海納科技朱凱董事長：基于礦鴻的智能煤流全過程自適應均衡系統(tǒng)研發(fā)

2026年03月11日 16:50 智能礦山雜志責編：戚金榮作者：智能礦山雜志

圍繞基于礦鴻的智能煤流全過程自適應均衡系統(tǒng)展開研究，深入剖析其在破解行業(yè)現(xiàn)存痛點、實現(xiàn)設備互聯(lián)與流程優(yōu)化中的技術路徑與應用價值。通過智能化技術替代人力操作、強化風險預警，助力煤礦企業(yè)達成“減員、增效、保安全”的核心目標，為煤礦主煤流運輸系統(tǒng)的智能化升級提供技術范本，也為礦山數(shù)字化轉(zhuǎn)型探索兼顧安全、高效與綠色發(fā)展的全新路徑，具有重要的理論意義與實踐價值。

文章來源：《智能礦山》2026年第1期“學術園地”欄目

第一作者：朱凱，正高級工程師，現(xiàn)任山東海納智能裝備科技股份有限公司董事長，主要從事礦山機電與智能輸送成套裝備研發(fā)、綠色礦山與環(huán)保裝備創(chuàng)新的相關研究工作。E-mail：k6080157@163.com

作者單位：山東海納智能裝備科技股份有限公司

引用格式：朱凱，張娜娜，王華東，等. 基于礦鴻的智能煤流全過程自適應均衡系統(tǒng)研發(fā)[J]. 智能礦山，2026，7（1）：124-129.

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煤炭行業(yè)正處于智能化轉(zhuǎn)型的關鍵時期，煤礦資源整合與主運輸擴能改造持續(xù)推進，對主煤流運輸系統(tǒng)的高效性、穩(wěn)定性及智能化水平提出了更高要求。然而，當前主煤流系統(tǒng)智能化運維存在諸多問題，缺乏一體化運維管理平臺，主運輸系統(tǒng)與綜掘、綜采、儲煤等子系統(tǒng)協(xié)同聯(lián)動受阻，嚴重影響煤礦生產(chǎn)鏈條效率。因此，融合各系統(tǒng)數(shù)據(jù)，實現(xiàn)主煤流系統(tǒng)的智能管控，成為煤炭行業(yè)智能化發(fā)展的必然趨勢。

工程概況

山東省某煤礦煤流項目共涉及10條輸送帶，5個煤倉，6個給煤機。一采區(qū)包括一采區(qū)上部一、二部輸送帶，一采區(qū)上部煤倉、輸送帶上山一二部輸送帶，一采區(qū)煤倉；二采區(qū)煤流系統(tǒng)涉及二采區(qū)西翼輸送帶、二采區(qū)輸送帶上山輸送帶、二采區(qū)煤倉、二采區(qū)煤倉給煤機、二采區(qū)輸送帶石門輸送帶、東翼大巷輸送帶、二采區(qū)漏煤眼給煤機，一二采區(qū)都通過輸送帶石門輸送帶進入井底煤倉，新建煤倉投入使用后，分煤輸送帶進入新建煤倉。該礦煤流均衡控制包含手動控制、一鍵啟動控制、自動放倉控制等多種模式，其中一鍵啟?？刂瓶蓪崿F(xiàn)二采區(qū)煤流系統(tǒng)的順逆煤流啟?？刂?，節(jié)省控制時間與成本；自動放倉控制可實現(xiàn)二采區(qū)、一采區(qū)的自動放煤控制，根據(jù)采區(qū)煤倉、井底煤倉信息自動實現(xiàn)煤流系統(tǒng)的放煤策略，提高運輸效率、減少輸送帶運行時間，節(jié)省生產(chǎn)成本。

礦鴻智能煤流全過程自適應均衡系統(tǒng)構(gòu)建

2.1 智能煤流全過程自適應均衡系統(tǒng)架構(gòu)

基于礦鴻的智能煤流全過程自適應均衡系統(tǒng)框架由采集層、傳輸層、平臺層和應用層構(gòu)成，基于礦鴻的智能煤流全過程自適應均衡系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。

圖1 基于礦鴻的智能煤流全過程自適應均衡系統(tǒng)架構(gòu)

（1）采集層

通過在關鍵位置部署各類傳感器，實時采集煤流信息與設備運行狀態(tài)數(shù)據(jù)，借助AI攝像儀與智能圖像識別技術識別監(jiān)測煤量、大塊煤及矸石。

（2）傳輸層

采用5G網(wǎng)絡與工業(yè)以太網(wǎng)結(jié)合的方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)高速可靠傳輸，依托礦鴻操作系統(tǒng)的“軟總線” 技術與統(tǒng)一的MDTP協(xié)議，打破不同廠家設備的數(shù)據(jù)傳輸壁壘，達成設備間互聯(lián)互通與數(shù)據(jù)共享。

（3）平臺層

搭建基于云計算技術的智能煤流管控平臺，具備強大的數(shù)據(jù)存儲、處理與分析能力，可實現(xiàn)設備狀態(tài)智能診斷、煤流趨勢精準預測及故障提前預警，且提供統(tǒng)一數(shù)據(jù)接口與煤礦其他生產(chǎn)管理系統(tǒng)集成。

（4）應用層

開發(fā)集成設備遠程監(jiān)控與控制、煤流均衡調(diào)度、故障診斷與維護等模塊，操作人員能通過地面調(diào)度中心或移動端實時遠程監(jiān)控設備運行狀態(tài)，遠程控制設備啟停與運行參數(shù)調(diào)整。

2.2 智能煤流全過程自適應均衡系統(tǒng)目標

智能煤流全過程自適應均衡系統(tǒng)以提升煤礦主煤流運輸系統(tǒng)綜合效能為核心目標，具體聚焦4個關鍵方向。

（1）提高生產(chǎn)效率

通過實現(xiàn)煤流系統(tǒng)自動化與智能化控制，依據(jù)煤流實時狀況自動調(diào)整設備運行參數(shù)，減少人工干預，增強煤炭生產(chǎn)的連續(xù)性與穩(wěn)定性，進而提升整體生產(chǎn)效率。

（2）優(yōu)化資源配置

借助對煤流系統(tǒng)內(nèi)設備運行狀態(tài)、煤量分布等信息的實時監(jiān)測與分析，實現(xiàn)資源合理調(diào)配，如優(yōu)化設備啟停時機、選擇最優(yōu)運輸線路等，降低能源消耗與設備磨損，提高資源利用效率。

（3）提升安全水平

依托遠程監(jiān)控與自動化操作減少人員在危險環(huán)境中的作業(yè)時長與頻率，降低人員傷亡風險，同時通過實時安全監(jiān)測與預警功能及時發(fā)現(xiàn)并處置安全隱患，筑牢煤礦生產(chǎn)安全防線。

（4）實現(xiàn)精準控制，通過精確感知煤流流量、粒度、濕度等參數(shù)變化，結(jié)合先進控制算法對給煤機、輸送帶輸送機、破碎機等設備實施精準調(diào)控，確保煤流系統(tǒng)在不同工況下均保持最佳運行狀態(tài)，提升煤炭產(chǎn)品質(zhì)量與一致性，全面助力煤礦達成高效、低碳、安全、優(yōu)質(zhì)的生產(chǎn)目標。

2.3 智能煤流全過程自適應均衡系統(tǒng)組成

智能煤流全過程均衡輸送系統(tǒng)包括智能均衡控制、智能檢測、智能料倉管理、驅(qū)動裝置的智能永磁化、輸送系統(tǒng)配套裝置的自動化無塵化和智能平臺建設等6個子系統(tǒng)，融合人工智能AI與物聯(lián)網(wǎng)等技術，提供多種智能控制與智能檢測手段，通過采煤工作面巷道運輸?shù)膭討B(tài)調(diào)速，到主運輸系統(tǒng)的智能啟停，再到煤炭升井的全流程監(jiān)控，精準預測設備故障，優(yōu)化煤流分配，自主執(zhí)行“煤多快轉(zhuǎn)、煤少緩運、無煤待機”的節(jié)能策略，實現(xiàn)了煤流運輸全鏈條的智能化管控。礦鴻智能煤流全過程自適應均衡系統(tǒng)布置如圖2所示。

圖2 礦鴻智能煤流全過程自適應均衡系統(tǒng)布置

礦鴻智能煤流全過程自適應均衡系統(tǒng)

3.1 智能永磁系統(tǒng)

智能永磁系統(tǒng)以永磁同步電機+智能控制系統(tǒng)為核心架構(gòu)，采用高效永磁同步電機/電動滾筒/一體機（效率95%～98%，輕載效率穩(wěn)定）替代異步電機，搭配專用變頻器與直驅(qū)/減速結(jié)構(gòu)，適配不同負載。

通過傳感器與PLC組成智能控制系統(tǒng)，實現(xiàn)負載自適應調(diào)速（流量波動時動態(tài)調(diào)轉(zhuǎn)速，節(jié)能20%～40%）、軟啟動/軟停止（避免輸送帶沖擊，延長壽命20%～30%）及多電機功率平衡（負載偏差<5%）。

依托物聯(lián)網(wǎng)搭建遠程監(jiān)控平臺，實現(xiàn)被動傳動到智能驅(qū)動的跨越，維護周期延長3~5倍，成本降 30%～50%。深度踐行“高效節(jié)能 + 智能調(diào)控”“煤多快轉(zhuǎn)、煤少緩運、無煤待機” 的核心降碳邏輯，“硬件節(jié)能+智能降耗”的雙重保障，成功解決了傳統(tǒng)驅(qū)動存在的啟動電流大、沖擊力大、易損壞電機減速箱重載壓死輸送帶、電動機恒速運行、浪費電能等一系列問題。

3.2 智能料倉管理系統(tǒng)

智能料倉管理系統(tǒng)聚焦煤倉運行全流程的數(shù)據(jù)整合、實時監(jiān)控與智能決策，構(gòu)建集狀態(tài)監(jiān)測-風險預警-自動處置-效能分析為一體的管控體系，智能料倉管理系統(tǒng)如圖3所示。

圖3 智能料倉管理系統(tǒng)

在入料環(huán)節(jié)，在給煤機處安設破碎機、除鐵器、臟雜（水）煤含量監(jiān)測儀、視頻分析裝置等，結(jié)合智能AI視覺分析技術精準識別非煤矸等異物，打造感知-分析-處置的智能聯(lián)動防線，從源頭消除異物堵倉、潰倉風險。

在煤倉運行核心環(huán)節(jié)，部署防潰倉預警系統(tǒng)，集成3D雷達檢測、水煤入倉檢測功能，開發(fā)給煤機智能定量給煤與閘控模塊，當防潰倉預警系統(tǒng)監(jiān)測到倉體異常壓力或位移時，立即聯(lián)動防潰倉閘門進行開度調(diào)節(jié)，并與定量給料裝置形成雙重安全聯(lián)動保障，實現(xiàn)煤倉料位、煤質(zhì)狀態(tài)的實時監(jiān)測與給煤量的精準調(diào)控。

針對堵倉、蓬倉問題，安設防堵倉裝置，在煤倉關鍵位置配置清倉機器人（如機械臂等），通過物聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)遠程智能聯(lián)動，一旦檢測到倉壁物料堆積，立即啟動分級疏通策略，構(gòu)建監(jiān)測-預警-處置三位一體的智能聯(lián)動架構(gòu)，形成發(fā)現(xiàn)問題-分析問題-解決問題的完整閉環(huán)聯(lián)動機制，堵倉、潰倉事故率降低85%，通過減少設備空轉(zhuǎn)與無效作業(yè)，使物料處理效率提升40%，設備綜合利用率提高30%，每年可為企業(yè)節(jié)省設備維護成本超 30%，減少物料損耗帶來的直接經(jīng)濟損失超 20%。

3.3 智能煤流均衡控制系統(tǒng)

智能煤流均衡控制系統(tǒng)以智能調(diào)控+ 系統(tǒng)協(xié)同為核心，實現(xiàn)動態(tài)調(diào)速機制，采用PLC+嵌入式集中控制，實現(xiàn)煤流測量、煤倉倉位監(jiān)測、輸送帶調(diào)速、給煤機調(diào)速、輸送帶自動放煤、自動噴霧等功能，智能煤流均衡控制系統(tǒng)界面如圖4所示。

圖4 智能煤流均衡控制系統(tǒng)界面

智能煤流均衡控制系統(tǒng)采用AI視覺識別與激光雷達的煤量分布實時感知，結(jié)合多目標優(yōu)化算法，運用逆煤流啟、順煤流停模式，實現(xiàn)0.1 s級響應的精準調(diào)速，確保輸送帶運行速度與煤流量高度匹配，規(guī)避堆煤或空轉(zhuǎn)浪費。通過建立煤倉容量、輸送帶運力、運輸距離的三維數(shù)字模型，以毫秒級頻率動態(tài)調(diào)整各環(huán)節(jié)啟停時序，非計劃停機時長平均減少超過60%，輸送帶設備的維護周期延長40%，煤倉利用率提升30%。

3.4 智能檢測系統(tǒng)

智能檢測系統(tǒng)融合AI算法、分布式光纖測溫、大數(shù)據(jù)分析、云計算、磁感應探傷等技術，建設了光纖測溫及滅火控制系統(tǒng)、輸送帶縱向撕裂裝置、智能探傷檢測裝置與智能集中潤滑系統(tǒng)設備。光纖測溫及滅火控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖5所示，感溫光纖光纜及時發(fā)現(xiàn)火情并聯(lián)動灑水；縱向撕裂裝置持續(xù)監(jiān)測輸送帶狀態(tài)，故障時預警或停機；智能探傷裝置實現(xiàn)鋼繩芯等問題無損檢測；智能集中潤滑系統(tǒng)可實時監(jiān)測、多模式控制且能記錄注油日志。該系統(tǒng)打破傳統(tǒng)局限，實現(xiàn)全方位智能監(jiān)測控制，能降低安全事故率、優(yōu)化生產(chǎn)流程、減少成本。

圖5 光纖測溫及滅火控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

3.5 輸送系統(tǒng)的自動化與無塵化

在自動化方面，變頻調(diào)速張緊裝置增設帶式輸送機張緊安全保護裝置，通過內(nèi)置張力傳感器實時監(jiān)測輸送帶受力，結(jié)合煤流變化動態(tài)調(diào)整張緊力，相比傳統(tǒng)機械張緊方式響應速度提升60%。液壓無源糾偏裝置采用純機械結(jié)構(gòu)，利用輸送帶跑偏時產(chǎn)生的側(cè)向力驅(qū)動液壓機構(gòu)，自動校正輸送帶運行軌跡，維護成本降低70%。

斷帶抓捕器采用純機械式裝置檢測輸送帶斷裂，1 s內(nèi)完成上下帶面同時抓捕。在無塵化方面，高效清掃裝置采用柔性清掃 + 負壓吸附的復合技術，粉塵收集效率為98%；配合螺旋落煤裝置，顛覆傳統(tǒng)直落式設計，減少物料沖擊產(chǎn)生的揚塵，結(jié)合弧形密閉罩與噴霧降塵系統(tǒng)，在轉(zhuǎn)載點處粉塵抑制率超過95%。

3.6 智能管控平臺

基于礦鴻的全過程自適應智能煤流管理平臺采用PLC+嵌入式集中控制，利用智能識別、智能檢測、人員定位、智能分析等技術，可直觀顯示煤倉狀態(tài)、設備狀態(tài)，具備遠程啟動功能，支持一鍵順煤流啟停，多煤倉聯(lián)動系統(tǒng)依煤位自主決策控制輸送帶啟停，視頻AI分析調(diào)速實現(xiàn)煤多快轉(zhuǎn)、煤少慢轉(zhuǎn)、無煤不轉(zhuǎn)。

智能管控平臺自動采集預警參數(shù)、記錄報警故障并溯源統(tǒng)計，分析工藝參數(shù)生成趨勢曲線，支持多數(shù)據(jù)同步查詢與縮放，記錄重要操作，分級管理數(shù)據(jù)，設語音聲光報警，產(chǎn)量監(jiān)測系統(tǒng)能計量、查詢并以直方圖展示產(chǎn)量，生成報表，實現(xiàn)智慧運營。

3.7 礦鴻賦能

礦鴻網(wǎng)關、礦鴻PLC與礦鴻平臺協(xié)同，構(gòu)建全過程自適應煤流系統(tǒng)核心架構(gòu)，礦鴻網(wǎng)關作為數(shù)據(jù)樞紐，通過多接口采集設備數(shù)據(jù)，經(jīng)邊緣計算處理后，實時上傳至礦鴻平臺；礦鴻PLC適配礦鴻系統(tǒng)內(nèi)核，憑硬接線與通信模塊，精準控制，執(zhí)行平臺下發(fā)的調(diào)速、清堵等指令；礦鴻平臺則作為“大腦中樞”，整合網(wǎng)關上傳的數(shù)據(jù)，進行煤流量預測、設備故障研判，生成自適應控制策略并下發(fā)至PLC。三者聯(lián)動實現(xiàn)煤流全鏈條智能管控，減少50%人工干預，設備故障響應速度提升60%，智能管控平臺架構(gòu)如圖6所示。

圖6 智能管控平臺架構(gòu)

結(jié) 語

基于礦鴻的智能煤流全過程自適應均衡控制系統(tǒng)攻克礦山多系統(tǒng)協(xié)同控制難題，打通運輸智能化建設“最后一公里”。系統(tǒng)落地實施，實現(xiàn)帶式輸送機、給煤機、破碎機、煤倉等設備多機協(xié)同聯(lián)動，遠程集中控制，運行工況檢測及順/逆煤流啟車等功能。礦鴻系統(tǒng)通過“軟總線”技術以及統(tǒng)一的MDTP協(xié)議等關鍵技術，將不同廠家的設備互聯(lián)互通，助力煤礦企業(yè)實現(xiàn)智能感知、智能決策、自動執(zhí)行，逐步完成采煤、運煤、管理的全流程自動化，最終實現(xiàn)無人化。

編輯丨李莎

審核丨趙瑞

煤炭科學研究總院期刊出版公司擁有科技期刊21種。其中，SCI收錄1種，Ei收錄5種、CSCD收錄6種、Scopus收錄8種、中文核心期刊9種、中國科技核心期刊11種、中國科技期刊卓越行動計劃入選期刊4種，是煤炭行業(yè)最重要的科技窗口與學術交流陣地，也是行業(yè)最大最權威的期刊集群。

期刊簡介

《智能礦山》（月刊，CN 10-1709/TN，ISSN 2096-9139）是由中國煤炭科工集團有限公司主管、煤炭科學研究總院有限公司主辦的聚焦礦山智能化領域產(chǎn)學研用新進展的綜合性技術刊物。

主編：王國法院士

刊載欄目：企業(yè)/團隊/人物專訪政策解讀視角·觀點智能示范礦井對話革新·改造學術園地、專題報道等。

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