[01701415]综采自动化工作面一体化协同控制研发及工程应用

所属科学技术领域：采掘业中煤矿机械领域。本项目突破煤矿采掘装备领域普遍存在“理论无支撑、设计靠经验、验证靠现场、整体配套不协调、单机发展不均衡”等技术瓶颈,推动了综采工作面姿态协同控制、性能一体化系统控制的科技进步,取得重大经济效益,相关设计理论、方法、实验装置为综采工作面实现全面智能化发展提供了重要的依据。 主要科学技术内容：（1）实现了综采工作面综采装备的姿态协同控制。以实现综采装备自主运行为目标,研究采煤机滚筒自适应调高方法、液压支架顺序控制方法和刮板输送机自动对直控制方法,再根据装备各自控制特点和状态信息,实现采煤机、液压支架和刮板输送机的姿态协同控制。（2）实现了综采工作面综采装备的性能协同控制。以采煤机、刮板输送机速度为控制对象,据综采装备历史数据,对下一时间范围内的装备运行参数进行预测,根据预测结果,计算预测时间范围内的产量/能耗比指标,以产量-能耗比最大化为控制目标,实现综采装备的性能协同控制。（3）基于云平台的煤矿大型机电设备状态实时监测系统。建立了由开采作业区域、井下集控中心和地面调度中心构成的三级控制框架,形成了以工作面数据上传云端控制、远程监控集中控制、电液控系统、红外感知功能和惯导系统为核心的成套智能化开采监测系统。 授权专利情况：授权发明专利14 项,其中,国际专利4 项,国内专利10 项,专利受理13项,发表论文31 篇,其中,SCI 检索5 篇,EI 检索9 篇,形成行业标准4 项。培养博士后4 人,硕、博士20 余人。 应用推广及效益：项目成果已在中天合创能源有限责任公司、国能蒙西等单位应用,项目进行了综采工作面一体化协同控制建设,为国家自然基金、省部级基金项目的顺利进行提供了数据支撑。依托本项目研究成果为企业累计生产效率提升20%,井下故障率降低10%,为企业累计新增销售额17.2551 亿元,实现新增利润4.1207 亿元。