龙软科技四大核心专利之——智能综采综掘工作面相关专利组

  从矿山自动化到数字矿山，再到现如今的智能矿山时代，有关智能勘探、智能开采、智慧矿山、矿业物联网的概念正不断刷新着行业认知，引领着传统矿业加速向绿色、安全、智能、高效的方向快速发展。

  作为煤炭工业软件领域的有突出贡献的公司，龙软科技（688078.SH）也在不断释放着自身的能量，推动行业变革，并为智能煤矿信息化领域提供整体解决方案。

  龙软科技与煤炭工业深层次地融合已有20余年之久，此前以提供煤矿专用地理信息系统发展而来，并在智能采煤、掘进领域具备独有的技术沉淀优势。在董事长毛善君博士的专业带领下，研发团队瞄准行业痛点，已逐步形成了“四大”核心专利技术组：（1）GIS协同“一张图”及智能管控平台相关专利组；（2）智能综采综掘工作面相关专利组；（3）透明化矿山相关专利组；（4）矿山新型开采方式及装备的相关专利组。

  专家认为，在煤矿的智能化建设过程中，构建一套自适应开采系统，实现综采工作面的透明化自适应开采，以达到煤矿危险作业区域减员增效保安全的目的，是煤矿智能开采建设的必然需求。同时，透明化自适应开采也是智能化建设的方向，是煤炭开采技术发展的必然趋势。

  凭借领先的技术优势、多年行业浸润式积累的丰厚经验以及可面向全行业推广的智能矿山综合解决方案，龙软科技团队率先围绕智能采煤、掘进等方面开展研究工作，是基于高精确地理坐标自适应智能综采综掘的发明者和开拓者。

  2020年9月，随着山东能源临矿集团郭屯煤矿“基于GIS平台的透明化智能工作面技术探讨研究技术开发”项目顺利验收，采用龙软科技TGIS的矿井智能管控平台和3301一次釆全高透明化智能综采工作面、2305透明化智能综采放顶工作面建设成功，国内外首次利用TGIS技术实现了基于高精度地质模型指导工作面设备规划自适应截割，国内外首次研发全自动测量机器人系统动态修正惯导绝对坐标，实现了工作面大地坐标相关装备的全覆盖和精准开采。

  据悉，该项目由龙软科技董事长毛善君博士亲自带队驻矿开发，以龙软科技的高精度地质模型构建、时态地理信息系统平台（TGIS）等核心技术为基础，通过与临矿集团、临矿集团菏泽煤电、北京大学、中船重工第七〇七所精诚合作，攻克了测量机器人和导航精确定位等多项关键技术。经中国煤炭工业协会科技成果鉴定，本项目技术成果达到“国际领先水平”。

  此后2021年，该项目技术成果“综采工作面智能化自适应采煤关键技术探讨研究及系统应用”更是荣获中国煤炭工业协会科学技术一等奖。在中国煤炭学会组织的2021年第一批煤矿智能化标准研制项目中，龙软科技作为主要起草单位之一共参与了11个项目，其中牵头起草《基于地理信息系统的工作面截割模板自动生成系统技术条件》。

  工欲善其事，必先利其器。目前，龙软科技主导的知识产权团队（包括中船重工第七〇七所等单位）已形成由十余项发明专利构建的在智能采掘领域强技术壁垒，分别为 ：（1）“一种煤矿回采工作面智能开采预测截割线）“一种回采工作面煤层透明化三维地质模型构建方法及装置”；（3）“一种中厚倾斜煤层综采工作面调斜操控方法”；（4）“矿井综采工作面测量机器人自动测量方法和网络系统”；（5）“一种综采工作面测量机器人装置和自动测量系统”；（6）基于大地坐标序列的综采工作面自动找直方法、装置及系统；（7）“矿井综采工作面装置空间位置动态标定方法、装置及系统”；（8）“煤矿综采工作面透明化数字孪生自适应开采系统和方法”；（9）“一种基于惯性导航器件和编码器的定位方法及装置”；(10）“一种煤矿综采工作面采煤机与地质模型的耦合系”；（11）“一种高瓦斯煤矿回采工作面瓦斯浓度调控方法及系统”；（12）“基于陀螺全站仪和惯导设备的掘进机定位导航系统及方法”；（13）“一种基于三维激光点云的割煤顶板线）“一种矿井掘进探放水辅助系统和方法”；（15）“一种基于视频技术的综采工作面直线度基线交互调直方法”。

  其中，智能采煤发明专利组的核心内容是基于精确地理坐标及动态地质模型的煤矿综采工作面智能开采关键技术成套装备及技术体系，它包括了地质模型的构建和动态更新、工作面精确地理坐标测量标定及动态耦合、工作面自动找直及调斜控制、透明化数字孪生自适应开采系统等内容。龙软科技智能采煤相关发明专利通过构建高精度地质、设备和开采环境模型以及数字孪生管控平台，利用井下测量机器人及煤岩识别手段动态修正地质模型，结合国产高精度定位导航技术耦合工作面地质条件和开采装备，实现基于大地坐标的自适应割煤，突破记忆割煤难以应对煤层起伏变化的技术瓶颈，初步实现了复杂地质条件下的智能自适应开采，形成了透明化智能开采成套技术体系及装备。

  龙软科技上述智能采煤相关发明专利技术除应用于山东能源集团郭屯煤矿外，支撑项目还包括正在研发实施的国家能源集团宁煤集团金凤煤矿“基于TGIS的矿井智能开采与安全管控平台研究与应用”、黑龙江龙煤集团双阳煤矿“极薄煤层智能开采项目”等，项目完成后将具备向相类似产能、地质条件矿井推广应用的基础。

  此外，智能掘进发明专利组的核心内容是基于精确地理坐标及动态地质模型的煤矿综掘及快掘工作面智能掘进关键技术成套装备及技术体系，它包括掘进工作面地质模型构建和动态更新、掘进设备精准导航定位、掘进机自动纠偏及自适应截割、掘进工作面精确地理坐标测量标定及动态耦合、数字孪生自适应掘进系统等内容。龙软科技智能掘进发明专利通过构建掘进工作面高精度地质、设备和掘进环境模型以及数字孪生管控平台，利用井下精准地理坐标测量系统动态测量及标定掘进机地理位置、航向及姿态；利用掘进工作面物探成果动态更新地质模型；通过数字孪生平台融合设备精准地理坐标和巷道煤层顶底板标高和方位角，实现掘进工作面成套装备的三维可视化远程一键启停控制、掘进巷道探放水、掘进巷道自动通风除尘等，实现掘进设备沿规划路线自主规划截割及协同控制等功能，形成智能化掘进成套技术体系及装备。

  龙软科技上述智能掘进相关发明专利技术已成功应用于陕煤集团张家峁矿业有限公司“掘进工作面数字化监控系统项目”；陕煤集团红柳林矿业有限公司“掘进工作面数字化监控系统项目”；陕煤集团柠条塔矿业有限公司“掘进工作面数字化监控系统项目”；内蒙古大唐国源龙王沟煤矿“掘进工作面数字化监控系统项目”；山西焦煤集团汾西矿务局高阳煤矿“智能掘进机改造项目”；山西凯嘉集团义棠煤业“掘进工作面智能化系统改造项目”等，以上项目均已完成并具备向相类似产能、地质条件矿井推广应用的基础 。

  士不可以不弘毅，任重而道远。智能综采综掘工程是一项长期任务，其研发与应用融合了大数据、云计算、物联网等高新技术与理念。龙软科技顺应潮流、勇于探索，立足于自身的科学技术创新优势，努力攻关核心技术，提高智能掘进系统质量，为智能矿山产业赋能增效，构建出了一条技术创新、智能引领的绿色发展之路。

  此前，国家“双碳”战略目标对我国煤炭行业变革和企业未来的发展也提出了新的要求，依照国家《“十四五”能源领域科学技术创新规划》，煤矿智能开采关键技术与装备集中攻关的技术包括：地质保障体系、智能掘进、采煤设备精准定位与导航、采煤设备群智能自适应协同推进等。未来，随着数字孪生、人工智能等技术的全力发展，各行业的通力合作，相信智能综采综掘系统工程内容将更为丰富，用技术解放采煤工人的梦想将得到实现，煤矿行业的发展必能迈上新的台阶。