AUST
近日
安徽理工大学科研团队
在煤矿井下辅助运输车辆高精度
导航定位系统
煤矿深部巷道快速掘进及典型灾害
防控关键技术
基于AI的设备故障预测性维护
平台及软件
20MW级燃气轮机技术开发与研制
……
等领域陆续取得新进展、新突破
相关成果纷至沓来
和墨宝一起来看看吧！
针对煤矿复杂地质条件辅助运输车辆高精度定位导航需求，提出了基于“基站移动+标签固定”模式（UWB基站安装于移动辅助运输车辆、标签安装于井下巷道不同固定位置）的UWB定位方案，解决了传统“基站固定+标签移动”模式下UWB定位信息传输延时大的难题；构建了煤矿井下“UWB+捷联惯导”多源传感无线信号采集系统，提出了基于UWB和捷联惯导融合的煤矿井下辅助运输车辆定位算法，解决了煤矿井下无线信号传输多径效应及非视距干扰难题；研发了基于三维激光雷达、视觉与惯导信息融合的煤矿井下导航定位地图构建技术，研制了多源动态融合导航定位控制器，实现了井下巷道三维导航定位地图构建，提出的“移动基站+标签固定”模式下井下巷道动态定位试验误差优于30cm。
技术试验系统
我国现有煤矿井下辅助运输装备在导航定位精度方面同国外先进的同类产品相比存在较大差距，无线信号传输受煤矿井下高温、高粉尘、潮湿的特殊环境影响，严重制约导航定位精度。本课题拟通过研究煤矿井下辅助运输车辆多源定位信号跟踪技术、自主惯性导航定位技术及导航地图自适应构建技术，研制煤矿井下辅助运输车辆高精度导航定位系统，提高全矿井运输路线机器人定位精度，改变我国智能化辅助运输过度依赖进口的窘境，为实现煤矿辅助运输机器人无人化运输、智能化配送、标准化装载及自动化转运奠定了基础，经济和社会效益十分显著。相关研究成果已申请国外发明专利 5件、国际 PCT 专利 3件、中国发明专利7件（已授权6件），获软件著作权 1件。
项目联系人：王兆国
联系电话：19855499629
项目负责人：沈刚
联系电话：15895234310
针对我国中东部煤矿深部开采的工程灾害问题，研制了地应力监测传感器和实时监测技术，实现了煤矿深部围岩结构和应力场的实时监测。研发了高围压破岩试验系统，建立了煤矿深部地层TBM可掘性评价方法，研制了具有整机防爆功能的煤矿TBM，实现了煤矿深部巷道的快速掘进。揭示了TBM掘进对围岩的影响机制，提出了预测分析方法和联合控制技术，以及冲击地压的监测预警方法和防控技术。突破了深部煤矿巷道快速掘进及典型灾害防控关键技术，并在多个矿区深部巷道得到成功应用，社会经济效益显著。经行业内多名院士和专家鉴定，成果整体达到国际领先水平。
本成果围绕煤矿深部巷道快速掘进及典型灾害防控关键技术开展研究，主要内容如下：
（1）研发了弱反射光纤光栅大量程位移传感器及围岩结构精细化实时监测技术，形成了煤矿深部围岩结构与扰动应力场演化过程实时监测表征方法。
（2）提出了煤矿深部巷道TBM系统适应性设计方法，形成了煤矿深部巷道全断面掘进机快速掘进技术。
（3）揭示了TBM掘进扰动作用下煤矿深部巷道围岩变形破坏机制，形成了精准介入围岩结构和扰动应力场演化过程的深部巷道大变形分步联合控制技术。
本成果成功应用于淮南、平顶山、济宁、韩城等矿区，保障了人员设备安全，整体提升了我国深部巷道快速掘进及典型灾害防控的技术水平，累计创造经济效益12.486亿元，经济和社会效益显著。
图1 地质力学信息表征与可视化
图2 煤矿深部地层巷道掘进扰动监测系统
图3 煤矿深部巷道安全快速掘进装备与技术
项目负责人（联系人）：唐彬
联系电话：13956432287
输出能量可调的高压
电火花放电设备
1.成果简介
输出能量可调高压电火花放电设备是一种能够精确控制电火花放电能量的专用设备，能够满足科学研究、仪器仪表测试以及工业应用等场合的不同应用需求。
2.技术指标
该设备的关键组成部分包括高压电源、控制系统以及放电电极。如图1所示。通过检测电压等参数，放电设备能够实现能量0.1J~10J的连续可调。
图1 电火花放电设备控制原理
该设备的人机界面如图2所示。通过这个界面，用户可以方便地设置和调整放电参数。整机如图3所示。
图2 设备人机交互界面
图3 设备原型样机
3.先进性
（1) 电火花能量连续、精确可调。
（2）电火花放电过程的重复性好、能量效率高。
（3）设备采用先进电路设计和加工工艺，性能稳 定可靠。
1.应用前景
（1）天然气、氢气等易燃易爆气体的爆燃冲击试验研究。
（2）用于产生和控制等离子体，以研究其物理和化学性质。。
（3）可以确保焊接点的质量，通过控制火花的能量来防止过热或焊接不足。
2.经济社会效益
（1）环保节能：通过降低能源消耗和减少排放。
（2）技术创新：有助于推动相关产业的升级和转型，提升整个产业链的竞争力。
（3）安全保障：精确控制点火能量有助于减少因点火故障引发的安全事故，提高生产过程中的安全性。
项目负责人（联系人）：蔡俊
联系电话：13966474180
基于AI的设备故障预测性维护应用通过对设备进行连续在线的状态监测，并利用数据分析技术来诊断和预测设备可能出现的故障。该应用在故障诊断和识别过程中，主要包括故障信号采集，预处理，特征提取和最终故障分类识别等阶段。
故障诊断流程
电机异常检测统计模型
设备故障预测
本应用运用人工智能算法对设备运行过程的异常状态及时报警，提前感知故障发生。电机故障在发生前都会有引起电流的异常变化，结合其自身工况情况以及电流变化异常情况的数据特征，构建电机异常检测统计模型、电机局部异常因子检测模型、电机高斯分布异常监测等10个故障模型，模型通过对正常情况下数据的训练得到阈值，在新数据超过阈值时进行报警，从而及时发现异常。
本项成果的交付形式主要为一款基于AI的设备故障预测性维护应用软件，支持根据用户实际现状进行定制化开发，可应用于各类设备故障预测场景。基于AI的设备故障预测性维护应用可以显著提高设备的运行效率和可靠性，减少维护成本和停机时间，同时提高安全性和市场竞争力，对企业的长期发展具有重要的战略意义。设备故障预测性维护应用作为一种先进的维护方式，其社会效益是多方面的，不仅能够提高生产效率、保护环境、提升安全性，还能促进经济增长、创造就业机会，并推动科技进步。
项目负责人（联系人）：顾成杰
联系电话：15855517505
1.技术特点
20MW级燃气轮机基于量产多年、使用可靠的航空发动机改型研制而来，采用多级轴流且带可调导叶式压气机、低污染燃烧室、高效冷却燃气涡轮、高效率动力涡轮、可靠滑动轴承等技术，整机具有效率高、寿命长、稳定性好的特点。
图1 20MW级燃气轮机整机轮廓图
2.技术指标
20MW级燃气轮机的设计功率为20MW，发电效率35%，使用寿命达10万小时，排放小于50mg/Nm3, 性能指标与国际先进水平相当。
图2 20MW级燃气轮机三维模型
3.先进性
20MW级燃气轮机所采用设计技术成熟可靠，能保证产品稳定可靠使用，所用材料及所有零部件加工及冷热工艺都可在国内完成，产品性能与国内外现有同类机型相当。
图3 20MW级燃气轮机核心机实物
1.成果主要内容
（1）完成20MW级燃气轮机的总体设计、部件气动与结构设计、控制系统、附件系统等各子系统设计；完成零部件所有工程图纸设计及必要工艺转化。
（2）完成20MW级燃气轮机的性能、气动、结构、强度、转子动力学等多方面校核计算；完成压气机、燃烧室、燃气涡轮、动力涡轮的部件特性计算。
（3）完成20MW级燃气轮机的燃烧室部件试验、核心机试验、整机慢车试验。
2.应用前景
20MW级燃气轮机可用于舰船动力、分布式发电、天然气管道增压、海上油气平台、移动电源车、机械驱动等场景，应用前景广阔。
3.经济社会效益分析
20MW级燃气轮机对我国能源动力和国防建设具有重要战略意义，促进高端装备制造产业发展成新质生产力，提升工业增加值并扩大就业。
项目联系人：田金玉
联系电话：13855143857
项目负责人：王会社
联系电话：15300090906
提出了基于多源传感器信息的井下辅助运输车辆环境感知、判识及追踪方法，研发了深部地下受限空间内蓄电池电机车智能控制技术，攻克了井下复杂受限环境辅助运输车辆感知系统准确性低等技术难题，研制了井下无人驾驶辅助运输装备。产品经国家安全生产上海矿用设备检测检验中心检测，电机车定位精度4.2cm。产品在淮南矿业集团张集矿进行了示范应用，用户使用报告显示，辅助运输岗位减人30~40%，减少辅助运输安全隐患 70~80%。
图1 煤矿井下无人驾驶电机车装备
图2 蓄电池电机车智能控制技术
图3 无人驾驶电机车行驶场景障碍物检测结果
图4 激光雷达点云参数
目前我国煤矿井下运输环境复杂，人员密集，运输环节多，运输事故频发。本团队研发的深部地下受限空间防爆运输设备无人驾驶系统，可使煤矿井下物料的运输实 现连续化、标准化、智能化、少人化，可解决目前煤矿井下辅助运输存在的上述问题，显著提高辅助运输效率和矿井安全生产水平，有效降低工人劳动强度及相关职业病发生风险，为在全国煤矿推广辅助运输机器人及辅助运输标准化建设提供示范经验，可获得显著的经济和社会效益。
项目联系人：王爽
联系电话：15955439235
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