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      內蒙古智能化運算平臺基于無人駕駛的煤礦智能化解決方案,助企業實現減人增產

      2021-10-22 11:04:46

      近年來,我國礦山智能化建設步伐不斷加快內蒙古智能化運算平臺。截至2035年,國家發改委、國家能源局等八個部門聯合發布了《加快煤礦智能化進程指導意見》,提出到2035年,全國各類煤礦基本實現智能化。并提到,《煤炭工業“十四五”發展規劃》中提到,到“十四五”末,全國將建成智能煤礦1000多個。

      將人工智能、大數據、5G等數字化技術用于煤礦為主的采煤,不僅大地提高了煤礦的生產效率和質量,而且大地優化了采煤工人的工作環境,在采用粗放式開采的同時,以精細控采,減少資源浪費。建立智能礦山有利于實現企業、工人、環境的長期雙贏。

      基于無人駕駛技術的煤礦智能化解決方案包括綜合無人駕駛、掘進無人駕駛、運輸機智能監控三個智能應用系統,該系統包括綜合工作面、智能放煤系統、智能直放機、智能監測系統、采掘工作面無人駕駛系統、輸送面皮帶智能故障診斷系統、礦用輸送煤量動態檢測和調速系統,激光皮帶秤等。

      在采煤機體上,采用高精度貫導、搖臂式傾斜傳感器、行距編碼器和其它各種傳感器,可從采煤機機體上實時讀取電壓、電流信息。繪出采煤機截割面上的頂底曲線,實時檢測出三維空間位置,輸出截割狀態和截割面頂底曲線。利用SLAM算法,通過控制采煤機搖臂高度并進行往復運動,實現對分層界面的平切;采用SVM等算法,以三種類型為例,建立三種采矸-采空模型,以實現對采煤機截割率的控制;采用Unity3D模型,通過上位機實時進行三維動畫演示。

      在綜放面液壓支架側安裝拾音器,進行現場放煤量、放煤量、放、放,用麥克風陣、小波變換、MFCC矩陣等濾波處理;用基于人工智能的LSTM算法對放煤狀態進行分類建模,與此同時,配合液控裝置,結合現場放煤技術,實現放煤自動化,達到綜放面減人增效,降低出煤含矸率等目的。

      該系統是由采煤機架設的高精度慣導、步進器、激光雷達等傳感器,內蒙古智能化運算平臺設備從集控裝置讀出采煤機及電液控制紅外線對射值,利用RoS平臺的SLAM算法實時檢測采煤機的三維空間位置,并對其進行調整。使用Unity3D模型,在上位機上實時通過三維動畫顯示生產場景。

      采用YOLOV5人工智能算法,對井下“人-機-環”事故進行識別,進行危險預警和實時預警,構建了“視頻監控+語音廣播+嵌入式計算機+工業以太網”的系統架構,該系統具有高可靠性、實時監測、安全性高、預知聯合預警、數據分析等效果。

      應用高精度慣導、多線形激光雷達、液壓流量傳感器、壓力傳感器及其他傳感器,以及基于RoS平臺的SLAM算法等無人駕駛技術。采用AI算法替代傳統PID算法,實現掘進機定姿、定位、準確控制、穩移行程、控制水平移動、按預定工藝進行作業。錨平臺處于水平狀態,根據預先設置的工藝截割,實時輸出截割體硬度,確保掘進面截割平整輪廓;保持掘進面按照預想的水平或斜度推進,掘進過程中,采用實時識別和跟蹤煤層,應用Unity3D技術,在上位機上實時顯示掘進巷道和生產場景。

      多臺本安型機安裝于皮帶運輸巷上,通過對采集到的音頻數據信息進行小波變換、MFCC變換等濾波處理,噪音處理,再采用基于SVM的人工智能算法,建立了帶式輸送機托輥運行狀態的實時判別模型。本系統采用麥克風列陣列來實現聲源定位,實時定位故障發生的位置,上位機作記錄,并提示檢修更換。

      安裝電功率監控器;在順槽、盤區、主傳輸帶各位置安裝激光雷達、電量監控器、電子秤、LSTM算法、電量監控器、激光雷達、電子秤等,建立電量監控器、激光雷達、電子秤輸出數據標定。刮板輸送機電量信息經系統讀取后,調用模型,當煤量超過預警值時,系統將其送上一級皮帶機減速,嚴重者應停機,停放頂煤等措施;減少刮板帶、刮板機壓煤事故的發生,從而實現了刮板機到裝料斗的全煤流動系統的速度控制。

      采用傳統的電子皮帶秤增加重量傳感器,激光雷達等各種傳感器,基于人工智能的多傳感器融合算法,對現場采集的數據進行解算分析;系統檢測精度高,不帶零漂,克服皮帶輸送機的過煤量、過煤量、過煤密度、含矸石含量等信息,克服皮帶效應,運行長期穩定,運行穩定,能顯著延長平衡周期。

      其中AI是構建自主感知、自主決策、集成智慧礦山的關鍵技術。一種基于視頻識別、語音識別、多傳感器融合、無人駕駛等主流人工智能技術的煤礦智能解決方案,構建煤礦生產過程管理崗位,煤礦作業崗位、巡檢員與設備之間的智能聯接,內蒙古智能化運算平臺系統使得采掘工作準確、人性化、甚至無人化,幫助煤礦企業實現安全生產和增產目標。

      在智能化礦井建設過程中,煤礦生產環境復雜,算法運行順暢、設備耗電量、信號傳輸等要求很高。以ARM+FPGA/ARM+VPU為嵌入式設計,龍田科技保證了系統運行流暢。在設備用電方面,龍田科技自主設計了具有延時上電、斷電等功能的延遲上電、斷電等功能,供電靈活。

      內蒙古智能化運算平臺

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