煤矿综采工作面智能化管理系统的设计与应用研究

综采工作面5G智能化控制系统改造设计综采工作面5G智能化控制系统改造设计近年来，随着信息技术的快速发展，人工智能、物联网和5G通信等新兴技术的应用越来越广泛。

在煤矿行业中，5G智能化控制系统的改造设计具有重要的意义。

本文将详细介绍综采工作面5G智能化控制系统改造设计的目的、原则、内容以及对煤矿生产效率和安全生产的促进作用。

一、改造设计目的综采工作面是煤矿开采上一道重要的工序，它的安全性和高效性对整个煤矿的生产运营都具有重要影响。

传统的综采工作面控制系统在安全性和效率方面存在一些弊端，需要进行改造设计。

此外，随着5G通信技术的飞速发展，将其引入综采工作面控制系统可以进一步提升其智能化水平和实时性。

二、改造设计原则1. 安全原则：综采工作面控制系统改造设计的首要原则是保障矿工的生命安全。

改造后的系统应具备远程监控、报警和紧急救援功能，能够及时发现和处理事故隐患，提高矿工的工作安全性。

2. 高效原则：改造后的系统应能够提高综采工作面的生产效率。

通过引入5G通信技术，实现设备之间的智能互联和实时数据传输，优化生产调度和控制过程，提高生产效率和资源利用率。

3. 可靠原则：改造后的系统应具备高可靠性和稳定性，能够保证24小时连续稳定运行。

同时，考虑到煤矿工况的特殊性，系统设计应具备抗干扰、抗爆炸和抗灰尘等功能。

三、改造设计内容1. 传感器网络改造：通过部署传感器网络，实现综采工作面设备的实时数据采集和传输。

传感器网络应覆盖综采机、通风系统、液压站等关键设备，实现设备状态监测和故障预警。

2. 数据处理与分析平台建设：建设一套完善的数据处理与分析平台，实现对综采工作面数据的实时监控、分析和处理。

通过数据挖掘和机器学习等技术，提高数据处理和决策的智能化水平。

3. 通信网络改造：将传统的有线通信网络升级为5G无线通信网络，实现设备之间的高速数据传输和远程控制。

5G通信网络具有高带宽、低时延和大连接数的特点，能够满足综采工作面实时数据传输和控制要求。

煤矿综采智能化工作面关键技术研究发布时间：2021-07-21T15:32:29.197Z 来源：《工程管理前沿》2021年3月第9期作者：焦志鹏[导读] 随着机械自动化技术、互联网技术的发展，智能化成为中国煤矿综焦志鹏华能扎赉诺尔煤业有限责任公司铁北煤矿内蒙古自治区满洲里市 021410摘要：随着机械自动化技术、互联网技术的发展，智能化成为中国煤矿综采发展的重要趋势，智能化的煤矿综采在保障安全、提升效率、技术升级等方面均具有积极表现。

鉴于此，主要研究煤矿综采智能化工作面关键技术，从煤矿综采智能化工作面的技术优势入手，分析现已投入应用的煤矿综采智能化技术，并进一步探讨尚未投入综采实践但未来发展前景广阔的智能化技术，目的是在智能化背景下提升煤矿综采水平，推动煤矿综采在智能技术的支持下转型升级。

关键词：煤矿综采；智能化；技术引言随着中国煤炭产能过剩情况的出现，煤矿企业的生存压力增加。

为了应对这种情况，必须要对煤炭行业进行改革，而减员提效是一种有效的方法。

中国的煤矿多是劳动密集型企业，技术含量低，而且安全得不到保障，现有的技术很难保证煤炭产量的继续提升以及开采的安全性。

在这种背景下，智能化开采技术被提出并被逐渐应用到煤矿生产中，使得煤矿行业向技术集约型企业转变。

由于煤矿的智能化开采涉及到很多关键技术，目前智能化开采技术只在少数矿区得到了应用。

为了加快智能化开采技术的推广和应用，应该攻克相应的技术难题。

1智能化开采技术发展现状20世纪80年代，美国和澳大利亚研发出了支撑掩护式液压支架，使得综采技术成为了煤矿井下开采的主流技术。

与此同时，液压支架开发的电液控制系统的应用，使得综采工作面的自动化得以快速发展。

1990年，德国率先推出了综采设备的电液控制自动化系统，实现了煤矿开采的程序化控制。

随后，澳大利亚和美国也开始研究煤矿开采自动化技术。

中国于2000年左右也开始研发煤矿综采设备的电液控制系统，例如北京天地玛珂电液控制系统有限公司、郑州矿机集团有限公司集团等。

综采工作面智能化技术应用研究
综采是采矿工程的主要组成部分，是整个采矿过程中定义、描述、分析资源的关键环节。

它的智能化应用可以有效提高采矿工作的效率和经济性，同时也可以更好地保护资源环境，保障采矿工作的安全性。

首先，要实现综采工作面智能化，就必须重视综采信息系统的建设，使整个综采工作面都能够接入信息系统，达到全覆盖的效果。

其次，要在综采工作面建设智能化系统，就要重视信息收集、处理和应用，实现信息共享，进而推动采矿工作的智能化。

同时也要注重计算机网络的管理，构建和控制信息系统，以有效维护综采工作面的智能化应用。

此外，在综采工作面智能化应用研究中，还要发挥传感技术的重要作用，通过在工作面上安装传感器来获取工作面的各种信息，如强度、湿度等，然后进行采集和处理，将采集的信息反馈到综采工作面的智能化软件系统中，从而实现实时监控，进而提高综采工作面的工作效率。

还有，在综采工作面智能化应用研究中，还可以强调人工智能技术的应用，利用机器学习、语音识别等技术，结合采矿大数据，建立有效的辅助决策模型。

煤矿综采工作面智能化开采研究摘要：现如今煤矿生产中综采技术应用日益普遍，这一技术具有较高的自动化水平，有效提高了煤矿的生产效率与质量。

随着综采技术不断发展，智能化技术的应用也不断增多，综采工作面的智能化开采成为重要发展方向，也已经取得积极成就。

本文总结智能化开采技术特点，分析综采工作面的智能化开采技术，探讨主要技术瓶颈以及应对策略，旨在提高智能化开采的应用水平。

关键词：煤矿生产；综采工作面；智能化技术；应用0引言综采技术应用质量与自动化、智能化技术水平有很强的关联性，在综采技术的基础上，积极应用智能技术手段，可以有效提高煤炭开采的智能化水平，使工作面生产效率与安全性进一步提升。

综采工作面迈向智能化是重要的发展方向，但是也会遭遇一些技术难题，所以必须加强技术探索，突破技术瓶颈，提高技术应用水平。

1智能化开采应用特点首先，智能化开采能够有效提升开采的整体效率。

与传统的开采技术相比，智能化开采采用更多的自动化手段开展工作，有效降低了人为因素导致的煤矿生产效率、质量、安全性问题，有助于各项开采活动规范性开展，确保生产连续性，提高单位时间内的产出。

其次，生产安全性高。

智能化开采有效降低了对人工的需求，工作面操作、运输活动更多是以自动化设备完成，可以实现远程控制，井下作业人员明显减少。

而各种煤矿生产事故基本都发生在井下，从而减低了出现人员伤亡的可能性。

加之各种自动化监控、管理系统的支持，可以故障预警、安全预警，引导疏散，进一步提高了事故应对能力，降低了工作人员的井下安全威胁。

2智能化开采关键技术分析2.1液压支撑控制这一技术能够在多种生产环境下保持良好的应用状态，如果工作面发生围岩变形问题，则顶梁会进入俯仰姿态，也能够有效对抗冲击以及倾斜。

液压支撑控制要发挥应有的作用，需要使用具有良好精度的姿态感应器，置于液压支撑处，收集姿态信号，通过姿态控制器来获取信号，结合信号代表的意义进行调控工作，充分发挥支架的支撑作用，防止出现顶柱错茬咬架。

煤矿综采工作面智能化系统的设计煤矿综采工作面智能化系统的设计随着科技的不断进步，煤矿安全问题一直是人们关注的焦点。

煤矿综采工作面作为煤矿开采的核心区域，其安全与高效的运行直接影响着整个矿山的生产效益和工人的生命安全。

为了提高煤矿综采工作面的安全性和效率，开发一种智能化系统是非常重要的。

一、系统需求分析在设计智能化系统之前，我们首先需要对煤矿综采工作面的特点和需求进行分析。

煤矿综采工作面通常存在以下几个主要问题：一是环境复杂，存在尘埃、高温、高湿等因素，需要耐受恶劣环境；二是作业空间狭小，机械设备和工人行动受限；三是矿山安全隐患较多，如瓦斯爆炸、顶板坍塌等；四是人工劳动强度大，容易造成工作人员疲劳和事故发生。

基于以上问题，我们设计的智能化系统应具备以下几个基本功能：一是实时监测环境因素，包括瓦斯浓度、温度、湿度等，确保作业环境的安全性；二是自动控制生产设备，如割煤机、支架等，提高煤炭的开采效率；三是自动预警与报警，及时发现矿山安全隐患；四是对工人的监测与保护，避免发生工人伤亡事故；五是数据采集和分析，为煤矿管理层提供决策支持。

二、系统设计在智能化系统的设计中，我们可以采用传感器、数据采集模块、通信模块、控制算法等多种技术手段。

1. 环境监测子系统：该子系统由多个传感器组成，用于实时监测瓦斯浓度、温度、湿度等环境因素。

传感器通过数据采集模块将数据采集并传输到中央控制系统。

2. 设备自动控制子系统：该子系统通过控制算法实现对割煤机、支架等设备的自动控制。

通过实时采集到的数据来调整设备的工作状态，提高开采效率和安全性。

3. 监测与报警子系统：该子系统通过摄像头、声音传感器等设备监测作业区域，及时发现矿山安全隐患，并通过报警器等设备发出警报，引起人们的注意。

4. 人员监测与保护子系统：该子系统包括对工人的生理状态监测和身体保护。

通过穿戴式传感器等设备对工人的心率、体温、运动情况等进行实时监测，当工人出现异常情况时，及时发出警报并采取措施保护其安全。

煤矿综放工作面智能化开采系统的应用分析摘要：在煤矿中，综放工作面的智能化越来越先进。

目前中国煤矿开采已经开启了智能化模式，煤矿智能化开采是将人工智能、物联网、大数据分析、云计算等先进技术与煤矿井下生产设备、地质情况等进行融合，形成了生产设备全面感知、自主学习、及时预测、动态决策的机器智能系统，实现了煤矿采煤工作面生产流程全自动化，达到了煤矿井下生产“减人增效”的目的，保障了煤矿生产的本质安全。

本文就煤矿综放工作面智能化开采系统的应用进行研究，以供参考。

关键词：综放开采；智能化技术；远程控制；综放设备引言在我国现有煤炭储量和产量中，厚煤层占比达到40%以上，是我国开采的主要煤层。

目前厚煤层开采有多种方式，其中综放开采是当前开采的主要方式之一。

传统的综放开采工艺人员投入多、劳动强度大、作业环境差、安全系数低，严重制约矿井安全高效发展。

推进综放工作面智能化建设、提高综放工作面智能化开采水平可从根本上解决上述问题。

1煤矿智能化开采的含义将智能化开采系统运用到煤矿开采过程中，可以使煤机装备实时感知井下的复杂环境与变化，然后对控制参数进行相关调整。

在煤矿智能化开采过程中，智能感知、智能决策及智能控制非常关键。

煤矿智能化系统就是以自动化装置为重点，结合具有现代化特点的理念与思想，对矿山的开采信息进行收集，而后再应用网络将数据进行集成，利用智能化操作提供高质量的服务。

智能化设备可以自主地方式进入学习过程，且其决策能力也极强，能更好地感知和分析问题，并自主修正，即使将其运用到复杂性的条件和环境下，它也能制定出科学性、可行性较强的开采计划与方案。

结合环境产生的不同变化，智能化开采设备可发挥出自身的作用和优势，真正实现智能化开采的目标。

在复杂的条件下，智能开采设备也可以进行无人开采。

2煤矿综放工作面智能化开采系统的应用2.1系统架构整个系统按三层结构搭建，第一层为工作面设备层，包括工作面综采涉及采、运、支设备与动力供应设备等，各设备自带参数检测及动作控制系统；第二层为集中监控层，设系统井下集控中心，各设备分系统以总线或以太网方式与集控中心通讯，交互参数及控制信息，实现集控中心对第一层各分系统的总控和参数集成、监视；第三层为井上监控层，由井下集控中心通过井上井下网络把数据信息传输到地面监控室，实现井下工况的图表化显示和数据综合分析。

采煤工作面智能化建设关键技术的应用研究摘要：煤矿智能化建设是当前煤矿行业发展的主要方向，采煤工作面的智能化是煤矿智能化中的重点和难点。

对采煤工作面智能化的研究现状进行了梳理，总结了采煤工作面智能化建设中的技术瓶颈，分别对环境与设备状态精准感知技术、采煤空间三维地质信息建模方法、采煤机高精度惯性导航定位技术、多源信息融合感知与智能交互技术、采煤设备系统协同控制技术、采煤智能化软件平台技术进行了分析。

以某煤矿智能化工作面系统建设为基础，介绍了采煤装备状态感知、工作面系统协调集中控制、采煤工作面设备故障诊断和智能化采煤系统安全保障等相关技术的应用效果。

关键词：智能化；采煤工作面；惯性导航；煤岩识别1引言煤矿智能化是我国煤矿信息化发展的趋势，目前，我国煤炭行业还处于煤矿智能化建设的初级阶段。

2020年初，为加快推动智能化技术与煤炭产业融合发展，提升煤矿智能化水平，国家发展改革委等八部委联合发布了《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》，指出了建设煤矿智能化是促进我国煤炭工业高质量发展的重要手段。

为了加快煤矿智能化的建设进程，国家及地方政府也都相应出台了相关的政策，各煤炭企业纷纷投入到煤矿智能化建设及改造升级中。

经过近年来的建设，国内各大型煤矿企业都积极开始推进智能化建设，已经在煤矿智能化方面取得了明显的成效。

2智能化采煤工作面关键技术关于智能化采煤工作面，相关专家进行了定义，指出了工作面生产设备包括采煤机、液压支架和输送机等设备应具备自主感知、自主决策和自动控制运行的功能，这些功能的实现要依靠物联网、大数据、云计算和人工智能技术的不断发展。

随着信息化技术的不断发展，为采煤工作面的智能化建设提供了条件，并在一定程度上取得了较好的效果。

在智能化采煤工作建设过程中，关键技术包括了环境与设备状态精准感知、采煤空间三维地质信息建模、采煤设备状态数据物联网采集、采煤机高精度惯性导航定位、多源信息融合感知与智能交互技术、采煤机设备协同控制技术和采煤自动化软件平台技术。

综采工作面智能化开采技术研究摘要：近年来，我国在煤矿的智能化开采上在不断进行突破和创新，所用设备也越来越先进。

到2019年为止，我国所设置的智能化采煤工作面已经突破了200的界限，对人力的需求量在不断减少。

为实现矿井厚煤层综放工作面自动化开采，在自动化工作面建设中，提出了智能化工作面开采的控制系统和配套装备以及自动化工作面开采的采煤技术。

本文通过探究国内外煤矿智能化发展的情况、剖析我国煤矿智能化发展存在的问题，并针对煤矿智能化开采技术做深入思考，希望能够为我国煤矿开采智能化发展和产业的升级提供有力帮助。

关键词：综采工作面；智能化开采；技术要点中图分类号：TD47 文献标识码：A引言近年来，随着我国煤矿装备水平和开采技术的不断提升和发展，综采智能化无（少）人开采成套装备技术已在我国黄陵、神东、枣庄等矿区得到成功应用。

但由于我国煤矿井下煤层赋存条件变化大、地质条件较复杂，目前综采智能化开采技术还处于起步发展阶段，从而给智能化开采技术的推广应用造成一定限制。

如工作面支架及刮板输送机的直线性调整控制、采煤机摇臂高度智能调节控制、煤流负荷智能均衡控制、工作面人员精准定位等，这些智能控制技术还需进一步深入探索研究。

1 综采工作面智能化开采发展规划随着我国将煤炭绿色智能采掘装备列入能源装备发展任务之一，明确指出要加快研发煤炭智能化开采技术，力争做到机械化与自动化相结合并成功替代人工操作，避免将人置于危险工作环境中，鼓励煤炭工业也不断深入探索“互联网+人工智能+自动开采”的绿色开采新模式。

如今我国很多煤炭企业已陆续开始采用煤炭综采工作面智能开采技术，有效提高了煤炭开采量和开采效率。

按照我国煤炭综采工作面智能化开采的规划，未来大致会经过四个阶段，第一阶段主要以设备单机自动化为主，包括液压支架自动跟机、采煤机记忆割煤；第二阶段主要以设备工作自动化为主要特征，其中包含了工作面设备的协同控制、视频辅助；第三阶段以工作面数字化技术引入为主要特征，包含透明工作面＋自动规划采煤，最终达到第四阶段以综采设备自适应开采＋深度智能学习替代人工干预的智能化开采阶段。

煤矿综采工作面智能化的开采技术应用摘要：煤炭是保障中国能源安全的重要能源物资,在“双碳”背景下,煤炭作为一次能源消费的比例在逐年降低,但是仍旧在市场中承担着50%以上的市场份额,未来的生产活动中,高质量与智能化的生产是发展趋势,因此在生产末端需要强化基于智能化设计与应用,实现煤炭开采的智能化联动升级。

关键词：煤矿综采;智能化开采;技术与设备1智能开采系统的技术要点1.1射频识别技术射频识别是在无线数据传输空间中应用的最为广泛的通信技术,其本身一种非接触式的自动识别技术,主要依赖于射频信号来识别并且获得对象,进而关联到相关的参数数据,与其他硬件系统之间共同协同,形成高质量的目标管理。

同时RFID技术还能够与通信技术以及互联网技术进行深度融合,实现煤炭工作环境的全过程管理,保证了采集过程的全流程过程监控。

1.2传感器技术传感器是日常生产中最为常见的数据监测硬件,过程数据和过程信息全部通过传感装置进行实时的记录,实现了数据的快速记录,自身具有应用快捷并且成本低廉的特点。

尤其是在开采的过程中,环境参数变化是系统建设集成的关键安全信息,通过传感器能够准确的获取现场环境参数数据,显著提升开采管理的工作效率和安全管理质量。

1.3遥感技术遥感技术是智慧综采硬件体系建设中的关键硬件技术,通过传感器在末端环境中实时的监测数据参数,随后对过程数据进行深度挖掘,在批量化的分析和数据处理的过程中,通过遥感技术能够综合的发挥矿井信息数据的价值,实现了实时的矿井工作环境内的监控,同时借助着光谱信息的定位分析,能够深度感知煤层的时空变化。

1.4信息感知技术在开展物联网硬件系统的设计中,所采用的信息感知技术往往以局部的5G数据传输为主,在封闭的数据传输空间里构建了全面的信息传输网络,实现基础段的感知、采集以及覆盖网络的数据采集。

5G网络具有可靠性高并且数据传输速度快的特点,在开放式的环境里其通信距离能够达到无限远,为末端数据采集的网络通信提供了重要的硬件支持。