产业调研:龙软科技怎么做煤炭智能开采?

（以下内容从国泰君安《产业调研:龙软科技怎么做煤炭智能开采?》研报附件原文摘录）
　　This browser does not support music or audio playback. Please play it in Weixin or another browser. 微风细雨 音乐： 王菲 - 邓丽君60周年纪念演唱会 (王菲篇) 产业调研系列 智能开采是整个智能矿山最重要的一个部分，也是整个智能矿井中比重最高的一个内容。智能开采不是传统的“一键启停、记忆割煤”式的智能开采模式，是通过构建高精度的地质模型和设备模型，利用井下测量机器人及煤岩识别手段，动态修正地质模型精度，结合国产高精度定位导航技术，并且耦合工作面的地质条件开采装备，实现基于大地坐标的自适应采煤，突破记忆割煤的这项难点，初步实现在复杂地质条件下的智能自适应的割煤技术。 主要关键技术包含了精细化物探技术、工作面开采条件与实时预测与处置、透明化工作面的系统建立、智能开采设备综合定位及导航、生产班煤岩识别技术、透明化三维地质模型的动态修正、5G通讯技术、TGIS透明化智能开采与安全管控平台。 上图是智能开采的整体架构。装备传输层包括采煤机、液压支架、刮板输送机、定位导航、测量机器人等井下工作面上所有的设备的传输，通过5G以及工业互联网实现数据层的高性能的数据引擎和时空大数据引擎的应用，并且在服务层通过各类的技术中台的一些应用，为整个应用层实现智能开采的应用，这是整个业务流程的架构。 上图左侧是地质数据的输入，包括工程物探成果、巷道揭露成果、工作面震波CT检测以及激光扫描成果和设备基础模型，这些是基础数据的输入，可以通过它构建初始的地质模型以及装备模型。在此基础上可以建设透明化工作面，在建设透明化工作面的过程中，需要整个矿井的一张图智能安全管控。智能安全生产管控平台中的各类子系统提供技术保障和理论支撑，以及向网络设备提供网络基础和安全保障。通过这些，在整个的开采过程中还需要不断的进行动态修正。修正过程中，包括开采过程中的 CT检测、系统工作面的煤岩识别以及在建设过程中的每一刀的割煤的顶底线，不断输入到透明化工作面模型中，进行不断的动态修正。然后通过工作面的智能控制系统，实现整个智能开采的三维可视化的整体管控，以上是整体业务流程的情况。 具体的系统流程主要包括5个方面：透明化工作面构建、测量机器人和导航精准定位的应用、三维地质模型的动态修正、5G通讯技术的应用、基于TGIS的一张图的管控平台。 透明化工作面构建，是基于统一地理坐标的实现整个地质模型、巷道模型、设备模型、开采环境的有机的结合，需要对它进行精准控制。并且若按照给出的割煤线进行割煤，需要对所有的模型进行耦合和匹配，这里要对它通过各类的技术实现基于大地坐标的统一耦合，然后构建透明化工作面，通过向钻孔、露头线、冲刷带、陷落层这些基础地质数据进行整体工作面的构建，形成高精度地质模型，加上高精度的测量模型，构建高精度的地质体的模型。 上图是具体构建高精度地质体模型的一个应用情况。通过相应的输入，基于灰色地理信息系统的理论，可以将三角剖分算法，TIN模型加密算法以及ARTP自动生成算法，生成基础三维地质模型，并根据不断更新的生产数据和模型的修正情况，动态进行模型修正，并且生成含拓扑地质剖面的自动绘制技术和工作面的地质环境空间分析技术，用于整个三维模型构建。 通过三角网的生成，可以生成整个高精度的地质模型成果。然后是构建设备模型，通过PBR工作流，实现整个模型的数字孪生，并且通过脚本描述，对整个工作面内所有设备的布置进行分析和应用。 如何对具体设备进行耦合和测量，就需要用到测量机器人和精确惯导技术。我们使用的是高精度的惯导，主要固定在机身中部，可以实现对采煤机绝对定位和定姿，并且能够通过它与三维地质条件进行耦合，实现基于TGIS一张图的管控平台的实质展示与组合定位。通过大地坐标的惯导，将整个采煤机的作业轨迹进行整体管控，而测量机器人主要读取导线点的绝对坐标，自动追踪采煤机身的棱镜，修正惯导的系统误差，各类设备的大地坐标的输出，并且通过这个可以计算工作面人员的绝对位置坐标。 测量机器人可以通过控制点来不断进行计算和测量，并且与采煤机中惯导进行关联，不断修正惯导的数据，保证绝对的准确性。因为特别是惯导装载采煤机上，通过它的不断移动、开采以及井下的各种条件，它出现一定的偏移，因此需要测量机器人不断对它进行修正。 刚才是三维的耦合，设备模型与地质模型的耦合，耦合完了以后就要需要对三维地质模型进行动态修正。在不断开采的过程中，不断揭露新的条件，以及通过各类的感知数据不断对它进行修订和完善。利用生产过程中揭露的地质测量数据，实时修正地质模型。通过地质模型，可以看到二三维平面和立体同时更新。 地质模型的动态修正的步骤一就是建立三维地震模型，然后利用生产过程中地质雷达以及各类相应的数据，动态修正煤层顶底板的等高线和三维地质模型，并且在回采工作面的煤壁附近实现高精度的开采和指导。 从左侧相应的比较粗糙的模型建立，到右侧整个动态的精确模型的生成，并且可以根据三维地震模型的数据，结合煤岩识别等相应的技术，实现动态的二三维的整体修正，提高工作面的精度，并且可以对工作面进行一个剖面，生成采煤截割线、俯仰采基线，为指导地质模型的自适应割煤， 利用工作面的地质模型以后，基本上工作方式就是剖出N刀的顶底板的采煤线，顶底板线结合上一刀的采煤机的实际截割线，前后滚筒的调整限制、采高限制，并且综合计算出前N刀的规划截割路径，指导相应的采煤，并根据实际的反馈不断对它进行修正。 煤矿与其他行业不同的地方就是，在井上或者普遍行业里应用过程中，都是下载速度高，上传的速度小，但是煤矿在应用的过程中其实是相反的。因为井下有大量的数据需要传输到井上，然后才能进行分析。所以说它的要求是上行速率要求高，而相应的下行速率就要求比较低，因此需要对它进行转置，而且井下需要对部署的情况（因为井下是整个巷道的情况，它是一条条的巷道，并且井下的设备比较多），所以在5G部署的过程中，需要考虑相应的情况——不管是防尘还是信号的衰竭，还有关于边缘计算的应用。因为由于井下有大量的数据，如果说全部传到井上再去计算再传回来应用的话，井下的实时控制的要求是不能满足的，因此需要应用边缘计算，在井下进行边缘计算和实时的控制。 基于TGIS一张图的智能管控平台。整个管控平台是服务于整个智能矿山的，而智能开采可以与整个管控平台进行无缝的融合，同时管控平台也可以基于整体平台的融合应用，来为智能开采提供相应的支撑和服务。 通过时空智能TGIS与工业组态控制的一体化集成，利用可视化的脚本编辑，可实现对真实设备的数字孪生的可视化管控，建立工作面智能化的软件控制平台，并且基于平台实现一键启停三机、采煤机自适应规划截割、液压支架自动跟机，实现远程控制和采煤机的自适应割煤。 与整个管控平台关系的应用。基于智能开采这块，各类的设备以及数据的采集和控制，包括各类数据的解析以及融合工作面、安全监测人员定位以及工业视频等这些业务，全部进入到数据中台。这里会涉及到两块直接的控制信息、控制信号，这些由于它的时效性需要，直接进入到消息指定服务队列，并且参与到控制，而它在做实时控制的过程中需要加入时间戳，进入到整体的数据中台之中，进行一个分析的应用。往上可以服务于数据脚本驱动、逻辑控制脚本、自适应割煤，并且通过管控平台实现真正的透明化工作面的智能工作面控制。 基于GIS平台融合工业互联网技术，在GIS平台中增加实时控制功能，并且能够将宏观场景与微观控制进行无缝融合，最终实现基于GIS+BIM构建高精度的地质模型，通过钻探、物探、巷道素描等数据的初始化，并动态更新透明化工作面，形成具备真实空间坐标的数字孪生工作面，采用透明化工作面的脚本控制技术，实现远程的控制。 上图是基于一张图生成的透明化数字矿山以及相应的应用。 上图是对高精度惯导生成的相应的顶底板的割煤线。根据刮板输送机的实际曲线和目标轮廓，计算每台支架的行程调整量，并将调整发给电液控控制，最终达到工作面的调值。 合规声明：本文节选自龙软科技专家分享纪要，属于公开资料，如需纪要全文请后台留言。 煤炭信息化相关报告 龙软科技：煤矿信息化第一股，新签订单爆发式增长（深度） 法律声明 本订阅号发布内容仅代表作者个人看法，并不代表作者所属机构观点。涉及证券投资相关内容应以所属机构正式发布的研究报告内容为准。市场有风险，投资需谨慎。在任何情况下，本订阅号中信息或所表述的意见均不构成对任何人的投资建议。在决定投资前，如有需要，投资者务必向专业人士咨询并谨慎决策。本订阅号运营团队不对任何人因使用本订阅号所载任何内容所引致的任何损失负任何责任。本订阅号所载内容为原创。订阅人对本订阅号发布的所有内容(包括文字、影像等)进行复制、转载的，需明确注明出处，且不得对本订阅号所载内容进行任何有悖原意的引用、删节和修改。

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