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          礦用光纜用于煤礦工作面的煤巖界面的自動識別和技術

          發布時間:2021-11-25 11:21:53作者:礦用光纜廠家人氣:

          礦光纜廠家用:工作面的煤巖界面的自動識別和精確定位等關鍵技術問題仍然沒有解決。采礦工作面安裝了工業攝像機和傳感器,通過5G網絡將視頻、音頻、傳感信號傳送到地面,由地面操作員根據現場錄像,通過5G網絡,實現設備的聲音、傳感信息的遠程傳輸,并通過5G網絡將控制指令傳送到采掘工作面。

          煤是我國的主要能源,在我國能源生產和消費結構中占有最大的比重。煤、煤、水、火、地壓、頂冒、運輸、機電、放炮等高風險行業一直困擾著煤礦安全生產。通過對事故的調查發現,在同一事故條件下,礦井中的死亡人數和事故發生概率與礦井作業人數呈正變關系。所以,通過煤礦智能化、信息化、自動化,減少地下作業人員,是安全、高效、綠色現代化礦山的必然選擇。1無人駕駛5G采礦工作面地面遠程控制方法。

          <img src="/ueditor/php/upload/image/20211125/1637810693811744.png alt="礦用光纜廠家"/>


          事件調查與統計表明,我國煤礦事故多發生在采掘工作面。所以,通過煤礦智能化、信息化、自動化,減少采掘工作面作業人員,是建設安全、高效、綠色現代化礦山的關鍵?,F已實現采煤機、刮板輸送機、液壓支架、破碎機、轉轍機等聯動,回風割煤、地質鉆探+工作面運輸及回風巷道頂底估算煤巖界面。但是,工作面的煤巖界面的自動識別和精確定位等關鍵技術問題仍然沒有解決。煤巖界面的自動識別是綜采工作面無人操作自動控制的關鍵技術之一。由于煤巖接觸面不能精確地識別,就不能精確地控制采煤機的切斷高度,從而會截斷頂底巖層和大量殘留煤。采煤機截斷頂底巖石,使煤矸量增加,截齒磨損加速;特別是截齒截割堅硬頂板時,會產生火花,造成瓦斯爆炸。在采煤機截斷大量遺留的煤塊,不僅浪費了煤炭資源,降低了采空區煤矸石的開采效率,而且會引起煤層的自燃,影響煤礦的安全生產。為了解決煤巖界面的自動識別問題,人們提出了基于自然伽馬射線、地質雷達、圖像、紅外、聲音、振動、塵埃、有功功率、電流、截齒受力、力矩等的煤巖界面自動識別方法、地質鉆孔+工作面運輸和回風巷道頂底煤巖界面。根據紅外線、聲音、振動、有功功率、電流、截齒受力、力矩等情況,自動識別煤巖界面要求煤與巖石硬度有較大差異,且需要截割巖石。以地質雷達為基礎的煤巖界面自動識別方法對煤巖界面要求有很大的差別,而且難以安裝地質雷達。利用γ射線進行煤巖界面的自動識別,需要有很大的差別。根據圖象自動識別煤巖界面需要對巖層進行截斷,算法復雜。以塵埃為基礎的煤巖界面自動識別方法需要截斷巖石,可靠性較低。

          地質鉆探+工作面運輸及回風巷道頂底板估算煤巖界面不適合于復雜地質構造條件。目前,對煤-巖界面的識別與估算方法很難滿足無人工作面的要求。采面設備的精確度是確保工作面平直、綜采設備正常運轉的關鍵。對采面設備進行精確定位的要求,定位誤差不大于0.05m。當前,基于ZigBee的礦井人員定位系統的定位誤差不超過3m,UWB為基礎的礦井人員定位系統的定位誤差不大于0.3m,綜采工作面受采煤機、液壓支架等影響,定位誤差較大。UWB和ZigBee都很難滿足無人工作面自動化控制的需要。為了解決礦床界面的自動識別、工作面設備的精確定位等關鍵技術難題,為了減少煤礦井下采掘工作面的工作人員,提出了采用無人值守的5G地面遠程控制方法。采礦工作面安裝了工業攝像機和傳感器,通過5G網絡將視頻、音頻、傳感信號傳送到地面,由地面操作員根據現場錄像,通過5G網絡,實現設備的聲音、傳感信息的遠程傳輸,并通過5G網絡將控制指令傳送到采掘工作面。本發明將煤礦井下采掘工作面的作業人員轉移到地面,減少采掘面作業人員,改善作業環境,促進煤礦安全生產。采礦工作面無人值守的地面遠程控制對信息傳輸系統提出了更高的要求。為了傳送多路視頻信號,信息傳輸系統必須滿足大帶寬的要求,為了實現實時控制,信息傳輸系統必須滿足低延遲的要求;在可靠性方面,信息傳輸系統必須滿足高可靠性的要求;為了適應采掘面移動和維修方便,攝像機采用無線接入。5G無線傳輸系統具有大帶寬、低延遲、高可靠、無人值守等特點,是目前采掘工作面地面無人值守遙控的必然選擇。2綜合工作面無線傳輸距離和帶寬。
          5G等無線傳輸系統,用于綜采工作面無人值守地面遠程控制,應滿足綜采工作面地面遠程控制對無線傳輸距離、傳輸帶寬等的要求,確保工作面的視頻、聲音、傳感器等信號實時、可靠地上傳到地面。該方法需要計算不同工作面的傳輸距離和傳輸帶寬,測試系統的傳輸距離和帶寬。對綜采工作面地面無人值守遠程遙控的無線傳輸距離、傳輸帶寬的計算方法以及系統無線傳輸距離的測試方法。(1)綜合工作面無線傳輸距離的計算方法。為了方便使用和維修,通常將綜采工作面兩端的無線基站放置起來。為了實現綜采工作面無線全覆蓋,布設在綜采面兩端頭的基站無線傳輸距離不少于綜采面長度的1/2。綜合工作面的長度一般在90~300m之間,為了滿足綜采工作面全部無線覆蓋的需要,綜采工作面無線傳輸距離應不小于150m。(2)綜合工作面無線傳輸帶寬的計算方法。綜合工作面無人地面遙控下通道主要傳送控制指令,所需下行傳輸帶寬較小。綜合工作面地面無人遙控上行通道可傳送視頻、聲、傳感等信號,要求有較寬的上行傳送帶,并主要依賴于視頻信號的帶寬(聲音和傳感器信號需要的帶寬遠小于視頻信號的帶寬)。綜合工作面無人值守的遠距離控制所需的上行傳輸總帶寬與綜采工作面的長度、與液壓支架的中心距、支架的個數、相機的個數、相機的個數、相機的個數、所需的傳輸帶寬成正比。Bz=LB/DN格式:
          Bz為上行傳輸總帶寬,Mbit/s;
          綜采工作面的長度,m;
          B是單攝像頭視頻壓縮后需要的傳輸帶寬,Mbit/s;
          中心距水力支座,m;

          支架與照相機個數的比率。為了滿足絕大多數綜采工作面地面無人遙控對上行傳輸帶寬的需要,采用綜采工作面長度L=300m、4K高清攝像機視頻壓縮后所需的傳輸帶寬B≥20Mbit/s,液壓支架中心距D一般為1.5m或300m。在液力支架中心距1.5~1.75m的情況下,對綜采面無人地面遠程控制的上行傳輸總帶寬分別為1333,1143Mbit/s。為了降低綜采工作面無人值守地面遠程控制對上行傳輸帶寬的要求,僅傳送攝像機與采煤機相鄰。綜合工作面無人值守地面遙控要求上行傳輸的最小帶寬與相鄰采煤機攝像機數成正比(一般為1~3),與攝像機視頻壓縮后所需的傳輸帶寬成正比。Bx=BM格式:
          Bx為上行傳輸的最小帶寬,Mbit/s;
          指靠近采煤機的相機數量。M=1時,所需上行傳輸帶寬Bx≥20Mbit/s,綜合采礦工作面地面無人遙控。(3)系統無線傳輸距離試驗方法。當無線收發設備保持不變時,礦用光纜用于無線傳輸距離越遠,傳輸帶寬越窄,延遲越大,可靠性越低。在一定的傳輸帶寬、延遲、可靠性等條件下,應進行無線傳輸距離試驗。目前,礦用5G系統的無線傳輸距離指標沒有標明傳輸帶寬,這對煤礦企業用戶的選擇和使用非常不方便,甚至不能應用于綜合采礦表面的地面遠程控制。5G等無線傳輸系統應用于。綜采工作面無人地面遙控,在保證傳輸帶寬、時延、可靠性的前提下,采用無線傳輸距離測試方法,測試無線傳輸距離,基站上行無線傳輸帶寬不能小于20Mbit/s,而無線傳輸距離不小于150m。3基于網絡硬切片的全礦綜合信息傳輸網絡。
          礦井下有沙塵、水霧、環境潮濕、空間狹小、照度低,瓦斯爆炸、頂板冒落等可能導致光纜、電纜、纜索斷裂、設備損壞等。為了方便使用和維護,應減少煤礦井下光纜及電纜的使用。當前,用于煤礦井下的通信與信息系統主要分為監測、通信、定位、監視4大類,它們構成了礦井調度通訊網絡、煤礦安全監控網絡、礦用工業以太網和礦山5G通信網。3.1礦山監測、通信、定位和監測系統的礦井監測系統主要是煤礦安全監測系統(目前為獨立組網)、回采面監測系統、掘進系統。


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