《工矿自动化》2020年第6期“煤矿智能化技术及应

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摘要：2，国家八部委联合下发了《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》，吹响了向煤矿智能化进军的冲锋号。煤矿智能化是煤炭工业高质量发展的核心技术支撑，将人工智能、工业物联网、

2，国家八部委联合下发了《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》，吹响了向煤矿智能化进军的冲锋号。煤矿智能化是煤炭工业高质量发展的核心技术支撑，将人工智能、工业物联网、云计算、大数据、机器人、智能装备等与现代煤炭开发利用深度融合，形成全面感知、实时互联、分析决策、自主学习、动态预测、协同控制的智能系统，实现煤矿开拓、采掘、运输、通风、安全保障等过程的智能化运行。煤矿智能化已成为世界煤炭科技发展的重要方向，更是我国煤炭科技研究的热点。为推动煤矿智能化技术与煤炭产业融合发展，提升煤矿智能化水平，促进煤炭行业高质量发展，本刊组织策划了“煤矿智能化技术及应用”专题，本专题报道的内容涉及煤矿机器人智能化、智能监测与预警、采煤机智能化、运输系统智能化、通风系统智能化、供电系统智能化等方面。在此特别感谢西安科技大学马宏伟教授对本专题组稿工作的支持！衷心感谢各位专家学者在百忙中为本专题撰稿。

专题

聂珍，马宏伟

在目前智能化矿山建设和以人为本的大环境下，煤矿日常安全巡检工作是实现矿山“数字化、信息化、无人化”建设目标的薄弱环节。研发井下危险气体巡检机器人，使其具备复杂巷道自主行走、定位、气体浓度等环境感知、数据处理与预警及人机交互等功能，能替代人工巡检，是实现煤矿智能化的重要研究方向。但目前井下危险气体巡检机器人大多数采用升降机构或固定探头的形式进行气体环境感知，对机器人的行驶灵活性产生了影响，且受机器人本体结构的限制，大多数巡检机器人只能检测到传感器安装范围内的局部气体环境信息，缺乏针对巷道任意截面空间内的气体浓度检测。针对以上问题，本文设计了一种基于气体扩散模型的煤矿巡检机器人气体环境智能检测系统。该系统在保证机器人行驶灵活性、信号检测可靠性的前提下，以气体扩散理论为基础，结合煤矿巷道气体环境特点，引入巷道壁帮围岩、风速、气体扩散系数对气体扩散模型的影响，采用虚拟像源法和遗传算法优化BP神经网络智能算法建立气体扩散优化模型，机器人在行进过程中可检测到巷道任意截面任意点的气体浓度等环境信息，从而实现用煤矿巡检机器人逐步取代人工巡检作业，为煤矿井下气体智能检测提供了新思路与新方法。

杨林，马宏伟，王岩，王川伟1,2

针对现有煤矿井下移动机器人运动规划所生成的轨迹存在超调、碰撞、不连续、不光滑等问题，提出了一种煤矿井下移动机器人运动规划方法，由路径规划、轨迹生成、轨迹优化3个部分构成，其中路径规划采用基于图搜索的A*算法实现。轨迹生成通过构建基于Minimum Snap的目标函数，并施加等式约束来实现。轨迹优化则是在轨迹生成的基础上施加不等式约束来实现，通过引入调和函数Bezier Curve，构建基于Bezier Curve的Minimum Snap的轨迹优化问题，使目标函数的求解变得简单，最终生成一条适用于煤矿井下移动机器人的能量损失最小、连续、光滑、无碰撞、可执行的运动轨迹。

梁艳，马宏伟，崔亚仲，薛旭升，聂珍，张力

四旋翼飞行机器人具有结构简单、占空比小、反应迅速、灵活度高等优点，能够在空中悬停、垂直起飞和降落，适用于在煤矿巡检及灾后救援工作中监测现场环境信息，如CH4浓度、CO浓度、CO2浓度、O2浓度、粉尘浓度、温度、湿度等。煤矿四旋翼飞行机器人检测到的环境信息数据必须安全、稳定、快速地传输到远程监控平台。然而，煤矿四旋翼飞行机器人飞行环境复杂，在空间狭小、机械设备多、视觉环境差、噪声干扰严重的井下巷道中，机器人根据地形信息进行避障，其飞行路径多变，导致机载传感器采集的环境信息数据有较大冗余。针对煤矿四旋翼飞行机器人采集的环境信息数据的冗余特性，提出一种数据压缩算法，用于对采集的环境信息数据进行压缩，以保证数据传输的有效性和实时性，提高数据传输效率。

郑学召，童鑫，郭军，张铎

从物联网、大数据、云计算及人工智能方面综述了我国煤矿智能监测与预警技术的研究现状。针对煤矿智能监测技术的实际应用情况，指出了煤矿智能监测与预警存在井下煤矿监测设备前兆信息采集可靠性差、云端平台集成应用融合深度不够、数据库安全性较弱、人工智能技术在煤矿监测中的应用尚不成熟等问题。展望了煤矿智能监测与预警技术的发展趋势

文章来源：《自动化应用》 网址: http://www.zdhyyzz.cn/zonghexinwen/2020/0628/358.html

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