智能采礦概論第七章 掘進工作面智能控制基礎(chǔ)理論與技術(shù)

本章重點1、掘進工作面破巖基礎(chǔ)理論2、掘進工作面智能開采關(guān)鍵技術(shù)3、掘進工作面智能控制關(guān)鍵技術(shù)第七章掘進工作面智能控制基礎(chǔ)理論與技術(shù)7.1掘進工作面破巖基礎(chǔ)理論機械破巖理論機械破巖是一種借助刀具的作用，通過機械驅(qū)動將巖石破碎的技術(shù)，在功率充足的情況下實現(xiàn)破碎巖石的目的。根據(jù)刀具的類型、刀具的分布和刀具的作用方式的差別，設(shè)備分為多種類型，表7-1中列出了常用的各種機具破巖方法。破巖方法巖石情況切割速度m3/h破巖能力m3/h輸入功率kW單位能耗kW·h/m3滾刀切割堅固2.32.315065金剛石巖芯鉆進堅固/破碎5.40.24150625刮刀鉆頭切割破碎4.00.1430210沖擊破碎破碎9.59.5242.5表7-1機具破巖方法對比表第七章掘進工作面智能控制基礎(chǔ)理論與技術(shù)7.1掘進工作面破巖基礎(chǔ)理論機械破巖方法切削破碎沖擊破碎碾壓破碎巖石情況對于破巖方法和機械設(shè)備的選擇有很大的影響，因此應(yīng)該根據(jù)實際情況確定破巖設(shè)備的選用。目前大多礦山的生產(chǎn)過程都引入了破巖機械，從而有效地實現(xiàn)了上述目標。根據(jù)破巖機械的破碎巖石機理及其工作方式，將其分為三種：第七章掘進工作面智能控制基礎(chǔ)理論與技術(shù)切削破巖切削破巖是憑借刀具刃角對巖體產(chǎn)生作用，從而使得巖石表面分離破碎的一種機械破巖方式。金剛石鉆頭、刮刀鉆頭、人造金剛石鉆頭、麻花鉆頭和采煤機、掘進機截割部等均屬于切削破巖的機械設(shè)備，其中使用鉆頭的機械通過鉆頭的旋轉(zhuǎn)實現(xiàn)其對巖石的切削，而采煤機和掘進機切削破碎巖石的工具是帶有刃口的刮刀。根據(jù)刀具在破巖時的運動軌跡分類，切削破碎可分為鉆、刨、截、挖等。目前應(yīng)用較多的沖擊破巖設(shè)備有礦用鑿巖機、潛孔鉆機和鋼絲繩沖擊鉆機、碎石機等。沖擊破巖是通過工具的髙速度運動對巖石產(chǎn)生沖擊，通過能量轉(zhuǎn)化實現(xiàn)巖石的破碎。根據(jù)其破碎巖石的實質(zhì)可以分為如下幾類：①鑿碎，如鑿巖機鑿巖釬頭沖擊式鑿巖；②劈落，如風鎬落煤侵入巖體，分離大塊出來；③砸碎，如破碎頭沖擊大塊礦巖進行二次破碎；④射擊，如吊繩沖擊式鑿巖。沖擊破巖第七章掘進工作面智能控制基礎(chǔ)理論與技術(shù)沖擊切削破巖沖擊切削破巖是聯(lián)合沖擊和剪切作用對巖石進行破碎，主要設(shè)備有牙輪鉆機鉆井和全斷面井巷鉆機掘進，主要破巖刀具包括各種滑移型牙輪鉆頭和鉆掘進機刀頭。目前，全斷面掘進機、豎井及天井鉆機己廣泛應(yīng)用于井巷掘進；基于沖擊切削破巖機理的硬巖連續(xù)采礦機也獲得了巨大發(fā)展。公司裝備名稱裝備特征適應(yīng)工況美國Robbins礦業(yè)公司連續(xù)采礦機安裝大直徑的刀盤，通過刀盤上滾刀徑向運動進行切割破巖瑞典公司AtlasCopco公司采礦機旋轉(zhuǎn)刀盤一次只切割工作面的一部分德國Wirth公司連續(xù)采礦機四把沉割式盤形滾刀，分別裝在四個可徑向回轉(zhuǎn)的切割臂上美國礦業(yè)學(xué)院高強度抗壓巖石的掘進機該機在直徑的轉(zhuǎn)筒端頭上安裝直徑的小型盤形滾刀進行切割有軌底盤與主巷道成90°夾角的情況可進行作業(yè)基于沖擊切削破巖機理的典型礦山設(shè)備第七章掘進工作面智能控制基礎(chǔ)理論與技術(shù)7.1掘進工作面破巖基礎(chǔ)理論機械破巖機理不同的巖石破碎方法其破壞機理也不完全相同，針對巖石的切削破巖，自上世紀50年代以來，國內(nèi)外學(xué)者建立了不同的破碎機理模型，大破碎塊體在不同刀具作用下形成的斷裂面形狀是不同的，通過對差異進行的一系列分析和推導(dǎo)得出模型，經(jīng)典模型包括三種：剪切模型拉伸破裂模型拉-剪斷裂模型沖擊和碾壓的破巖過程在刀齒和巖石的相互作用過程中增加了應(yīng)力波的作用，本書主要針對機械切削破碎機理進行描述；第七章掘進工作面智能控制基礎(chǔ)理論與技術(shù)剪切模型格賴（GrayKE）理論指出，切削鉆頭所產(chǎn)生的作用力本質(zhì)上是作用于彈性半空間，并呈線載荷分布，與最大主應(yīng)力存在一定交角的對數(shù)螺旋線作為其剪應(yīng)力軌跡。當剪應(yīng)力大于巖石的極限抗剪強度以后，首先沿著近似于對數(shù)螺旋線的路徑產(chǎn)生裂紋并不斷發(fā)展，然后逐步向上彎曲，直至自由表面，如圖7-1所示。格賴認為，最大正壓力與扭轉(zhuǎn)力隨著鉆進深度的增加和前角的減小而急劇增大，同時刀尖磨鈍或刃角加大時也符合上述規(guī)律。圖7-1格賴的剪碎機理模型第七章掘進工作面智能控制基礎(chǔ)理論與技術(shù)剪切模型西松裕一（NishimatsuY）在莫爾-庫倫準則基礎(chǔ)之上，建立了剪切破碎模型，如圖所示。他認為巖石的切削破碎是脆性破壞，因此在進行巖石的切削鉆進時，不會有塑性變形的出現(xiàn)。因此，在出現(xiàn)宏觀斷裂或塊體崩裂以前，巖體各區(qū)域的受力情況一定是不均勻的，巖石中也不會像金屬切削過程中那樣出現(xiàn)塑性區(qū)。用兩維平面的理論來分析切削巖石的力學(xué)問題，由切削破碎產(chǎn)生的剪應(yīng)力其軌跡是與最大主應(yīng)力呈一定交角的直線。如果剪應(yīng)力超過巖石的極限抗剪強度，將沿著近似于直線的路徑產(chǎn)生斷裂裂紋并不斷發(fā)展直至自由表面。此外，克塞健（KasajanJN）也建立了相關(guān)的巖石剪碎破巖機理的模型。圖7-2西松裕一機理模型第七章掘進工作面智能控制基礎(chǔ)理論與技術(shù)拉伸模型19世紀60年代，伊萬斯（Evans）根據(jù)刨煤機原理建立了脆性拉伸破巖機理模型，見下圖7-3所示。根據(jù)伊萬斯理論，在刨刀的作用下，沿著刀尖r至自由表面上b的某點構(gòu)成的圓弧形軌跡產(chǎn)生拉伸裂紋并不斷擴展，剪應(yīng)力與刨刀楔面之間的夾角等于（π/2-θ）（θ為刨刀與煤炭之間的磨擦角），產(chǎn)生的總拉應(yīng)力垂直于圓弧軌跡，并通過圓弧的圓心點。通過修正，伊萬斯將其模型擴大應(yīng)用于鈍刃楔形刨刀破煤，使該模型可以適用于中硬巖石。圖7-3伊萬斯拉伸斷裂模型第七章掘進工作面智能控制基礎(chǔ)理論與技術(shù)拉伸模型費爾哈斯特（FairhurstC）等人認為：斷裂是沿著直線發(fā)展的，并且與切削鉆頭正壓力和扭轉(zhuǎn)力的合力方向成X角，如圖7-4所示。此外，鈴木光和WhittakerBN等人也建立了類似的拉碎機理模型。圖7-4費爾哈斯特破巖機理模型第七章掘進工作面智能控制基礎(chǔ)理論與技術(shù)拉剪聯(lián)合模型別隆應(yīng)用高速攝影法獲取了煤炭的切削破碎過程的錄像，認為：在切削破巖的過程中，隨著刃與煤之間接觸壓應(yīng)力的增加，同時考慮到煤炭多孔性與裂隙性的影響，煤炭首先被擠壓成非常細小的顆粒，然后被壓實成壓實體，其中會有一部分的壓實體隨著切削過程的進行，沿刃面流出，當切削力逐漸增加到一定程度時，在壓實體邊緣就會出現(xiàn)大體積剪碎的現(xiàn)象，別隆的模型如下圖7-5所示。圖7-5簡化的別隆切削機理模型第七章掘進工作面智能控制基礎(chǔ)理論與技術(shù)拉剪聯(lián)合模型根據(jù)布拉辛的理論，切削斷裂分為以下過程：①刀具的沖擊力作用在巖石上，使得在巖石的沖擊區(qū)外會產(chǎn)生微小的裂紋；②當載荷逐漸增大，微裂紋會慢慢擴展形成大裂紋；③在裂紋達到某一個臨界長度后，擴展速度突然加快直至形成自由面，并最終導(dǎo)致切屑分離（如下圖7-6所示）。圖7-6布拉辛的切削機理模型第七章掘進工作面智能控制基礎(chǔ)理論與技術(shù)沖擊破巖理論研究沖擊破巖是指采用沖擊載荷進行巖石破碎，沖擊載荷與靜載荷破碎巖石的機理原則上是一樣的，由于巖石本身的巖性不同其破碎過程也不一樣，但他們產(chǎn)生的裂紋類型基本一樣。大量實驗證明，靜載荷和沖擊載荷使巖石破碎的損傷形態(tài)相似，但靜載荷巖石破壞產(chǎn)生的裂紋頂角明顯比沖擊載荷大，動載荷使巖石破碎產(chǎn)生的徑向裂紋比靜載荷的大約長40%，沖擊載荷使巖石破碎時的塑性區(qū)的深度與寬度之比為0.8，而在靜載荷作用下該值為0.5且塑性區(qū)呈半球形，靜載產(chǎn)生的開裂范圍與沖擊載荷相比之下也會偏小。沖擊和碾壓破碎巖石的過程均是動態(tài)沖擊過程其破巖機理可用應(yīng)力波相關(guān)理論進行解釋，此處以沖擊式鑿巖為例進行說明，當鑿巖機的活塞撞擊釬尾，釬桿內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力并以應(yīng)力波的形式傳遞到釬頭，而該應(yīng)力波一部分發(fā)生反射另一部分傳遞到巖石，當傳遞到巖石和反射回來的應(yīng)力波之和大于巖石的極限破壞強度時，巖石便發(fā)生破壞。第七章掘進工作面智能控制基礎(chǔ)理論與技術(shù)7.1掘進工作面破巖基礎(chǔ)理論巖石爆破理論巖石爆破理論是用來說明爆破時的破巖機理,并指導(dǎo)巖石爆破工程進行合理設(shè)計和施工的理論。爆破理論是隨著炸藥、起爆器材的發(fā)明和應(yīng)用、爆破量測技術(shù)的進步以及相鄰學(xué)科發(fā)展而發(fā)展的。主要爆破理論包括:爆炸氣體膨脹壓理論沖擊波拉伸破壞理論沖擊波和爆炸氣體綜合作用理論第七章掘進工作面智能控制基礎(chǔ)理論與技術(shù)爆炸氣體膨脹壓理論村田勉等人認為藥包爆炸時，產(chǎn)生大量的高溫高壓氣體，這些爆炸氣體產(chǎn)物迅速膨脹并以極高的壓力作用于藥包周圍的巖壁上，引起巖石質(zhì)點的徑向位移，作用于巖壁上的壓力引起巖石質(zhì)點的徑向位移，由于作用力的不等引起徑向位移的不等，導(dǎo)致在巖石中形成剪切應(yīng)力。當這種剪切應(yīng)力超過巖石的抗剪強度時，巖石就會產(chǎn)生剪切破壞。當爆轟氣體的壓力足夠大時，爆轟氣體將推動破碎巖塊作徑向拋擲運動。第七章掘進工作面智能控制基礎(chǔ)理論與技術(shù)沖擊波拉伸破壞理論該學(xué)說以爆炸動力學(xué)為基礎(chǔ)，認為應(yīng)力波是引起巖石破碎的主要原因。這種學(xué)說忽視了爆轟氣體的破壞作用，其基本觀點如下：轟波沖擊和壓縮著藥包周圍的巖壁，在巖壁中激發(fā)形成沖擊波并很快衰減為應(yīng)力波。此應(yīng)力波在周圍巖體內(nèi)形成裂隙的同時向前傳播，當應(yīng)力波傳到自由面時，產(chǎn)生反射拉應(yīng)力波。如圖7-7所示。1-壓應(yīng)力波波頭；2-反射拉應(yīng)力波波頭圖7-7拉伸波破壞過程示意圖第七章掘進工作面智能控制基礎(chǔ)理論與技術(shù)沖擊波和爆炸氣體綜合作用理論這種學(xué)說認為，巖石的破壞是應(yīng)力波和爆轟氣體共同作用的結(jié)果，為大多數(shù)研究者所接受。其基本觀點如下：爆轟波波陣面的壓力和傳播速度大大高于爆轟氣體產(chǎn)物的壓力和傳播速度。①爆轟波首先作用于藥包周圍的巖壁上，在巖石中激發(fā)形成沖擊波并很快衰減為應(yīng)力波。沖擊波在藥包附近的巖石中產(chǎn)生“壓碎”現(xiàn)象，應(yīng)力波在壓碎區(qū)域之外產(chǎn)生徑向裂隙。②隨后，爆轟氣體產(chǎn)物繼續(xù)壓縮被沖擊波壓碎的巖石，爆轟氣體“楔入”在應(yīng)力波作用下產(chǎn)生的裂隙中，使之繼續(xù)向前延伸和進一步張開。③當爆轟氣體的壓力足夠大時，爆轟氣體將推動破碎巖塊作徑向拋擲運動。第七章掘進工作面智能控制基礎(chǔ)理論與技術(shù)爆破破巖的模式爆破破巖分為以下五種破巖：①炮孔周圍巖石的壓碎作用；②徑向裂隙作用；③卸載引起的巖石內(nèi)部環(huán)狀裂隙作用；④反射拉伸引起的“片落”和引起徑向裂隙的延伸;⑤爆炸氣體擴展應(yīng)變波所產(chǎn)生的裂隙。第七章掘進工作面智能控制基礎(chǔ)理論與技術(shù)7.2掘進工作面智能開采關(guān)鍵技術(shù)本書針對掘進工作面智能開采關(guān)鍵技術(shù)，從五個方面進行介紹：掘進工作面智能開采工藝及控制系統(tǒng)掘進工作面智能開采實現(xiàn)技術(shù)設(shè)備故障診斷技術(shù)智能信息傳輸技術(shù)設(shè)備狀態(tài)智能感知及預(yù)警技術(shù)第七章掘進工作面智能控制基礎(chǔ)理論與技術(shù)7.2掘進工作面智能開采關(guān)鍵技術(shù)綜掘工作面智能化開采技術(shù)是以煤壁為輸入對象，原煤和支護成型巷道為輸出對象，且探測控制、生產(chǎn)控制和視頻控制在綜掘工作面電液控制系統(tǒng)的協(xié)同作用下完成的智能化開采方式。綜掘工作面信號來源復(fù)雜，可測量、不可測量、可控制和不可控制信號交叉存在。綜掘工作面探測工序有巖層移動、超前地質(zhì)勘探、水源探測、瓦斯抽采等；生產(chǎn)工序有割煤、支護、運輸?shù)?視頻工序有供電、通風、排水、頂板監(jiān)測和瓦斯監(jiān)測等。掘進工作面智能化開采工序，如圖7-8所示。智能化開采工藝圖7-8掘進工作面智能開采工藝第七章掘進工作面智能控制基礎(chǔ)理論與技術(shù)7.2掘進工作面智能開采關(guān)鍵技術(shù)根據(jù)綜掘工作面智能化開采工序可將綜掘工作面智能化開采控制分為三大系統(tǒng)，分別為：圍巖探測系統(tǒng)生產(chǎn)控制系統(tǒng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)綜掘工作面智能化開采控制系統(tǒng)，如圖7-9所示。智能化控制系統(tǒng)圖7-9掘進工作面智能開采控制系統(tǒng)第七章掘進工作面智能控制基礎(chǔ)理論與技術(shù)7.2掘進工作面智能開采關(guān)鍵技術(shù)根據(jù)掘進工作面智能化開采工序和控制系統(tǒng)分析可知，從系統(tǒng)控制的角度研究巷道掘進的智能化集成，其掘進工作面智能開采實現(xiàn)技術(shù)包括五個部分：智能開采實現(xiàn)技術(shù)大斷面巷道變形智能控制技術(shù)掘進機智能化技術(shù)錨桿支護智能化技術(shù)運輸系統(tǒng)智能化技術(shù)視頻監(jiān)控智能化技術(shù)第七章掘進工作面智能控制基礎(chǔ)理論與技術(shù)7.2大斷面巷道變形智能控制技術(shù)背景：隨著綜采工作面自動化、智能化及無人化程度的提高和重型設(shè)備的應(yīng)用、工作面產(chǎn)量的增加以及瓦斯涌出量的增大，對回采巷道提出加大巷道斷面的要求?，F(xiàn)狀：大斷面巷道與目前一般斷面的巷道變形破壞規(guī)律一致的是，巷道開挖后，如果未采取及時、有效的支護，巷道的破壞區(qū)與塑性區(qū)會越來越大。但破壞區(qū)與塑性區(qū)的擴展有一個時間過程，若及時對巷道施加高預(yù)緊力錨桿支護，增加煤巖體的峰值強度和殘余強度，可使巷道處于穩(wěn)定狀態(tài)。所以，及時采用高預(yù)緊力錨桿及錨索支護是目前控制大斷面煤巷圍巖變形的一種有效支護技術(shù)。智能化：但綜掘智能化工作面對大斷面巷道變形要求具有智能感知和智能控制的功能，因此需要對大斷面巷道圍巖穩(wěn)定機理及變形特征做進一步研究，以達到智能控制、適應(yīng)及預(yù)測圍巖變形的目的。第七章掘進工作面智能控制基礎(chǔ)理論與技術(shù)掘進機智能化技術(shù)掘進機是綜掘智能化工作面的核心裝備，對實現(xiàn)綜掘工作面智能化開采起到關(guān)鍵作用。重點研究方向：掘進機姿態(tài)定位控制煤巖智能識別斷面智能成型控制前沿研究熱點：光纖陀螺的慣性導(dǎo)航激光制導(dǎo)機器視覺測量利用實時檢測掘進機在推進過程中的定位技術(shù)，可以揭示掘進機與巷道開掘前后的空間耦合關(guān)系，并能進一步構(gòu)建掘進機推進過程中的自主導(dǎo)航體系，是目前掘進機智能化技術(shù)的前沿研究熱點。第七章掘進工作面智能控制基礎(chǔ)理論與技術(shù)錨桿支護智能化技術(shù)錨桿支護是綜掘智能化工作面的常用支護方式。錨桿支護智能化技術(shù)實現(xiàn)的關(guān)鍵：鉆孔智能化鋪網(wǎng)智能化安裝智能化目前，鉆孔和安裝智能化在采用掘錨一體化鉆機等方式后，取得了長足的進步，但鋪網(wǎng)智能化發(fā)展較為緩慢，缺乏成套的解決方案，可在錨桿支護全工序內(nèi)進行優(yōu)化創(chuàng)新，找到智能化鋪網(wǎng)的解決途徑。第七章掘進工作面智能控制基礎(chǔ)理論與技術(shù)運輸系統(tǒng)智能化技術(shù)運輸系統(tǒng)智能化關(guān)鍵：原煤運輸智能化材料運輸和補給智能化原煤運輸智能化目前具有可行的解決方案，材料運輸和補給的智能化受綜掘工作面空間、材料的自動搬運等限制很難取得突破，可采用礦用機器人或智能裝備代替人工裝卸材料的方式，最終實現(xiàn)運輸系統(tǒng)的智能化發(fā)展。第七章掘進工作面智能控制基礎(chǔ)理論與技術(shù)視頻監(jiān)控智能化技術(shù)視頻監(jiān)控智能化技術(shù)是實現(xiàn)綜掘工作面可視遠程干預(yù)型智能化無人開采的關(guān)鍵技術(shù)。由于綜掘工作面存在粉塵極大、視頻晃動等問題，可視遠程視頻不易分辨、看清。視頻監(jiān)控智能化技術(shù)的可行研究方向：（1）建立綜掘工作面成像輪廓與掘進機轉(zhuǎn)速、電流、機頭溫度等工況參數(shù)的非線性規(guī)律關(guān)系；（2）探索基于熱成像技術(shù)的綜掘工作面高清成像研究。第七章掘進工作面智能控制基礎(chǔ)理論與技術(shù)7.2掘進工作面智能開采關(guān)鍵技術(shù)設(shè)備故障診斷技術(shù)隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，掘進工作面設(shè)備機械化程度也在不斷提高。然而，隨之帶來的是設(shè)備故障種類也在不斷增多。因此，這就要求設(shè)備故障診斷技術(shù)水平也應(yīng)該相應(yīng)進行提高。本書從兩個方面介紹：

主觀診斷技術(shù)儀器診斷技術(shù)數(shù)學(xué)模型診斷技術(shù)智能診斷技術(shù)設(shè)備故障診斷檢測技術(shù)的基本原理設(shè)備故障診斷技術(shù)分類：第七章掘進工作面智能控制基礎(chǔ)理論與技術(shù)設(shè)備故障診斷檢測技術(shù)的基本原理礦山機電設(shè)備診斷技術(shù)的基本原理有以下幾點：（1）數(shù)學(xué)模型的建立。對礦山機電設(shè)備進行數(shù)字模型的建立，在一些關(guān)鍵的部位，安裝一些數(shù)據(jù)傳感設(shè)備，在機電設(shè)備運行的情況下，能夠?qū)υO(shè)備中每一個部件的參數(shù)進行收集，而在現(xiàn)實的數(shù)據(jù)中，某一部位出現(xiàn)故障的時候，數(shù)據(jù)就會顯示出異常，就能夠很好的找到出現(xiàn)故障的位置。（2）分析數(shù)據(jù)。在對機電設(shè)備故障進行診斷的時候，一般都是將收集到的數(shù)據(jù)進行綜合性的分析，這就需要將收集到的數(shù)據(jù)及時的進行錄入，對出現(xiàn)故障的類型進行判斷。（3）完成數(shù)據(jù)模型的建立。利用計算機，將數(shù)據(jù)進行模型的建立，相關(guān)的工作人員利用專業(yè)知識對其進行分析，找到出現(xiàn)故障的位置并對其進行診斷。（4）通過進行以上的步驟的操作，對其進行信息轉(zhuǎn)化，成為淺顯易懂的信息，對其進行處理方案的制定。第七章掘進工作面智能控制基礎(chǔ)理論與技術(shù)主觀診斷技術(shù)主觀診斷技術(shù)，是指相關(guān)的技術(shù)人員根據(jù)自己的工作經(jīng)驗來進行診斷，以此來判斷礦山機電設(shè)備出現(xiàn)故障的原因以及類型。概述：這種主觀的診斷技術(shù)，工作人員要對礦山機電設(shè)備的專業(yè)技術(shù)有很高的要求。在對礦山機電設(shè)備故障進行診斷的時候，相關(guān)的技術(shù)人員要利用自己本身的視覺、聽覺等能力，對出現(xiàn)故障的原因進行判斷。如果礦山機電設(shè)備出現(xiàn)的故障，技術(shù)人員不能夠根據(jù)直觀的觀察能判斷出的時候，工作人員可以根據(jù)一些其他的機械設(shè)備來作為輔助工具，進行判斷。但是不能夠把這些輔助的工作當作判斷的主要工具，只能夠進行一些收集數(shù)據(jù)等的作用，最主要的還是工作人員自身進行的主觀判斷。評價：主觀診斷技術(shù)的應(yīng)用性非常的廣泛，在大部分的礦山機電設(shè)備的故障診斷中都能夠使用，但是過于依賴工作人員的主觀意識和判斷能力，容易受到工作人員的情緒、態(tài)度以及自身的經(jīng)驗等方面的限制，所以對判斷的結(jié)果有著一定的影響。第七章掘進工作面智能控制基礎(chǔ)理論與技術(shù)儀器診斷技術(shù)儀器診斷技術(shù)就是通過一定的檢測某種數(shù)據(jù)的儀器和設(shè)備，對礦山機電設(shè)備中的參數(shù)進行檢查，將檢測出來的數(shù)據(jù)和原本正常運行的數(shù)據(jù)進行分析和比較，來判斷礦山機電設(shè)備的故障，及時進行相關(guān)措施的制定。例如電流互感器和高頻率檢查器等。因為儀器診斷技術(shù)能夠很好的檢測出相關(guān)的數(shù)據(jù)，在結(jié)果方面有很好的準確程度，所以在礦山機電設(shè)備故障診斷中應(yīng)用得非常廣。第七章掘進工作面智能控制基礎(chǔ)理論與技術(shù)數(shù)學(xué)模型診斷技術(shù)數(shù)學(xué)模型診斷技術(shù)，是根據(jù)數(shù)學(xué)的統(tǒng)計方法和統(tǒng)計概率的方法，來對其進行分析，與動態(tài)檢測技術(shù)以及傳感器技術(shù)等進行結(jié)合而出現(xiàn)的診斷技術(shù)。概述：數(shù)學(xué)模型診斷技術(shù)在當前的礦山機電設(shè)備故障診斷中是應(yīng)用的最廣泛的。數(shù)學(xué)模型診斷技術(shù)在使用的時候比較方便快捷，并且能夠準確的檢測出數(shù)據(jù)。除此之外，數(shù)學(xué)模型診斷技術(shù)還能夠?qū)ΦV山機電設(shè)備進行實時的監(jiān)控，對于機電設(shè)備的智能化發(fā)展有著非常重要的作用，在一定程度上能夠減少工作人員的數(shù)量，提高工作效率。評價：在應(yīng)用數(shù)學(xué)模型的診斷技術(shù)的時候，值得注意的是在建立模型的時候，一定要按照所在礦山的實際情況來進行，這樣才能夠得到正確的數(shù)據(jù)。如果和實際情況不符合的話，就會影響到診斷的結(jié)果，出現(xiàn)判斷失誤的情況。第七章掘進工作面智能控制基礎(chǔ)理論與技術(shù)智能診斷技術(shù)智能診斷技術(shù)是隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展而不斷發(fā)展的，綜合了傳感器技術(shù)以及人腦模擬等技術(shù)，完成了對設(shè)備故障進行智能檢測和分析的過程，進而得到有效的診斷結(jié)果，根據(jù)得到的數(shù)據(jù)來進行相應(yīng)的處理。診斷技術(shù)難點及重點：建立一個設(shè)備故障特征的數(shù)據(jù)庫建立數(shù)據(jù)庫，能夠讓機電設(shè)備的診斷工作變得更加方便和快捷，當出現(xiàn)故障的時候，只需將故障的特征數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進行比對，如果在某一項數(shù)據(jù)中出現(xiàn)差異，那么就能夠找到故障的原因了。目前，智能診斷技術(shù)還不是很成熟，隨著科技的發(fā)展，在未來還會有很大的提升空間。第七章掘進工作面智能控制基礎(chǔ)理論與技術(shù)7.2掘進工作面智能開采關(guān)鍵技術(shù)智能信息傳輸技術(shù)本節(jié)智能信息傳輸技術(shù)從四個方面介紹：

智能信息傳輸技術(shù)功能分析智能信息傳輸技術(shù)環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)信息處理運行原理信息傳輸?shù)臅r效性第七章掘進工作面智能控制基礎(chǔ)理論與技術(shù)智能信息傳輸技術(shù)功能分析1）信息的采集和分析對信息的采集和分析功能來說，它的主要針對對象是生產(chǎn)過程中的各種各樣的模擬或數(shù)字量，在它的作用下，對其進行必要的檢測、采樣和分析，例如常見的報表的打印、電視顯示等，因此，它也是具有一定的形式展現(xiàn)的，在這種形式下給人們?nèi)康男畔?，使其可以更好的分析處理，這樣就可以使他們得到的信息準確性有更大的提升。2）監(jiān)督作用闡述經(jīng)過上述的環(huán)節(jié)之后，我們可以對得到的信息進行針對性的分析處理以及計算等的二次加工，然后把其分類型的作為實時數(shù)據(jù)信息和歷史信息進行合理化的保存。3）控制功能分析這一功能的主要體現(xiàn)就是依據(jù)于檢測功能，對所得到的數(shù)據(jù)信息進行有目的性的處理，在處理的過程中還要和與事先設(shè)置的控制策略相互協(xié)調(diào)形成具有控制性質(zhì)的輸出，最后再把其直接的應(yīng)用于整個過程之中。第七章掘進工作面智能控制基礎(chǔ)理論與技術(shù)智能信息傳輸技術(shù)環(huán)節(jié)1）物理現(xiàn)象的有效轉(zhuǎn)化需要借助傳感器的作用實現(xiàn)；2）電信號在信號匹配器的作用下轉(zhuǎn)化為具有測量性強的參數(shù)；3）模擬的電信號在數(shù)字模擬轉(zhuǎn)化器的作用下回變?yōu)閿?shù)字信號；4）能夠在它的界面利用下對數(shù)據(jù)信息進行直接式的輸送。第七章掘進工作面智能控制基礎(chǔ)理論與技術(shù)信息傳輸?shù)臅r效性智能監(jiān)控系統(tǒng)除了可以實現(xiàn)實時不間斷的勘察作用之外，它的另一個作用就是可以對其進行智能化的分析操作，不僅可以確保整個系統(tǒng)對獲得的各種收集的狀態(tài)數(shù)據(jù)信息進行合理的控制，而且還可以對其進行所固有的預(yù)處理和初步的辨別。除此之外，在實際應(yīng)用的過程中，由于環(huán)境的特點限制，它還需要具備在戶外進行長時間的工作的能力，減少人工模式過多的干擾。從實際的運行來看，數(shù)據(jù)信息處理的運行原理一般包括以下幾方面內(nèi)容：1）對測量系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息界面進行針對性的接收；2）承擔一個執(zhí)行作用的平臺，具體執(zhí)行的有系統(tǒng)自身和用戶的需求計算；3）程序的開發(fā)和數(shù)據(jù)的測量是采用記憶單元進行的。第七章掘進工作面智能控制基礎(chǔ)理論與技術(shù)數(shù)據(jù)信息處理運行原理要保證參數(shù)信息的獲取具有很好的時間保障，系統(tǒng)應(yīng)該具備超越距離限制的傳輸手段，進行具有遠程化、實時化特點的及時傳輸，并對其有一個正常性的判斷分析。從使用的角度來講，要提高它的使用便利性，就需要它有一個互動性很強的操作界面，在機械的顯示界面上通過圖形的展現(xiàn)把關(guān)鍵性的參數(shù)變化予以直觀地表達出，并且還要具備有進一步擴展升級的條件。第七章掘進工作面智能控制基礎(chǔ)理論與技術(shù)7.2掘進工作面智能開采關(guān)鍵技術(shù)設(shè)備狀態(tài)智能感知及預(yù)警技術(shù)背景：目前煤礦的信息化建設(shè)已經(jīng)取得了很大的進步，煤礦的信息化框架已經(jīng)搭建完成，但是對于煤礦主要生產(chǎn)設(shè)備的安全管理卻還只停留在定期停產(chǎn)檢修和人工巡檢的階段。這樣的設(shè)備安全管理模式不僅降低了設(shè)備的利用率，反而由于過度維修、維修遺漏、維修人員維修質(zhì)量不到位等多種原因為煤礦主要生產(chǎn)設(shè)備的運行造成了非常大的安全隱患。而煤礦主要生產(chǎn)設(shè)備的安全運行又直接關(guān)系到煤礦的生產(chǎn)和安全，因此如何實現(xiàn)和保障煤礦主要生產(chǎn)設(shè)備的安全可靠運行，一直是礦山安全生產(chǎn)領(lǐng)域的重要研究課題。利用基于工業(yè)大數(shù)據(jù)分析的預(yù)警技術(shù)手段為依據(jù)的安全生產(chǎn)管理模式，通過煤礦的自動化系統(tǒng)在內(nèi)的多個生產(chǎn)系統(tǒng)采集的大量設(shè)備運行數(shù)據(jù)，經(jīng)過有效的數(shù)據(jù)分析，可以在事故發(fā)生之前發(fā)出預(yù)警信息，將有效防止事故發(fā)生，大幅提高操作人員和設(shè)備管理人員的工作效率。

第七章掘進工作面智能控制基礎(chǔ)理論與技術(shù)設(shè)備狀態(tài)智能感知設(shè)備狀態(tài)智能感知主要從四個方面介紹：設(shè)備運行狀態(tài)數(shù)據(jù)挖掘可視分析技術(shù)礦山異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的多端實時同步告警技術(shù)研究與實現(xiàn)礦山視頻監(jiān)控設(shè)備運行態(tài)勢感知模型海量數(shù)據(jù)分布式存儲與讀寫技術(shù)第七章掘進工作面智能控制基礎(chǔ)理論與技術(shù)設(shè)備運行狀態(tài)數(shù)據(jù)挖掘可視分析技術(shù)針對當前電礦山設(shè)備運行監(jiān)控過程中存在的較為混亂和管理方式現(xiàn)狀，研究如何將設(shè)備監(jiān)控運行數(shù)據(jù)進行地圖可視化并實現(xiàn)對其挖掘分析，實現(xiàn)監(jiān)控設(shè)備的地理位置可視化。通過對故障設(shè)備進行分析挖掘，實現(xiàn)故障點位置及原因推測等效果。該關(guān)鍵技術(shù)點主要包括以下內(nèi)容：1）基于空間操作的監(jiān)控運行數(shù)據(jù)專題圖可視化實現(xiàn)。軟件調(diào)用的電子地圖格式以層的形式保存為ASCII文件，每層對應(yīng)一組或一類電力設(shè)備數(shù)據(jù)，其中數(shù)據(jù)對應(yīng)點、線、面等多種對象，專題圖文件數(shù)據(jù)通過多種途徑轉(zhuǎn)換獲取，例如專業(yè)的GIS軟件GeoGlobe，具有生成數(shù)字地圖的功能，能夠?qū)鸥竦貓D數(shù)字化，并以需要的格式轉(zhuǎn)出。第七章掘進工作面智能控制基礎(chǔ)理論與技術(shù)設(shè)備運行狀態(tài)數(shù)據(jù)挖掘可視分析技術(shù)2）使用GDI+提高電力設(shè)備運行監(jiān)控數(shù)據(jù)可視化顯示效果。在一般情況下，地圖可視化數(shù)據(jù)可以滿足要求，但它是利用Windows的圖形繪制接口(GDI)編程實現(xiàn)圖形顯示，由于GDI的局限性，在全省范圍內(nèi)進行電力設(shè)備運行監(jiān)控時，由于全省設(shè)備數(shù)據(jù)是千萬級，因此需要使用GDI的升級版本GDI+來完成電力設(shè)備運行監(jiān)控數(shù)據(jù)的可視化展示。3）基于空間數(shù)據(jù)挖掘的監(jiān)控運行數(shù)據(jù)專題圖分析方法。對電力監(jiān)控設(shè)備運行數(shù)據(jù)進行基于GIS的挖掘主要包括按空間特征規(guī)則，空間區(qū)分規(guī)則，空間分不規(guī)則，空間分類規(guī)則，空間聚類規(guī)則，空間關(guān)聯(lián)規(guī)則，空間演變規(guī)律的數(shù)據(jù)挖掘分析。一般表現(xiàn)為一組概念規(guī)則，法則，規(guī)律，模式，方程和約束等形式的集合，是對數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)屬性、模式、頻度和對象簇集等的描述。第七章掘進工作面智能控制基礎(chǔ)理論與技術(shù)礦山異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的多端實時同步告警技術(shù)研究與實現(xiàn)利用移動互聯(lián)網(wǎng)和礦山內(nèi)外網(wǎng)安全通信技術(shù)，構(gòu)建基于即時通訊的多端實時告警平臺，實現(xiàn)在異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的移動與桌面終端等設(shè)備的實時同步告警。礦山視頻監(jiān)控設(shè)備運行態(tài)勢感知模型視頻設(shè)備實時監(jiān)控過程中會產(chǎn)生海量電力設(shè)備視頻數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)以集群的形式匯聚在服務(wù)器圖片庫中。T級數(shù)量的視頻數(shù)據(jù)匯聚在服務(wù)器，其寫入和讀取的效率十分低下。Seaweed－FS又稱Weed－FS，是一種用golang實現(xiàn)的簡單且高可用的分布式文件系統(tǒng)。是一種用以存儲大規(guī)模數(shù)據(jù)文件的簡單分布式模型。本工具體系的服務(wù)器存儲端，采用該模型，對大數(shù)據(jù)量的視頻數(shù)據(jù)進行存取優(yōu)化處理。提出一種礦山視頻監(jiān)控設(shè)備態(tài)勢感知模型，圍繞礦山視頻監(jiān)控設(shè)備運行狀態(tài)覺察、時空可視化展現(xiàn)、結(jié)構(gòu)化消息告警等方面進行了詳細規(guī)定。海量數(shù)據(jù)分布式存儲與讀寫技術(shù)第七章掘進工作面智能控制基礎(chǔ)理論與技術(shù)設(shè)備異常狀態(tài)預(yù)警技術(shù)數(shù)據(jù)處理是工業(yè)大數(shù)據(jù)分析的首要工作。在數(shù)據(jù)處理方面：工業(yè)大數(shù)據(jù)不同于商務(wù)大數(shù)據(jù)，工業(yè)大數(shù)據(jù)更強調(diào)利用工業(yè)軟件為基礎(chǔ)，對數(shù)據(jù)格式進行轉(zhuǎn)化，降低數(shù)據(jù)信噪比，要求數(shù)據(jù)具有真實性、完整性和可靠性，更加關(guān)注處理后的數(shù)據(jù)質(zhì)量。經(jīng)過選取的數(shù)據(jù)經(jīng)過數(shù)據(jù)歸一化處理以后，再經(jīng)過數(shù)據(jù)降維，把原先高維的數(shù)據(jù)映射到低維的空間，低維空間的數(shù)據(jù)可以幾乎完整的保持原先的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。通過降維，一方面可以解決“維數(shù)災(zāi)難”，緩解“信息豐富、知識貧乏”現(xiàn)狀，降低復(fù)雜度；另一方面可以更好地認識和理解數(shù)據(jù)。第七章掘進工作面智能控制基礎(chǔ)理論與技術(shù)設(shè)備異常狀態(tài)預(yù)警技術(shù)數(shù)據(jù)處理是工業(yè)大數(shù)據(jù)分析的首要工作。在數(shù)據(jù)處理方面：工業(yè)大數(shù)據(jù)不同于商務(wù)大數(shù)據(jù)，工業(yè)大數(shù)據(jù)更強調(diào)利用工業(yè)軟件為基礎(chǔ)，對數(shù)據(jù)格式進行轉(zhuǎn)化，降低數(shù)據(jù)信噪比，要求數(shù)據(jù)具有真實性、完整性和可靠性，更加關(guān)注處理后的數(shù)據(jù)質(zhì)量。經(jīng)過選取的數(shù)據(jù)經(jīng)過數(shù)據(jù)歸一化處理以后，再經(jīng)過數(shù)據(jù)降維，把原先高維的數(shù)據(jù)映射到低維的空間，低維空間的數(shù)據(jù)可以幾乎完整的保持原先的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。通過降維，一方面可以解決“維數(shù)災(zāi)難”，緩解“信息豐富、知識貧乏”現(xiàn)狀，降低復(fù)雜度；另一方面可以更好地認識和理解數(shù)據(jù)。第七章掘進工作面智能控制基礎(chǔ)理論與技術(shù)設(shè)備異常狀態(tài)預(yù)警技術(shù)現(xiàn)選皮帶運輸機設(shè)備為例。在選取數(shù)據(jù)方面通過前期調(diào)研，針對皮帶系統(tǒng)主要存在的過載、打滑、跑偏、CST不出力等故障類型，擬使用皮帶電機溫度、電機電流、電機功率、電機軸承溫度、滾筒溫度、煤倉煤位、皮帶速度、CST系統(tǒng)壓力、CST離合器壓力、CST軸溫度、CST功率、CST水流量、CST油泵電流、CST水泵電流等物理量來實現(xiàn)對皮帶故障的分析和故障預(yù)警。下圖7-10為以皮帶運輸機為例，展示了設(shè)備智能預(yù)警分析系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。圖7-10皮帶運輸機智能預(yù)警分析系統(tǒng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖第七章掘進工作面智能控制基礎(chǔ)理論與技術(shù)7.3掘進工作面智能控制關(guān)鍵技術(shù)設(shè)備狀態(tài)動態(tài)管理技術(shù)現(xiàn)代化礦井所需的設(shè)備種類、數(shù)量日益增多。如何利用先進的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和計算機設(shè)備來有效地管理這些設(shè)備，建立以信息化為核心的管理體制，減輕管理人員和業(yè)務(wù)人員的數(shù)據(jù)處理負擔，提高設(shè)備管理效率和管理手段，是擺在每一個礦井管理者面前的難題。由于煤礦的特殊環(huán)境因素，現(xiàn)有的設(shè)備管理系統(tǒng)軟件很難在煤礦得以應(yīng)用。通過研究煤礦的實際設(shè)備管理需求，本書提出一種煤礦設(shè)備動態(tài)管理信息系統(tǒng)設(shè)計方案，實現(xiàn)了對煤礦設(shè)備的全過程、全要素管理。

第七章掘進工作面智能控制基礎(chǔ)理論與技術(shù)設(shè)備狀態(tài)動態(tài)管理需求設(shè)備是煤炭采掘企業(yè)的重要資產(chǎn)，是企業(yè)生存與發(fā)展的基礎(chǔ)，是保證企業(yè)正常生產(chǎn)與安全的條件。由于煤炭生產(chǎn)過程的特殊性和生產(chǎn)環(huán)境的特定性，大大增加了煤炭企業(yè)現(xiàn)場設(shè)備管理的難度，如：（1）現(xiàn)場設(shè)備沒有統(tǒng)一編碼，設(shè)備管理混亂，井下設(shè)備數(shù)量難以統(tǒng)計；（2）回收設(shè)備隨意堆放，導(dǎo)致設(shè)備二次使用難度加大；（3）設(shè)備經(jīng)常被移動，使管理部門難以對設(shè)備進行跟蹤管理；（4）設(shè)備狀態(tài)、檢修和維修過程履歷難以記錄；（5）責任區(qū)隊難以實時掌控現(xiàn)場設(shè)備的日常點、巡檢路線、內(nèi)容和標準；（6）現(xiàn)場設(shè)備作業(yè)人員的行為難以標準化，并引發(fā)相關(guān)責任人員的日常檢維修過程、內(nèi)容和行為難以把控跟蹤，導(dǎo)致生產(chǎn)安全事故隱患的發(fā)生。因此，在煤炭企業(yè)建立設(shè)備動態(tài)管理信息系統(tǒng)勢在必行。第七章掘進工作面智能控制基礎(chǔ)理論與技術(shù)設(shè)備狀態(tài)動態(tài)管理目標設(shè)備動態(tài)管理信息系統(tǒng)以國家、行業(yè)的政策為支撐，企業(yè)的制度、規(guī)范和作業(yè)規(guī)程為基礎(chǔ)，采用先進的技術(shù)手段將設(shè)備編碼體系、人員定位系統(tǒng)（人員運行軌跡信息、分站、RFID卡）工業(yè)以太網(wǎng)綜合信息辦公平臺移動通信網(wǎng)智能PDA（PersonalDigitalAssistant）設(shè)備點檢儀集成為一個規(guī)范化的業(yè)務(wù)管理體系，實現(xiàn)現(xiàn)場設(shè)備的“五化”管理，即“位置精確化、過程透明化、信息準確化、管理精細化、行為標準化”，最終降低現(xiàn)場設(shè)備管理成本，減少因設(shè)備故障引發(fā)的安全隱患，提高企業(yè)設(shè)備管理效能。第七章掘進工作面智能控制基礎(chǔ)理論與技術(shù)設(shè)備狀態(tài)動態(tài)管理目標以下為設(shè)備動態(tài)管理信息系統(tǒng)要實現(xiàn)的目標：（1）實現(xiàn)全礦現(xiàn)場設(shè)備的統(tǒng)一編碼管理，建立領(lǐng)用設(shè)備的信息管理庫。（2）以GIS（GeographyInformationSystem）技術(shù)為基礎(chǔ)、礦井巷道及地面布置圖為背景，動態(tài)顯示各責任區(qū)隊管理范圍內(nèi)的設(shè)備情況（總數(shù)、使用、備用、丟失、故障、待修、送修、閑置）、布置位置及移動情況，實現(xiàn)設(shè)備現(xiàn)場的全過程管理。（3）以責任區(qū)隊為單位，管理設(shè)備為對象，人的行為為要素，制度、規(guī)范、措施為標準，巡檢路線為驅(qū)動，結(jié)合人員定位系統(tǒng)（RFID卡、分站）、條碼、二維碼、智能PDA及相關(guān)點巡檢設(shè)備，實現(xiàn)現(xiàn)場設(shè)備的全生命周期管理。（4）以崗位定區(qū)域，以區(qū)域定地點，以地點定設(shè)備，以設(shè)備定人員，依據(jù)相關(guān)規(guī)范，強化設(shè)備檢查手段，從而實現(xiàn)設(shè)備管理的動態(tài)化。（5）依據(jù)檢修作業(yè)標準，實現(xiàn)點、巡檢人員的現(xiàn)場行為管理，減少設(shè)備日常檢、維修過程中帶來的安全事故隱患。（6）實現(xiàn)現(xiàn)場設(shè)備的動態(tài)卡片管理，記錄設(shè)備的巡檢記錄、設(shè)備狀態(tài)、檢修記錄、檢修負責人、檢修人員、檢修結(jié)果、配件更換及設(shè)備更換等信息。（7）動態(tài)更新現(xiàn)場設(shè)備信息庫，供管理部門及責任部門及時掌握現(xiàn)場設(shè)備使用信息、位置信息、狀態(tài)信息、點巡檢信息等相關(guān)動態(tài)信息，提高設(shè)備管理水平。（8）為現(xiàn)場設(shè)備的分析提供可靠的數(shù)據(jù)依據(jù)。第七章掘進工作面智能控制基礎(chǔ)理論與技術(shù)設(shè)備狀態(tài)動態(tài)管理系統(tǒng)設(shè)計設(shè)備管理必須有統(tǒng)一編碼規(guī)則；將已使用的設(shè)備位置信息添加在礦井巷道及地面布置的全景圖上（GIS技術(shù)）；各單位通過設(shè)備動態(tài)管理信息庫完善本單位使用的設(shè)備編碼信息內(nèi)容；各單位每天將設(shè)備班巡檢、日檢、計劃檢修、故障維修、故障分析結(jié)果及維修人員等信息添加到設(shè)備動態(tài)管理信息庫中；設(shè)備管理人員定期更正相關(guān)設(shè)備的位置信息、數(shù)量變化及狀態(tài)信息；各責任區(qū)隊參照系統(tǒng)信息，設(shè)置崗位職責范圍內(nèi)設(shè)備的日常點、巡檢路線、內(nèi)容和標準。圖7-11設(shè)備動態(tài)管理信息系統(tǒng)設(shè)計流程第七章掘進工作面智能控制基礎(chǔ)理論與技術(shù)應(yīng)用案例分析各相關(guān)業(yè)務(wù)部門的職能：（1）各區(qū)隊每天必須將各種信息提交到信息庫中。（2）設(shè)備管理員定期使用點、巡檢儀對設(shè)備進行跟蹤檢查。（3）機電管理部通過設(shè)備動態(tài)管理信息系統(tǒng)把控各單位的設(shè)備維護檢修過程。（4）物資供應(yīng)部通過設(shè)備動態(tài)管理信息系統(tǒng)及時了解各單位設(shè)備領(lǐng)用、實際使用及材料消耗情況。（5）礦領(lǐng)導(dǎo)查看機電管理部、物資供應(yīng)部提供的報表，及時掌握真實、全面的全礦設(shè)備管理和物資管理情況。圖7-12與設(shè)備動態(tài)管理信息系統(tǒng)相關(guān)的業(yè)務(wù)組織第七章掘進工作面智能控制基礎(chǔ)理論與技術(shù)設(shè)備巡檢處理流程設(shè)備巡檢處理流程如圖7-13所示。該礦實施設(shè)備動態(tài)管理信息系統(tǒng)后，實現(xiàn)了以下目標：現(xiàn)場設(shè)備的統(tǒng)一編碼管理；現(xiàn)場所有設(shè)備（井上和井下）的動態(tài)管理；現(xiàn)場作業(yè)人員的作業(yè)過程、風險隱患、規(guī)程措施、各種工卡單的管理；現(xiàn)場檢查、檢修和維修的全過程管理；最新的現(xiàn)場作業(yè)標準化和規(guī)范化管理。圖7-13設(shè)備巡檢處理流程第七章掘進工作面智能控制基礎(chǔ)理論與技術(shù)7.3掘進工作面智能控制關(guān)鍵技術(shù)智能專家控制技術(shù)智能專家控制系統(tǒng)可定義為：具有模擬或延伸、擴展專家智能的功能，采用人工智能專家系統(tǒng)技術(shù)與控制理論相結(jié)合的方法設(shè)計的系統(tǒng)。其實質(zhì)是基于控制對象的控制規(guī)律的各種知識，而且要以智能的方式利用這些知識，求得控制系統(tǒng)盡可能地優(yōu)化和實用化，它反映出智能控制的許多重要特征和功能。智能專家控制研究的突出代表應(yīng)首推瑞典學(xué)者AstromKJ。1986年他在“ExpertControl”一文中正式提出了“智能專家控制”的概念。智能專家控制系統(tǒng)的任務(wù)是自適應(yīng)地管理一個客體或過程的未來行為論斷可能發(fā)生的間題，不斷修正和執(zhí)行控制計劃。也就是說，智能專家控制系統(tǒng)具有解釋、預(yù)報、診斷、規(guī)劃和執(zhí)行等功能。智能專家控制系統(tǒng)有兩種結(jié)構(gòu)，即智能專家控制系統(tǒng)和智能專家式控制器。后者因較為簡單和易于實現(xiàn)而得到較多的應(yīng)用。智能專家控制系統(tǒng)可用于采礦掘進控制、空中交通控制、自主機器人控制、戰(zhàn)斗管理和任務(wù)控制等方面。

第七章掘進工作面智能控制基礎(chǔ)理論與技術(shù)7.3掘進工作面智能控制關(guān)鍵技術(shù)掘進機自動糾偏技術(shù)傳統(tǒng)上來說，掘進機行走作業(yè)主要利用手動方式進行糾偏操作業(yè)，掘進機操作人員均是通過手動調(diào)節(jié)掘進機左右行走液壓馬達的方式實現(xiàn)糾偏作業(yè)，將掘進機的位姿調(diào)整為預(yù)定值。手動糾偏作業(yè)存在著勞動強度大、作業(yè)環(huán)境惡劣以及地質(zhì)構(gòu)造差異與作業(yè)人員技術(shù)水平不同導(dǎo)致的巷道欠挖和超挖等弊端。而自動糾偏技術(shù)能夠讓操作人員實現(xiàn)對掘進機糾偏作業(yè)的遠程操作，不需要在進入到工作環(huán)境惡劣的第一線；同時，借助于計算機的高速邏輯處理能力，掘進機的工作效率也獲得了大幅度的提升，防止了因為地質(zhì)構(gòu)造問題、操作人員水平因素造成的巷道成型不規(guī)范的問題。

第七章掘進工作面智能控制基礎(chǔ)理論與技術(shù)懸臂式掘進機自動糾偏技術(shù)及其實現(xiàn)方法（1）懸臂式掘進機位姿信息的檢測掘進機不論是行走過程中還是在斷面截割作業(yè)過程中，掘進機的中心軸線均不可避免地與巷道中心線出現(xiàn)相互偏離的問題。懸臂式掘進機的位姿信息除了包括三維空間坐標（x，y，z）之外，還應(yīng)該包括掘進機的位姿信息（ɑ，β，γ，a）。如圖7-14為懸臂式掘進機位姿信息簡略示意圖，其中，圖b中，ɑ表示懸臂式掘進機的方