,宁煤集团神东公司,中煤 平朔,汾西峰峰集团 邯矿集团阳泉平煤,国投新集,同煤 集团,陕煤 集团,1、并未完全实现工作面无人化开采神华、中煤、陕煤、同煤、阳煤、平煤、晋煤、峰峰、新集口孜东等 大型矿区都进行过探索与尝试，但实现完全智能无人的较少。,神华新疆,2、现有技术与地质条件的冲突现有技术仅在地质条件简单的中厚煤层工作面实现

40、，但我国大部 分工作面地质条件复杂（如：煤层起伏变化大、薄煤层、大采高、高 瓦斯），现有技术无法实现智能开采。围岩结构和矿压动态变化规律不清楚，无有效实时预测与处 置技术，不能安全连续推进。煤岩层空间信息不精准，无实时高精度感知方法和手段，不 能精确控制。综采装备控制与煤层信息不关联，无法响应煤层动态变化，不能自适应割煤。,煤炭智能化开采面临的实际问题,记忆割煤:只适用于煤层走向平缓、无断层的工作面，很难适应复杂的地质条件;远程视频监控:利用视频与网络技术将采煤人员的视力拓展延伸，但实质上开采过程仍依赖于操作人员经验与主观判断，缺乏客观依据，而且还常常面临观察视角受限于摄像头位置、光照度低、煤

41、尘干扰等问题;自动找直:主要依赖于惯性导航系统描绘煤机运动轨迹，在信息反馈时效上具有一定滞后性;红外热成像煤岩识别手段:依赖于滚筒与煤岩摩擦产生热度在红外成像上的差异，只能对滚筒调高进行即时、定性的指导。因为待开采区域地质地理信息的不透明性，导致开采过程缺乏指导信息，又由于缺乏有效的煤岩识别手段等因素，造成了难以实现真正自动化智能化开采的困境。,煤炭智能化开采面临的实际问题,智能采矿设备发展趋势,智能高精度状态、环境感知设备基于物联网技术的设备互联设备故障智能诊断与反馈基于大数据、人工智能技术的设备自决策,智能开采的发展趋势,基于人工智能的煤炭精准开采,创新具有透视功能的地球物理科学智能新型感

42、知与多网融合传输方法与技术装备动态复杂多场多参量时空信息挖掘分析与融合处理技术基于大数据云技术的精准开采理论模型多场耦合复合灾害预警远程可控的少人（无人）精准开采技术与装备基于云技术的智能矿山建设,智能开采的发展趋势,千米深井围岩控制及智能开采,深井超长工作面多信息融合智能开采模式抗冲击液压支架自适应群组协同控制技术与装备采场地质信息、应力信息等综合信息高精度探测技术与装备复杂煤层条件刮板输送机智能调斜工艺算法与机构煤流及两巷辅助作业智能化系统,智能开采的发展趋势,煤炭智能开采已经成为行业发展趋势，同时也是国家的发展战略，势在必行。实现更高水准的智能开采，需要紧盯“无人化”的目标，需要充分吸收人工智能、现代通讯等前沿技术，需要各个专业领域开拓创新、密切配合，只有这样才能开发出适用于智能开采先进技术，促进智能采矿不断发展，最终建设出真正意义上的智慧矿山。,