惯性导航应用于智能化采煤的实际案例分析

煤炭开采业历来是“高危行业”，在情况复杂的井下，不仅黑暗潮湿，更“潜伏”着水、火、瓦斯、煤尘、顶板等自然灾害，时刻威胁着煤矿工人的生命安全。智能化采煤是世界煤炭开采技术发展的必然趋势，也是当前实现我国煤炭行业安全高效生产的迫切需要。

智能化采煤的关键设备-惯性导航系统发挥着重要的作用。

智能感知、智能决策和自动控制作为煤炭智能化开采的三要素。智能开采具有自主学习和自主决策功能，具备自感知、自控制、自修正的能力，具备这样能力的智能化综采系统才能充分的响应生产环境变化、实现真正意义上的智能化开采，实现有限条件下的无人开采目标。采煤机又是煤炭智能化开采的关键设备，在地下无法用GPS等设备判断位置，方向，一旦行进方向不对，行程越长偏离可达几十米，甚至上百米。这时候需要一个指名方向的利器，对设备前进中不断对自我的行进路程误差进行修正，为了实现这个目的，需要一个高精度的对行进中的机器的姿态进行探测的传感设备-惯性导航系统。惯性导航具有体积小、精度高、不依赖外界信息、抗干扰能力极强、隐蔽性好等特点。惯性测量装置一般包括加速度计和陀螺仪。加速度计是测量物体的加速度，陀螺仪又被叫做角速度传感器，是测量角速度的。利用这些装置记录的参数就可以计算并导航了。

在智能化采煤领域中，慧联科技的INS-300自主导航定位定向系统，受到众多煤炭企业的高度认可。

INS-300具有不受外界环境干扰，自主导航定位定向能力。INS300可实时提供载体的三维位置、姿态、角速度、加速度等信息。INS300采用高精度光纤陀螺作为核心惯性测量单元，精度高，可靠稳定。INS300可以精确自寻北初始对准，也可以从外界引入初始姿态信息，然后进行导航数据推算。INS300支持外接里程计信息进行辅助，也可以内置卫星导航信息进行数据融合，借助新一代精确标定技术和多传感器数据融合技术，大大提高了系统的可靠性、精确性和动态性。INS300采用惯导/卫星紧耦合算法，具备动基座对准、惯导/卫星组合导航、自主零速修正、自主标定等功能。

应用案例—汾西矿业集团贺西煤矿

“提起煤矿工人，人们先想到的就是一身黝黑，下到地下几百米的井下挖煤。现如今，在我们贺西煤矿，工作面无人值守，地面4人操作成了常态。5月22日，3412智能化工作面安装调试完成，标志着我们矿成为山西省率先实现地面出煤的矿井，我们正向着高突智能化采掘标杆矿井阔步前行。”该矿矿长肖海滨说。

早在2019年11月1日，贺西煤矿3412智能化工作面就开始安装，同年12月25日设备安装完成。今年1月16日初采初放完成。1月17日开始调试智能化控制系统，4月13日开始正式集中调试至5月22日所有项目调试完成。3412智能化工作面在地面集控中心实现了采煤机、工作面刮板输送机、转载机等的一键启停，实现了采煤机记忆截割，机架协同作业，利用惯导系统实现工作面自动调直，工作面视频自动跟机，井上下实时对讲智能化……工作面作业人数由原来25人减至12人。

“3412智能化工作面是由一个综合平台集九个子系统组成的智能化控制系统。通过这一系统实现了远程控制采煤、装煤、运煤的自动化。现在大家都在工作面端头、端尾操作，最大限度地降低了一线工人的劳动强度。”提到这个“高大上”的生产过程，该矿综采二队队长薛少龙更是赞不绝口。

贺西煤矿与3412智能化工作面同步推进、同等重视的另一个主打项目是快速掘锚成套装备的投入使用。该设备由掘锚一体机、液压锚杆钻车、转载输送机三部分组成。前半部长12米、宽5米、高2.8米，重95吨，后半部长宽高基本与前半部一样，重63吨。这样的庞然大物，堪称掘进战线上的“航空母舰”，战斗力非常惊人。

掘锚一体机主要功能是“开路”和临时支护。截割头为滚筒式，一次就可以切割5.14米宽、3.2米高的煤，一次成巷。截割下来的煤，在左右两个耙爪的作用下进入刮板运输机，再通过后半部的转载运输机进入皮带，运至煤库，可谓一气呵成。操作人员摁下集控台启动按钮，地下深处的采煤机就进入了“无人驾驶”状态，流畅自如地割煤、移动。煤炭犹如流水源源不断地通过皮带涌向地面。操作人员不用下井，像城里的白领一样，坐在办公室操控设备，掌握生产状况……这是贺西煤矿如今呈现出的工作场景。

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