[发明专利]以人为核心的综采工作面HCPS人机共融智能生产系统

说明书

本发明涉及综采工作面智能开采技术领域，具体涉及一种以人为核心的综采工作面HCPS人机共融智能生产系统。包括异地协同工作人员、VR信息系统、AR信息系统和智能采矿物理系统，异地协同工作人员包括集控中心操作人员和生产现场智能巡检人员，集控中心操作人员位于井上集控中心，通过多路信号监控掌握工作面全局运行情况；VR信息系统为构造的综采工作面高仿真度虚拟镜像，集成于井上集控中心，为集控中心操作人员提供综采工作面生产系统全局化三维可视化状态信息；AR信息系统为构造的综采工作面虚实融合通道，为生产现场智能巡检人员提供综采工作面生产系统局部化虚实融合运维信息；智能采矿物理系统包括智能化的综采工作面设备。

技术领域

本发明涉及综采工作面智能开采技术领域，具体涉及一种以人为核心的综采工作面HCPS人机共融智能生产系统。

背景技术

近些年，煤矿智能化已成为煤炭工业高质量发展的核心技术支撑和煤炭工业科技发展的新方向。推动5G、云计算、大数据、物联网、人工智能、VR、AR等新一代智能化信息技术与煤炭产业融合发展，提升煤矿智能化水平，已成为学术界和工业界的广泛共识。

综采工作面是生产场景环境复杂、设备多样的劳动密集型和作业密集型场景，现有综采工作面运行系统中存在装备智能化程度低、缺少精准合理的运维方式、人与装备无法深度共融等问题。构建集感知、互联、分析、认知学习、决策控制等于一体的完整的综采工作面智能生产系统，对切实推进煤矿智能化进程具有重要意义。

授权公告号CN102102519B的“一种综采工作面生产自动化的方法”，工作面生产自动化系统实现液压支架电液控制、综采设备智能自动化控制、集成供液系统、网络、数据集成、视频、音频、通讯于一体，对综采工作面的液压支架、采煤机、刮板运输机、转载机、破碎机、顺槽皮带运输机、电气开关、泵站等综采设备进行集中自动化控制。

公开号CN111223182A的“一种综采工作面数字化开采模型构建系统及方法”，系统包括概要三维模型建立模块、巡检组件、移动装置定位模块、综采装置定位模块、传感器模块、模型构建模块，能得到工作面中移动装置和固定位置的综采装置与工作面之间的物理关联，建立综采工作面数字化开采模型，提供对综采装置、移动装置智能控制的基准与依据。

但在上述两方案中，分别仅完成了对综采设备的集中自动化控制与基于数字化开采模型的综采工作面运行状态监测，均未形成监测与控制双向闭环反馈迭代优化的综采工作面完整生产运行流程。

公开号CN205605213U的“一种综采工作面智能开采系统”，智能控制系统实时监控综采工作面的设备、环境和人员，供电系统、供液系统和支架电液控制系统配合智能控制系统控制采煤机、支架和智能输送设备的智能自动运行，环境监测系统和人员定位系统实时监测综采工作面环境及人员的安全情况，实现了综采工作面设备的智能自动运行。

上述方案包含综采工作面的监测与控制，但其仅集成了环境监测系统，对对气体、烟雾、温度、湿度以及人员安全情况进行监测，并未涉及对综采工作面设备运行情况的监测，难以达成对综采工作面的深度感知。

授权公告号CN112392485B的“煤矿综采工作面透明化数字孪生自适应开采系统和方法”，构建基于统一大地坐标系的数字孪生三维虚拟开采场景，利用智能感知技术实时获取设备端信息；通过信息驱动虚拟场景中的孪生模型，实现井上对井下采煤作业场所的开采环境的透明化感知、设备的智能监控、可视化自适应开采及故障预测等，减少采煤作业人员，提高煤矿智能开采水平。

公开论文“基于数字孪生的综采工作面生产系统设计与运行模式”，在综采设计与监控服务系统的驱动下,实现生产要素管理配置、生产过程预仿真与实时监控等在物理综采工作面、虚拟综采工作面、综采设计与监控服务系统的迭代运行,实现全要素、全流程、全数据的集成和融合，达到生产系统最优配置和装备协同安全高效开采的目的，为智能化无人化开采提供了核心技术和平台依托。