綜采工作面智能輔助系統

  綜采工作面三機聯動、人員安全、設備安全等都關乎生產安全及煤礦產能,由于工作環境惡劣,在實現智能化的過程中遇到重重技術障礙,傳統的傳感方式在應用過程中存在巨大的缺陷及瓶頸,因此急需能夠適應復雜環境下的空間定位、路徑規劃、姿態監測、設備健康管理等新型傳感技術。

  刮板運輸機缺陷檢測

  采用金屬磁記憶探傷原理,對鏈條和刮板的表面和內部缺陷(如鏈條缺口、斷裂、緊固螺絲松動)進行檢測,當檢測到的缺陷超過一定程度后進行報警,缺陷嚴重或斷鏈時直接發出停機信號,對刮板機運行狀態進行24小時的全天實時監測,從根源上避免了斷鏈事故的進一步發生,起到事前預防、事后及時止損以及鏈條健康狀況和生命周期可預測的目的。


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  刮板運輸機煤流負荷平衡控制系統

  采用三維空間測量技術,對刮板運輸機上的煤流進行三維數據重建,結合煤流量檢測算法,實時采集刮板機上的煤流量信息,根據煤流量的大小調整刮板機的速度,當達到刮板機接近滿載時,系統給出控制信號降低采煤機的截割速度,減少刮板機的運載負荷,從而減少刮板機功耗。待刮板運輸機上實時流量峰值平穩回落之后再對采煤機進行提速截割,保證生產能力的最大化。同時保障運輸系統的安全。


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  刮板運輸機大塊煤檢測

  大塊圖像識別系統通過刮板機和下游皮帶各安裝一臺高速三維智能攝像機或毫米波雷達儀,對刮板機進行實時三維建模以檢測刮板機帶面是否有滿足預設條件的大塊物體。一旦檢測到大塊,根據系統讀取的皮帶速度,計算出大塊物體通過兩臺攝像機所需要時間間隔,加上固定的允許時間間隔,作為預設置時間間隔,大塊物體未在預設置通過,認為大塊物體發生滾動、掉落、卡帶等異常狀況。


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  護幫、煤機滾筒智能識別追蹤系統

  基于磁定位技術進行液壓支架護幫板位姿解算,實時測量護幫板位置信息和采煤機滾筒位置信息,通過判定護幫板是否回收到位,采煤機滾筒是否在安全區,利用PLC控制采煤機位置與截割高度,當出現護幫板未回收到位進行實時現場預警,必要時進行聯動停機,解決了采煤機滾筒與護幫板發生碰撞的問題,實現了采煤機跟機實時監測、預警與調整。


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  人員定位及安全監測系統

  采用微磁探測技術,結合WIFI / 5G與邊緣計算分析主機進行數據轉發,通過磁信號進行人員定位,并在平臺磁圖中作實時顯示。當作業人員進入預設危險區域時根據規則進行現場告警或聯動停機,進而避免液壓支架、采煤機、刮板機運行時對采煤區域工作人員的生命安全構成威脅的情況發生,同時解決了在綜采工作面視距遮擋、空間有限、金屬干擾物聚集、灰塵大、潮濕等因素對傳統傳感方式產生的限制和干擾,準確定位工作面的人員的空間位置(精度cm),預防人員安全事故的發生。


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  放頂煤智能輔助系統

  鑒于采煤工作面環境的復雜性、范圍的廣闊性,在放煤過程中通過聲紋追蹤、超聲波、振動、視頻分析及微磁技術相結合的方式測算出煤和矸石的比例,當測算出的矸石比例超過經驗值時(20%~30%),停止放煤,同時根據刮板運輸機上測得的煤量的大小,自動控制尾梁上下擺動的速度及角度,將角度精準控制在約束范圍內,避免插板一端伸入后部刮板運輸機中部槽中的可能,消除插板一端和運輸機相互碰撞的隱患,實現綜采面綜放開采智能化控制。


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  煤巖識別系統

  毫米波雷達進行煤巖識別的原理,主要是利用電磁波射線穿過煤矸混合體時的衰減規律,建立煤矸混合體灰分與含矸量間的量化關系,通過分析煤和矸石對電磁波的衰減差異實現煤、矸的識別。但是毫米波雷達CMOS成像技術,其圖像分辨率較低,故采用多光譜攝像機進行高分辨率圖像采集和圖像技術分析進行互補。觀測精度誤差在±10厘米范圍內。

  采用多光譜攝像機圖像分析技術,是利用圖像處理機器視覺技術對煤和煤巖之間的邊縫進行識別,通過邊緣紋理對比度識別出煤與煤巖中間的分割線,勾勒出煤和煤巖的曲線走向圖。根據曲線走向圖,通過攝像機與煤壁的距離定位,在曲線走向圖上面建立坐標數據庫,通過坐標數據庫的推算輸出采煤機的路線圖。


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  LASC輔助系統(綜采面三維重建)

  采用固態激光雷達,通過激光掃描,并結合SLAM算法,小車可以感知自己位置的偏差,并融合采煤機的慣導數據進行定位數據校準,最終繪制高精度的三維巷道。

  激光雷達對巷道路環境進行分段掃描,進行閉環的采集,對數據進行記錄和分類。利用計算機對數據進行預處理濾波,去除數據中的噪聲點。

  根據預處理后的采集數據以及慣導等輔助感知數據,分段進行SLAM建圖,在建立好的地圖上標記電子圍欄和該地圖的起點和終點,確保地圖的建立符合現實,不扭曲不割裂。根據分段的地圖起始點數據,在基于同一個坐標系和坐標原點下進行地圖的拼接。拼接通過算法的局部地圖匹配,確定精準的局部地圖與統一坐標系的關系。


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  自移動機尾自動找直系統

  目前大多數煤礦綜采工作面自移機尾的每次移動、調整,都需操作人員根據經驗來進行人工操控,由于工作環境惡劣,操控人員需在高粉塵、高危險性的環境下長期工作,容易發生生產事故及職業病。因此實現自移動機尾的智能化、無人化操控是構成智能化無人綜采工作面的重要技術環節。

   系統構成 

  自移式機尾自動找直系統由三維成像檢測分析系統、計算機智能控制系統、無源信標以及執行裝置共同構成。

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   系統功能 

 ?、偃S位置與位姿狀態檢測:實現了對自移動機尾與順槽皮帶之間的三維空間相對位置與位姿狀態的實時監測;

 ?、谧砸苿訖C尾相對空間位置與位姿狀態調整:實現了自移動機尾在三機及膠帶機不停機的情況下,自主調整自身與順槽皮帶之間的三維空間相對位置與位姿狀態。

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   工作流程 

  工作人員開啟設備后,系統自檢一切正常則自移動機尾進入自動運行模式。自移動機尾位姿監測系統實時計算機身與三維信標之間的空間距離。系統接收到人工給出的自移動機尾移動信號后,自移動機尾位姿控制系統中的液壓控制系統,控制設備向三維信標方向移動;當自移動機尾進入設定的安全距離內,液壓控制系統控制設備進行末端位姿修正,設備在末端進行位姿自動調整,控制設備與順槽皮帶保持對位。


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