论"采煤就是采数据"的学术思想

• Published in: 煤炭科学技术 Vol. 53; no. 1; pp. 272 - 283
• Main Authors: 马宏伟, 薛旭升, 毛清华, 齐爱玲, 王鹏, 聂珍, 张旭辉, 曹现刚, 赵英杰, 郭逸风
• Format: Journal Article
• Language: Chinese
• Published: 陕西省矿山机电装备智能检测与控制重点实验室,陕西 西安 710054%陕西省矿山机电装备智能检测与控制重点实验室,陕西 西安 710054 2025; 西安科技大学机械工程学院,陕西 西安 710054
• Subjects: collaborative control; pose control; 数字工作面; 截割轨迹规划; digital working face; speed control; 速度控制; 协同控制; 位姿控制; cutting trajectory planning
• ISSN: 0253-2336
• DOI: 10.12438/cst.2024-1754

TD263%TP242; 煤矿智能化的核心是综采工作面的智能化,综采工作面智能化的关键是数字化.为了提高综采工作面的智能化水平,提出了"采煤就是采数据"的煤矿综采工作面智能化开采学术思想,凝练了数字工作面构建、精准截割、设备位姿检测与控制、设备群速度控制和设备群协同控制等五大关键技术,阐述了基于五大关键技术的学术思想内涵,构建了基于数字工作面智能开采的学术思想体系架构.针对综采工作面数字煤层构建问题,融合数字煤层数据、设备群数据等,利用空间插值算法、数字孪生技术等构建数字工作面,构建了包括数字煤层数据、历史截割位姿和速度数据、采煤量数据、设备群协同数据等的数据库,阐述了多源数据融合的数字工作面动态更新方法,提高数字工作面模型的精度;针对综采工作面精准截割问题,阐述了融合数字煤层驱动的截割轨迹规划数据和历史截割位姿数据的轨迹规划方法,以及基于规划轨迹数据的智能插补轨迹跟踪控制方法,利用人工智能算法对规划截割轨迹数据和轨迹跟踪控制的位姿插补数据进行迭代优化,提高截割轨迹规划和轨迹跟踪控制精度;针对综采工作面设备位姿检测与控制问题,阐述了基于多传感器融合数据的工作面装备位姿精准检测方法,以及基于神经网络算法的位姿控制方法,通过位姿感知数据和位姿控制数据的深度融合与迭代优化,实现综采工作面设备群位姿的精准检测与控制;针对综采工作面设备群速度控制问题,提出力-电耦合的截割载荷测量方法,以及基于人工智能寻优算法的速度智能控制方法,融合截割载荷数据和采煤量数据,利用人工智能寻优算法决策最优的牵引速度、截割速度、运煤速度,实现基于设备群速度匹配的高效智能截割控制;针对综采工作面设备群协同控制问题,阐述了基于人工智能算法的设备群主从协同控制方法,以采煤机位姿与速度控制数据作为主导者,刮板输送机和液压支架控制数据作为跟随者,利用人工智能神经网络算法求解最优的设备群位移与速度协同控制参数,实现设备群智能高效安全作业."采煤就是采数据"五大关键技术已经在煤矿中得到应用,验证了学术思想的可行性."采煤就是采数据"的学术思想为突破煤炭智能开采的关键技术难题奠定了理论基础.