[01284338]采煤成套机电装备智能控制关键技术及应用

本项目属矿山机械工程技术领域，应用于煤炭资源的开发。

安全高效开采是我国煤炭资源充分利用和可持续发展的技术保障，符合《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006－2020年）》中“重点研究煤矿生产装备智能化和自动化技术，促进我国煤炭智能化采掘技术跨越式发展”的精神。

综采工作面机械化采煤是目前我国煤矿开采的主要方式，通过人工分别操作采煤机、液压支架、刮板运输机、转载机、破碎机和带式输送机，通过上述设备的配合工作，实现煤炭的开采、支护和运输。

由于煤矿井下环境恶劣及采煤装备的自动化水平低，导致劳动强度大、劳动环境差、人员密集、采煤效率低，且一旦发生事故，将会带来严重的人员伤亡。

为了解决上述问题，必须实现成套装备的智能协同工作和远程监控，使采煤工人远离综采工作面操作设备。

我们在国家高技术研究发展计划（863计划）重点资助项目和国家发改委、财政部、工业和信息化部“2011年智能制造装备发展专项”的支持下，开展了综采工作面成套装备远程监测及智能控制技术的研究。

本项目在采煤机的智能控制和安全防控、液压支架、刮板运输机以及带式输送机的智能控制以及综采成套装备的可视化远程监控和协同控制等方面取得了一系列技术突破，并自主研发了相关装置和系统主要创新性成果如下：

（1）高可靠性采煤机及其智能控制技术研究 发明了高强度、冲击韧性优良、碳当量低、生成成本低的采煤机摇臂用合金调质铸钢，大大降低了采煤机摇臂的维修次数，提高了采煤机可靠性与使用寿命;提出了基于无线定位传感器和无线标签传感器，信号到达时间差与角度差的综采工作面采煤机三维精确定位技术;发明了采煤机自适应调高与调速技术，实现了采煤机截割状态的自动调节和截割路径优化，不仅可以显著提高开机率（90%以上）和采煤效率（30%以上），也能最大限度地开采贴近顶板的煤炭，减少煤炭资源的浪费（开采率提高约5%）。

（2）液压支架位姿智能感知与远程控制 发明了液压支架的姿态监测技术，通过陀螺仪和三轴加速度计实时计算液压支架姿态（误差不超过1.5%），实现综采工作面顶板及时支护和最优支护;提出了基于快速以太网技术的液压支架自动跟机控制系统（系统响应时间在1s以内），实现液压支架远程自动控制。

（3）主运输系统智能控制 提出了综采工作面刮板输送机自动调直系统，通过液压支架与刮板输送机的协同工作，保证刮板输送机的直线度;研发了综采工作面带式输送机状态监测系统，发明了基于液压缓冲吸能装置的带式输送机断带保护装置，保障矿井主运输系统安全可靠。

（4）综采装备远程可视化与协同控制 提出了基于远程可视化技术的的采煤装备工作状态真实再现方法，研发了采煤装备远程监控数字化平台;提出了综采工作面成套装备协同控制方法，研制了协同控制装置和系统，为实现无人化综采工作面提供了技术保障。

本发明的创新成果已获得授权发明专利31个、计算机软件著作权5个。本项目2013年1月通过河南省科技厅组织的技术鉴定，研究成果整体达到国际先进水平，在综采设备的智能协同控制方面达到了国际领先水平。

项目成果在平顶山天安煤业股份有限公司十三矿11070和12020综采工作面、平顶山天安煤业股份有限公司六矿戊22210和22310综采工作面、河南大有能源股份有限公司常村煤矿2115综采工作面、中平能化集团机械制造有限公司和西安煤机制造有限公司进行了应用，为企业新增产值十亿元左右，经济和社会效益显著。