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對智能化綜采工作面而言，無論是國家還是地方省市驗收標準，目前仍然是以得到廣泛應用的“記憶割煤”為主，其核心專利技術和軟硬件平臺的開發(fā)也是繼續(xù)圍繞相關具體需求進行。龍軟科技另辟途徑，提出了“自適應割煤”的思想和核心技術體系，在國內外首次研發(fā)綜采工作面全自動大地坐標動態(tài)傳導和精確測量系統(tǒng)，與北京大學、中船重工第七〇七所以及山東能源臨礦集團郭屯煤礦精誠合作，實現(xiàn)了較為復雜地質條件下工作面大地坐標相關裝備的全覆蓋和精準開采。經(jīng)中國煤炭工業(yè)協(xié)會科技成果鑒定，“綜采工作面智能化自適應采煤關鍵技術研究及系統(tǒng)應用”項目技術成果達到“國際領先水平”，并榮獲2021年度中國煤炭工業(yè)協(xié)會科學技術一等獎。在中國煤炭學會組織的2021年第一批煤礦智能化標準研制項目中，龍軟科技作為主要起草單位之一共參與了11個項目，其中牽頭起草《基于地理信息系統(tǒng)的工作面截割模板自動生成系統(tǒng)技術條件》。

圖1 龍軟科技綜采智能化關鍵技術獲獎證書

作為以提供煤礦專用地理信息系統(tǒng)發(fā)展而來的龍軟科技，在智能采煤、掘進領域具備獨有的技術沉淀優(yōu)勢，圍繞智能采煤、掘進，龍軟科技知識產(chǎn)權團隊（包括中船重工第七〇七所等）已形成由十余項發(fā)明專利構建的強技術壁壘，在智能采掘領域分別為：（1）“一種煤礦回采工作面智能開采預測截割線生成方法及裝置”；（2）“一種回采工作面煤層透明化三維地質模型構建方法及裝置”；（3）“一種中厚傾斜煤層綜采工作面調斜控制方法”；（4）“礦井綜采工作面測量機器人自動測量方法和網(wǎng)絡系統(tǒng)”；（5）“一種綜采工作面測量機器人裝置和自動測量系統(tǒng)”；（6）基于大地坐標序列的綜采工作面自動找直方法、裝置及系統(tǒng)；（7）“礦井綜采工作面裝置空間位置動態(tài)標定方法、裝置及系統(tǒng)”；（8）“煤礦綜采工作面透明化數(shù)字孿生自適應開采系統(tǒng)和方法”；（9）“一種基于慣性導航器件和編碼器的定位方法及裝置”；（10）“一種煤礦綜采工作面采煤機與地質模型的耦合系”；（11）“一種高瓦斯煤礦回采工作面瓦斯?jié)舛日{控方法及系統(tǒng)”；（12）“基于陀螺全站儀和慣導設備的掘進機定位導航系統(tǒng)及方法”；（13）“一種基于三維激光點云的割煤頂板線提取方法”；（14）“一種礦井掘進探放水輔助系統(tǒng)和方法”；（15）“一種基于視頻技術的綜采工作面直線度基線交互調直方法”。

其中，智能采煤專利組的核心內容是基于精確地理坐標及動態(tài)地質模型的煤礦綜采工作面智能開采關鍵技術成套裝備及技術體系，它包括了地質模型的構建和動態(tài)更新、工作面精確地理坐標測量標定及動態(tài)耦合、工作面自動找直及調斜控制、透明化數(shù)字孿生自適應開采系統(tǒng)等內容。智能采煤相關專利通過構建高精度地質、設備和開采環(huán)境模型以及基于GIS的數(shù)字孿生管控平臺，利用井下測量機器人及煤巖識別手段動態(tài)修正地質模型，結合國產(chǎn)高精度定位導航技術耦合工作面地質條件和開采裝備，實現(xiàn)基于大地坐標的自適應割煤，突破記憶割煤難以應對煤層起伏變化的技術瓶頸，初步實現(xiàn)了復雜地質條件下的智能自適應開采，形成了透明化智能開采成套技術體系及裝備。

圖2 基于精確大地坐標和動態(tài)地質模型的智能開采管控平臺

圖3 基于精確大地坐標和動態(tài)地質模型的智能開采三維管控平臺

龍軟科技上述智能采煤相關專利技術除初步應用于山東能源集團郭屯煤礦外，支撐項目還包括正在研發(fā)實施的國家能源集團寧煤集團金鳳煤礦“基于TGIS的礦井智能開采與安全管控平臺研究與應用”、黑龍江龍煤集團雙陽煤礦“極薄煤層智能開采項目”等，項目完成后將具備向相類似產(chǎn)能、地質條件礦井推廣應用的基礎。在系列化專利技術的支撐和保護下，龍軟科技有信心與相關礦井精誠合作，使系統(tǒng)完全實用化，并常態(tài)化運行。

智能掘進專利組的核心內容是基于精確地理坐標及動態(tài)地質模型的煤礦綜掘及快掘工作面智能掘進關鍵技術成套裝備及技術體系，它包括掘進工作面地質模型構建和動態(tài)更新、掘進設備精準導航定位、掘進機自動糾偏及自適應截割、掘進工作面精確地理坐標測量標定及動態(tài)耦合、數(shù)字孿生自適應掘進系統(tǒng)等內容。智能掘進相關專利通過構建掘進工作面高精度地質、設備和掘進環(huán)境模型以及數(shù)字孿生管控平臺，利用井下精準地理坐標測量系統(tǒng)動態(tài)測量及標定掘進機地理位置、航向及姿態(tài)；利用掘進工作面物探成果動態(tài)更新地質模型；通過數(shù)字孿生平臺融合設備精準地理坐標和巷道煤層頂?shù)装鍢烁吆头轿唤?，實現(xiàn)掘進工作面成套裝備的三維可視化遠程一鍵啟停控制、掘進巷道探放水、掘進巷道自動通風除塵等，實現(xiàn)掘進設備沿規(guī)劃路線自主規(guī)劃截割及協(xié)同控制等功能，形成智能化掘進成套技術體系及裝備。

圖4 基于精確大地坐標的智能掘進定位導航及自動截割

圖5 基于動態(tài)地質模型的智能掘進管控平臺

龍軟科技上述智能掘進相關專利技術已成功應用于陜煤集團張家峁礦業(yè)有限公司“掘進工作面數(shù)字化監(jiān)控系統(tǒng)項目”；陜煤集團紅柳林礦業(yè)有限公司“掘進工作面數(shù)字化監(jiān)控系統(tǒng)項目”；陜煤集團檸條塔礦業(yè)有限公司“掘進工作面數(shù)字化監(jiān)控系統(tǒng)項目”；內蒙古大唐國源龍王溝煤礦“掘進工作面數(shù)字化監(jiān)控系統(tǒng)項目”；山西焦煤集團汾西礦務局高陽煤礦“智能掘進機改造項目”；山西凱嘉集團義棠煤業(yè)“掘進工作面智能化系統(tǒng)改造項目”等，以上項目均已完成并具備向相類似產(chǎn)能、地質條件礦井推廣應用的基礎。

圖6 龍軟科技智能掘進系統(tǒng)在應用現(xiàn)場的展示

根據(jù)國家《“十四五”能源領域科技創(chuàng)新規(guī)劃》，煤礦智能開采關鍵技術與裝備集中攻關的技術包括：地質保障體系、智能掘進、采煤設備精準定位與導航、采煤設備群智能自適應協(xié)同推進等，龍軟科技將充分利用在智能采掘領域積累的技術優(yōu)勢，強化“產(chǎn)學研用”深度協(xié)作，堅守技術創(chuàng)新發(fā)展模式，加大研發(fā)投入，與行業(yè)內優(yōu)勢企業(yè)強強聯(lián)合，集中優(yōu)勢資源突破智能采煤、掘進領域的關鍵核心技術。

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