1、液壓支架電液控制系統(tǒng)發(fā)展歷程
近十年以來,煤炭開采技術及裝備發(fā)展迅速,綜采工作面經歷了機械化→自動化→智能化開采。我國煤礦采煤機械化程度達到75%以上,大型煤礦機械化程度已達到了95%,并且我國在工作面三機國產裝備上發(fā)展較快。
液壓支架電液控制系統(tǒng)發(fā)展分三階段:第一階段是自主研發(fā)階段,自上世紀80年代中至90年代末,1994年首套國產YLT型液壓支架電液控制系統(tǒng)在大同馬脊梁礦進行了183架的全工作面井下試驗與應用。第二階段是引進消化與自主研發(fā)創(chuàng)新階段,1997年我國引進了第一套液壓支架電液控制系統(tǒng)。2008年推出首套擁有自主知識產權的SAC型液壓支架電液控制系統(tǒng)在寧煤石溝驛礦投入應用并很快得到全面推廣應用。第三階段是液壓支架智能化創(chuàng)新階段,2011年依托國家智能制造項目,攻關研制液壓支架
智能化電液控制系統(tǒng)及其成套裝備,實現創(chuàng)新和超越。
以中國煤炭科工集團北京天地瑪珂電液控制系統(tǒng)有限公司為代表的電液控制系統(tǒng)生產制造企業(yè),打破了國外產品的壟斷,實現替代,推動我國液壓支架電液控制系統(tǒng)應用率從2008年的5%到目前的15%。
2、綜采智能化開采技術發(fā)展歷程
綜采智能化系統(tǒng)是以液壓支架電液控制系統(tǒng)為基礎,通過提升感知、傳輸與智能控制能力,實現自適應控制目標。
液壓支架電液控制控制系統(tǒng)通過配置壓力、行程等傳感器,按照采煤機工藝,依據采煤機位置實現跟機自動控制。
綜采智能化控制系統(tǒng)發(fā)展階段劃分如下。
1.第一階段:2012-2014年
提出了“智能控制+遠程干預”的智能化開采模式,開發(fā)了我國首套液壓支架智能控制系統(tǒng),開發(fā)了智能化遠程操作技術平臺。
(1)實現液壓支架智能感知與智能控制功能。液壓支架姿態(tài)感知-傾角傳感器、護幫板收回感知-接近傳感器、工作面采高測量-高度傳感器;煤壁智能支撐控制、護幫板姿態(tài)控制、大采高支架防傾倒控制、采煤機防碰撞控制、放煤機構位姿控制、充填搗實機構位姿控制。
(2)建立工作面高速工業(yè)以太網。
(3)建立工作面視頻系統(tǒng)。將人的視聽感官延伸到工作面,通過在工作面安裝攝像儀,實時跟蹤采煤機,自動完成視頻跟機推送、視頻拼接等功能,為工作面可視化遠程監(jiān)控提供“身臨其境”的視覺感受,指導遠程生產。
(4)實現工作面遠程控制。在順槽監(jiān)控中心/地面調度室配置遠程操作臺,通過數據通訊方式實現工作面液壓支架的遠程控制。
(5)采煤機記憶截割技術
按照示范刀所記錄的工作參數、姿態(tài)參數、滾筒高度軌跡,進行智能化運算,形成記憶截割模板,在自動截割過程中不斷修正誤差,實現自動調高、臥底、加速和減速等功能。同時,研制了一種防止采煤機電纜脫槽裝置,解決了采煤機電纜需專人看護的難題。
(6)典型工程
2.第二階段:2015-2016年
(1)工作面直線度控制系統(tǒng)
采用慣導級的航空激光陀螺儀,研發(fā)了工作面高精度慣性導航系統(tǒng);研制了高精度磁致伸縮行程傳感器和雙速控制閥實現液壓支架自動精確推溜拉架,解決了工作面直線度控制難題。
(2)工作面高清視頻系統(tǒng)
研制了本安型自除塵高清云臺攝像儀,實現高清視頻。
研制了礦用紅外熱成像裝置:主要功能:透塵,采煤機診斷(溫度)。
首次在綜采工作面實現了全景視頻拼接,全工作面視頻拼接延時為1.5s。攝像頭圖像分辨力不低于720×576;視頻圖像絕對時間延遲≤300ms,相機間的重疊視域在20%以上,4≤視頻路數≤10路以內的多路視頻拼接算法耗時≤200ms。
(3)地面控制中心
(4)工作面自動找直應用(轉龍灣煤礦)
2016年,首次在我國某煤礦進行井下工業(yè)性試驗,應用效果良好,滿足工作面連續(xù)高效推進的要求。
3.第三階段:2017-2020年
依托國家重點研發(fā)計劃項目“煤礦智能開采安全技術與裝備研發(fā)”,開展基于“透明工作面”的智能開采技術研究與裝備的研制,實現“透明采煤”。
(1)研發(fā)工作面軌道巡檢機器人
(2)解決基于云計算遠程智能服務中心的問題
(3)全智能(人工智能)自適應開采技術
研究解決復雜地質條件(如大傾角等)下液壓支架高可靠性智能自適應控制的問題。
研究解決自動化放煤過程中煤矸識別自適應控制的問題。
3、綜采智能化開采技術應用建議
綜采智能化開采技術的成功應用,除了技術、地質條件因素外,管理因素也決定項目的成敗。
理念先行
統(tǒng)一思想、堅定信念。動員宣傳實施智能化生產的重大意義和緊迫性,消除職工顧慮,掃清思想障礙,把實現智能化無人開采作為“一號工程”。
全員參與
上至集團公司,下至區(qū)隊職工都需積極參與,尤其要充分發(fā)揮現場一線職工的創(chuàng)造性和能動性。
管理到位
擺脫原有煤礦管理經驗的束縛,將管理重心由勞動密集型向人才技術密集型轉變。
4、綜采智能化開采技術發(fā)展展望
無論是目前的“可視遠程干預式”綜采智能化,還是基于工作面直線度控制的綜采智能化,兩者只是實現智能化無人開采一種有效的技術路徑,從嚴格意義上講,這兩種方式還不能完全離開人的智慧,需要發(fā)揮機器和人各自的特長,規(guī)避人機各自的短處。
1.智能自適應
借鑒國內航天、航空和航海中普遍應用的慣性導航技術,將其引入到煤礦井下的精確定位系統(tǒng)中,在全面應用慣導技術的基礎上,逐步實現開采裝備的自主導航功能。
2.機器人采煤
增加視覺、聽覺、振動和雷達等智能傳感器功能來達到機器人的控制作用,進一步提高無人工作面的智能化程度,實現機器人采煤。
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