礦山智能化精準感知技術(shù)專題

針對煤炭行業(yè)智能化轉(zhuǎn)型的需求，深入研究了礦鴻操作系統(tǒng)與綜采液壓支架控制系統(tǒng)的融合架構(gòu)。通過剖析礦鴻操作系統(tǒng)的分布式架構(gòu)、軟總線技術(shù)及統(tǒng)一數(shù)據(jù)標準等核心特性，采用微內(nèi)核設(shè)計提升穩(wěn)定性，利用軟總線實現(xiàn)設(shè)備毫秒級通信與90%以上的多廠商設(shè)備適配，借助統(tǒng)一數(shù)據(jù)協(xié)議（如MDTP協(xié)議）打破信息壁壘，分析了礦鴻操作系統(tǒng)在智能協(xié)同、設(shè)備互聯(lián)和數(shù)據(jù)治理方面的優(yōu)勢。結(jié)合神東礦區(qū)等典型實踐案例，驗證了融合架構(gòu)在提升生產(chǎn)效率和安全性能方面的成效；提出了礦鴻操作系統(tǒng)與綜采液壓支架控制系統(tǒng)的優(yōu)化架構(gòu)設(shè)計方案，融合架構(gòu)顯著提升了生產(chǎn)效率與安全性，但存在設(shè)備適配多樣性不足、應(yīng)用生態(tài)待拓展等挑戰(zhàn)。

文章來源：《智能礦山》2025年第6期“礦山智能化精準感知技術(shù)"專題”

作者簡介：林恩強，現(xiàn)任北京天瑪智控科技股份有限公司高級技術(shù)專家，主要從事煤礦智能開采裝備技術(shù)研究工作。E-mail：lineq@tdmarco.com

作者單位：北京天瑪智控科技股份有限公司

引用格式：林恩強.礦鴻系統(tǒng)與綜采液壓支架控制系統(tǒng)融合架構(gòu)研發(fā)[J].智能礦山，2025，6(4)：39-46.

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當前，國際上關(guān)于工業(yè)操作系統(tǒng)的研究主要集中在物聯(lián)網(wǎng)平臺和工業(yè)自動化領(lǐng)域。例如，西門子的MindSphere平臺，通過云技術(shù)實現(xiàn)設(shè)備互聯(lián)互通和數(shù)據(jù)分析，為工業(yè)自動化提供了強大的技術(shù)支持。然而，此類平臺多面向通用工業(yè)場景，缺乏針對煤礦行業(yè)的定制化設(shè)計。相比之下，礦鴻操作系統(tǒng)專為煤礦場景定制，更好地滿足煤礦智能化開采需求。

在現(xiàn)有研究中，多位學者深入分析了礦鴻操作系統(tǒng)在綜采工作面的應(yīng)用，有效解決了設(shè)備間數(shù)據(jù)接口和協(xié)議不統(tǒng)一的問題，實現(xiàn)了設(shè)備互聯(lián)和信息互通，提升了薄煤層開采率和智能化水平。在綜采設(shè)備上搭載礦鴻操作系統(tǒng)，實現(xiàn)了對設(shè)備位置信息的精準獲取和集中存儲，展示了礦鴻操作系統(tǒng)在綜采工作面應(yīng)用的可行性和優(yōu)勢，為后續(xù)研究奠定了基礎(chǔ)。

筆者綜合運用多種研究方法，確保研究的科學性、全面性和深入性。采用文獻研究法，廣泛查閱國內(nèi)外關(guān)于礦鴻操作系統(tǒng)、綜采液壓支架控制系統(tǒng)以及煤礦智能化建設(shè)的相關(guān)文獻，全面了解該領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢以及存在的問題。運用案例分析法，選取具有代表性的煤礦企業(yè)作為研究對象，深入分析在應(yīng)用礦鴻操作系統(tǒng)，構(gòu)建綜采液壓支架控制系統(tǒng)架構(gòu)過程中的實踐經(jīng)驗、取得的成效以及面臨的挑戰(zhàn)，通過實際案例的分析，總結(jié)出具有普遍性和指導性的結(jié)論。

礦鴻操作系統(tǒng)剖析

1.1 礦鴻系統(tǒng)發(fā)展脈絡(luò)

礦鴻操作系統(tǒng)源于國家能源集團與華為技術(shù)有限公司的深度戰(zhàn)略合作。2021年9月14日，雙方強強聯(lián)合發(fā)布了礦鴻操作系統(tǒng)，開啟了煤炭工業(yè)智能化變革的新篇章。研發(fā)整合了通信技術(shù)、軟件開發(fā)和煤礦業(yè)務(wù)等多領(lǐng)域的優(yōu)勢資源，歷經(jīng)多次技術(shù)攻關(guān)與測試優(yōu)化。

礦鴻操作系統(tǒng)自發(fā)布以來，在多個煤礦企業(yè)試點應(yīng)用，國能神東煤炭集團有限責任公司烏蘭木倫煤礦（簡稱烏蘭木倫煤礦）作為首個全面適配礦鴻的試點礦井，率先完成多批次設(shè)備適配工作，為礦鴻大規(guī)模推廣積累了豐富經(jīng)驗。隨后，在全國范圍內(nèi)的煤炭企業(yè)中逐步推廣，不斷拓展應(yīng)用場景，從最初的綜采工作面設(shè)備控制，逐漸延伸到掘進、運輸、通風等全礦井生產(chǎn)環(huán)節(jié)，推動了煤礦智能化的整體進程，烏蘭木倫煤礦全面適配礦鴻如圖1所示。

圖1 烏蘭木倫煤礦全面適配礦鴻

1.2 礦鴻系統(tǒng)技術(shù)原理與特點

礦鴻操作系統(tǒng)基于華為鴻蒙系統(tǒng)的微內(nèi)核架構(gòu)，將操作系統(tǒng)的核心功能精簡至最小化，僅保留任務(wù)調(diào)度、內(nèi)存管理等關(guān)鍵功能。系統(tǒng)在面對復雜環(huán)境時具有更高的穩(wěn)定性和擴展性。通過將非核心功能模塊化并運行在用戶態(tài)，礦鴻操作系統(tǒng)有效隔離故障，避免因單一模塊崩潰導致整個系統(tǒng)癱瘓。分布式軟總線技術(shù)通過統(tǒng)一的通信協(xié)議和接口，實現(xiàn)了設(shè)備間的無縫連接。軟總線技術(shù)采用基于消息隊列的通信機制，支持設(shè)備的自發(fā)現(xiàn)和自連接，數(shù)據(jù)傳輸延遲低至毫秒級，滿足煤礦井下設(shè)備對實時性的嚴格要求。

礦鴻操作系統(tǒng)為各類煤礦設(shè)備提供統(tǒng)一運行環(huán)境，避免了多操作系統(tǒng)帶來的兼容性問題。通過制定統(tǒng)一的數(shù)據(jù)接口標準和通信協(xié)議，如MDTP協(xié)議打破了不同設(shè)備間的數(shù)據(jù)壁壘，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的順暢共享與交互。礦鴻操作系統(tǒng)支持設(shè)備與人員智能終端的互聯(lián)互通，實時感知周邊環(huán)境信息，如瓦斯?jié)舛取⒃O(shè)備運行狀態(tài)等，為安全生產(chǎn)提供有力保障，礦鴻系統(tǒng)架構(gòu)如圖2所示。

圖2 礦鴻系統(tǒng)架構(gòu)

礦鴻操作系統(tǒng)與綜采液壓支架的融合架構(gòu)

2.1 傳統(tǒng)液壓支架控制系統(tǒng)架構(gòu)與局限

傳統(tǒng)綜采液壓支架控制系統(tǒng)架構(gòu)涵蓋多個關(guān)鍵部分。液壓支架本體為核心支撐，支撐頂板壓力，為采煤作業(yè)撐起穩(wěn)定空間；電液控制系統(tǒng)掌控支架動作，實現(xiàn)升架、降架、移架、推移刮板輸送機等操作；泵站系統(tǒng)保障液壓油供應(yīng)與壓力穩(wěn)定；壓力、傾角等各類傳感器，實時采集支架運行狀態(tài)數(shù)據(jù)，輔助控制決策。

隨著智能化推進，傳統(tǒng)架構(gòu)短板逐漸顯現(xiàn)。協(xié)同作業(yè)能力不足，不同廠家支架因通信協(xié)議沖突難以高效聯(lián)動，在復雜地質(zhì)區(qū)需多臺支架協(xié)同支護時，常動作紊亂、相互干擾，無法構(gòu)建整體支護體系；數(shù)據(jù)處理應(yīng)用能力弱，缺乏統(tǒng)一數(shù)據(jù)管理平臺，傳感器數(shù)據(jù)分散存儲、格式雜亂，深度整合分析艱難；設(shè)備故障診斷依賴人工經(jīng)驗，突發(fā)故障排查耗時久，相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，部分礦井里液壓支架故障引發(fā)的停機時間，占總生產(chǎn)時間比例高達15%。此類問題嚴重制約了煤炭生產(chǎn)的連續(xù)性和穩(wěn)定性，亟待通過技術(shù)創(chuàng)新進行革新，傳統(tǒng)綜采液壓支架控制系統(tǒng)架構(gòu)如圖3所示。

圖3 傳統(tǒng)綜采液壓支架控制系統(tǒng)架構(gòu)

2.2 礦鴻系統(tǒng)與液壓支架控制系統(tǒng)融合優(yōu)勢

（1）從技術(shù)適配層面來看，礦鴻操作系統(tǒng)的分布式架構(gòu)兼容綜采液壓支架控制系統(tǒng)的分布式布局。綜采工作面通常數(shù)百米，分布著數(shù)十臺甚至上百臺液壓支架，傳統(tǒng)集中式控制系統(tǒng)難以滿足實時性與可靠性要求。

（2）礦鴻分布式架構(gòu)可將控制邏輯分散至各支架節(jié)點，實現(xiàn)本地快速決策與協(xié)同，以烏蘭木倫煤礦為例，引入礦鴻系統(tǒng)后，支架間協(xié)同響應(yīng)時間縮短至毫秒級，提升跟機作業(yè)效率。在軟總線技術(shù)支持下，礦鴻系統(tǒng)無縫連接不同廠家、型號的液壓支架控制器及傳感器，打破信息孤島，實現(xiàn)設(shè)備即插即用。據(jù)統(tǒng)計，國內(nèi)煤礦使用的液壓支架品牌超過20種，通信協(xié)議繁雜，礦鴻系統(tǒng)憑借軟總線的統(tǒng)一接入能力，適配成功率超過90%。

（3）國家發(fā)改委、國家能源局聯(lián)合印發(fā)的《國家能源技術(shù)革命創(chuàng)新行動計劃（2016—2023年）》中提出：2023年實現(xiàn)智能化開采，重點煤礦區(qū)基本實現(xiàn)工作面無人化。綜采液壓支架作為關(guān)鍵一環(huán)，與礦鴻深度融合可滿足安全高效生產(chǎn)需求，精準控制頂板支護，減少頂板事故；順應(yīng)少人化、無人化趨勢，工人遠程操控支架，降低井下作業(yè)強度與風險，為煤炭行業(yè)可持續(xù)發(fā)展筑牢根基。

2.3 礦鴻系統(tǒng)軟件基礎(chǔ)功能集成

以遠程控制軟件功能為例，通過開發(fā)基于礦鴻分布式軟總線的遠程控制APP，操作人員可在井上集控中心通過智能終端對井下液壓支架進行精準操控。APP界面采用直觀的3D可視化建模，實時呈現(xiàn)液壓支架的三維模型及運行狀態(tài)參數(shù)，操作人員通過觸摸操作即可向支架發(fā)送控制指令，實現(xiàn)跟機自動化操作，支架可依據(jù)采煤機位置信息自動完成升架、降架、移架等系列動作，響應(yīng)時間縮短至毫秒級，提高了采煤效率。

礦鴻系統(tǒng)視頻主機在國能神東煤炭集團有限公司保德煤礦（簡稱保德煤礦）順利通過井下工業(yè)性試驗，搭載礦鴻控制系統(tǒng)的視頻主機如圖4所示，礦鴻系統(tǒng)視頻主機的成功應(yīng)用，推動了礦鴻標準系統(tǒng)在工作面監(jiān)控中心的應(yīng)用，為礦鴻系統(tǒng)在煤礦井下的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)、邊緣計算和視頻識別等高級應(yīng)用打下良好基礎(chǔ)。

圖4 搭載礦鴻控制系統(tǒng)的視頻主機

液壓支架電控采用網(wǎng)絡(luò)型控制系統(tǒng)，搭載礦鴻操作系統(tǒng)，支持設(shè)備“一碰連”礦鴻特有功能。為煤礦帶來設(shè)備交互方式、設(shè)備連接方式、數(shù)據(jù)管理方式的3個方面的轉(zhuǎn)變，構(gòu)建了人機互聯(lián)、萬物互聯(lián)、智能互聯(lián)的示范礦井，技術(shù)人員通過“一碰連”掌握工作面實施生產(chǎn)現(xiàn)場如圖5所示。

圖5 技術(shù)人員通過“一碰連”掌握工作面實施生產(chǎn)現(xiàn)場

2.4 礦鴻系統(tǒng)的代表性研究成果分析

（1）紅柳煤礦

國能寧夏煤業(yè)有限責任公司紅柳煤礦（簡稱紅柳煤礦）基于礦鴻操作系統(tǒng)，建立了統(tǒng)一Ethernet/IP協(xié)議平臺，工作面所有系統(tǒng)采用統(tǒng)一接口和協(xié)議接入礦井5G網(wǎng)絡(luò)，礦井平臺可便捷訪問每個系統(tǒng)，解決了數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議不統(tǒng)一的問題，提升了數(shù)據(jù)傳輸可靠性，實現(xiàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理與應(yīng)用。

在便捷作業(yè)方面，紅柳煤礦借助礦鴻系統(tǒng)，井下工作人員巡檢時，華為手機終端與工作面控制器通過“一碰連”功能，實現(xiàn)手持終端與控制器互聯(lián)互通，并遠程控制。手機APP支持藍牙近感自動連接，可發(fā)現(xiàn)各類設(shè)備數(shù)據(jù)并操控，終端與控制器實時互聯(lián)及信息自主報送。

在安全生產(chǎn)效率和設(shè)備運維效率方面，紅柳煤礦構(gòu)建了協(xié)同作業(yè)+智能決策+遠程干預的智能化無人開采模式，將職工從危險采場轉(zhuǎn)移到安全監(jiān)控中心，減少了意外傷害。借助工作面裝備故障診斷及精準維護系統(tǒng)，快速精準判別綜采設(shè)備故障位置，對設(shè)備運行時間、使用壽命等進行監(jiān)測并提醒維護保養(yǎng)，具備不低于1 000個測點的監(jiān)測能力，響應(yīng)時間<10 s，保障設(shè)備安全穩(wěn)定運行。

在減員增效方面，紅柳煤礦應(yīng)用該系統(tǒng)后，工作面單班作業(yè)人員由8人減至4人，生產(chǎn)能力從210萬t/a提升至240萬t/a，回采工效成倍提高。通過實現(xiàn)全工作面自動化跟機作業(yè)常態(tài)化，井下作業(yè)人員從操作工轉(zhuǎn)變?yōu)檠惨暪?，?jié)約人工投入且提高了生產(chǎn)作業(yè)安全性。

（2）布爾臺煤礦

國能神東煤炭集團有限公司布爾臺煤礦（簡稱布爾臺煤礦）通過部署礦鴻系統(tǒng)，規(guī)范了不同設(shè)備及廠商間的數(shù)據(jù)通信協(xié)議，采煤機智能截割、液壓支架自適應(yīng)支護、刮板輸送機智能運輸、巷道監(jiān)控中心等主要系統(tǒng)，實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)連接、數(shù)據(jù)實時交互以及設(shè)備間聯(lián)動啟停，實現(xiàn)了協(xié)同作業(yè)，提高了生產(chǎn)效率。

布爾臺煤礦在液壓支架控制系統(tǒng)應(yīng)用中，移動設(shè)備靠近液壓支架控制器，通過礦鴻系統(tǒng)“一碰連”自動識別并組建加密網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)遠程控制和多架聯(lián)動，簡化操作流程、降低操作難度、減少安全隱患。

（3）烏蘭木倫煤礦

烏蘭木倫煤礦將礦鴻操作系統(tǒng)應(yīng)用于薄煤層綜采面設(shè)備，統(tǒng)一數(shù)據(jù)接口和協(xié)議標準，借助5G網(wǎng)絡(luò)，作業(yè)人員通過智能防爆手機操控設(shè)備，自動化率超過85%，采煤工作面人數(shù)從11人減至4人，工效每工每班由164 t提高到450 t，工作效率提高約2.74倍，薄煤層開采率和智能化水平顯著提升。

綜上所述，礦鴻操作系統(tǒng)從解決信息孤島、實現(xiàn)便捷作業(yè)，到提升安全與運維效率、助力減員增效，都發(fā)揮了重要作用。

2.5 礦鴻系統(tǒng)應(yīng)用存在的不足

礦鴻操作系統(tǒng)在煤炭行業(yè)的應(yīng)用中展現(xiàn)出諸多優(yōu)勢，深入剖析整體產(chǎn)業(yè)生態(tài)和實際應(yīng)用場景，仍存在部分不足之處，在一定程度上影響了礦鴻操作系統(tǒng)更廣泛、更深入的應(yīng)用與發(fā)展。

（1）技術(shù)適配角度

礦鴻操作系統(tǒng)已在部分煤礦的關(guān)鍵設(shè)備上進行了部署，但不同煤礦設(shè)備的多樣性和復雜性對適配性提出了嚴峻挑戰(zhàn)。煤炭行業(yè)設(shè)備種類繁多，包括各類采煤機、刮板輸送機、通風設(shè)備等，且不同廠家生產(chǎn)的設(shè)備在硬件架構(gòu)、通信協(xié)議等方面差異巨大。在實際應(yīng)用中，礦鴻操作系統(tǒng)難以快速、完美地適配所有設(shè)備，導致部分設(shè)備在接入系統(tǒng)時出現(xiàn)兼容性問題，影響設(shè)備間的協(xié)同工作效率。部分老舊設(shè)備由于硬件限制，無法充分發(fā)揮礦鴻操作系統(tǒng)的功能優(yōu)勢，甚至需要對設(shè)備進行大規(guī)模改造升級才能適配，增加了企業(yè)的應(yīng)用成本和時間成本。

（2）應(yīng)用生態(tài)建設(shè)方面

礦鴻操作系統(tǒng)處于發(fā)展階段，應(yīng)用數(shù)量和種類相對有限。目前，主要集中在設(shè)備控制、故障診斷等基礎(chǔ)功能應(yīng)用上，在數(shù)據(jù)分析、智能決策等高級應(yīng)用領(lǐng)域拓展不足。煤礦企業(yè)在智能化轉(zhuǎn)型過程中，需要豐富多樣的應(yīng)用以滿足不同業(yè)務(wù)場景的需求。如基于大數(shù)據(jù)的產(chǎn)量預測、設(shè)備維護計劃優(yōu)化等。因應(yīng)用生態(tài)不完善，企業(yè)難以充分利用礦鴻操作系統(tǒng)挖掘數(shù)據(jù)價值，限制了在提升企業(yè)整體運營效率方面的作用，應(yīng)用開發(fā)的難度和成本也是影響生態(tài)建設(shè)的重要因素。

礦鴻與綜采液壓支架控制系統(tǒng)融合優(yōu)化

3.1 總體架構(gòu)設(shè)計思路

基于礦鴻操作系統(tǒng)的綜采液壓支架控制系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計，旨在構(gòu)建高度集成、智能協(xié)同系統(tǒng)，滿足煤礦智能化開采需求。充分利用礦鴻操作系統(tǒng)的分布式特性，有機融合設(shè)備層、數(shù)據(jù)傳輸層、控制層和應(yīng)用層，實現(xiàn)設(shè)備間高效互聯(lián)互通和數(shù)據(jù)的實時共享。礦鴻操作系統(tǒng)的綜采液壓支架控制系統(tǒng)總體架構(gòu)設(shè)計如圖6所示。

圖6 礦鴻操作系統(tǒng)的綜采液壓支架控制系統(tǒng)總體架構(gòu)設(shè)計

（1）設(shè)備層通過統(tǒng)一的設(shè)備接入標準，將各類綜采液壓支架設(shè)備以及相關(guān)的傳感器、執(zhí)行器等接入礦鴻操作系統(tǒng)，確保設(shè)備能夠無縫融入系統(tǒng)。

（2）數(shù)據(jù)傳輸層采用礦鴻操作系統(tǒng)的軟總線技術(shù)和5G通信技術(shù)，構(gòu)建高速、穩(wěn)定的數(shù)據(jù)傳輸通道，實現(xiàn)設(shè)備數(shù)據(jù)的快速傳輸和交互。

（3）控制層基于礦鴻操作系統(tǒng)的智能控制算法，對液壓支架的運行狀態(tài)進行實時監(jiān)測和精準控制，根據(jù)采煤工藝和頂板條件的變化自動調(diào)整支架的動作。

（4）應(yīng)用層為操作人員提供友好的人機交互界面，實現(xiàn)對綜采液壓支架控制系統(tǒng)的遠程監(jiān)控、操作和管理。

3.2 各層架構(gòu)詳細設(shè)計

（1）設(shè)備層

設(shè)備層是綜采液壓支架控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)，主要包括液壓支架本體、各類傳感器和執(zhí)行器。液壓支架本體采用先進的設(shè)計理念，具備高強度、高可靠性和良好的適應(yīng)性，傳感器設(shè)備接入架構(gòu)如圖7所示。

圖7 傳感器設(shè)備接入架構(gòu)

在支架的關(guān)鍵部位安裝高精度壓力傳感器、位移傳感器、傾角傳感器等，實時采集支架的支撐壓力、位移量、傾斜角度等參數(shù)。傳感器將采集到的數(shù)據(jù)通過礦鴻操作系統(tǒng)的設(shè)備接入模塊，以標準化的格式傳輸?shù)綌?shù)據(jù)傳輸層。執(zhí)行器接收控制層發(fā)送的控制指令，驅(qū)動液壓支架完成升架、降架、移架等動作，為確保設(shè)備層穩(wěn)定運行，嚴格把關(guān)設(shè)備選型和安裝，選擇符合煤礦井下安全標準的設(shè)備，并采用可靠的安裝方式，防止設(shè)備在復雜的井下環(huán)境中出現(xiàn)故障。

（2）數(shù)據(jù)傳輸層

數(shù)據(jù)傳輸層是實現(xiàn)設(shè)備之間數(shù)據(jù)交互的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，采用礦鴻操作系統(tǒng)的軟總線技術(shù)和5G通信相結(jié)合的方式。軟總線技術(shù)作為礦鴻操作系統(tǒng)的核心技術(shù)之一，實現(xiàn)設(shè)備間自發(fā)現(xiàn)、自連接和數(shù)據(jù)快速傳輸，數(shù)據(jù)傳輸架構(gòu)如圖8所示。

圖8 數(shù)據(jù)傳輸架構(gòu)

通過軟總線各類設(shè)備在無需復雜配置的情況下，自動建立連接并進行數(shù)據(jù)交互。5G通信為數(shù)據(jù)傳輸提供了高速、低時延網(wǎng)絡(luò)支持。在煤礦井下，構(gòu)建5G通信網(wǎng)絡(luò)，將數(shù)據(jù)傳輸層各節(jié)點連接起來，確保數(shù)據(jù)實時、準確傳輸?shù)娇刂茖雍蛻?yīng)用層。

為提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?，采用多信道通信備份技術(shù)，當主信道出現(xiàn)故障時，自動切換到備用信道，保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪B續(xù)性。同時，對數(shù)據(jù)進行加密處理，防止數(shù)據(jù)在傳輸過程中被竊取或篡改，確保數(shù)據(jù)的安全性。

（3）控制層

控制層是綜采液壓支架控制系統(tǒng)的核心控制單元，基于礦鴻操作系統(tǒng)的智能控制算法，實現(xiàn)對液壓支架的精準控制，設(shè)備控制架構(gòu)如圖9所示。

圖9 設(shè)備控制架構(gòu)

控制層接收來自設(shè)備層的傳感器數(shù)據(jù)，實時分析和處理數(shù)據(jù)，根據(jù)采煤工藝和頂板條件的變化，自動生成控制指令。當頂板壓力增大時，控制層自動調(diào)整液壓支架的支撐壓力，確保頂板的穩(wěn)定；當采煤機推進時，控制層根據(jù)采煤機的位置信息，自動控制液壓支架的移架動作，實現(xiàn)跟機作業(yè)。

控制層具備故障診斷和預警功能，通過對設(shè)備運行數(shù)據(jù)的實時監(jiān)測和分析，及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備的潛在故障，并發(fā)出預警信號，提醒操作人員進行處理。為了提高控制層的響應(yīng)速度和控制精度，采用高性能的處理器和先進的控制算法，確保控制指令能夠快速、準確地發(fā)送到執(zhí)行器。

（4）應(yīng)用層

應(yīng)用層為操作人員提供了便捷的人機交互界面，實現(xiàn)對綜采液壓支架控制系統(tǒng)的遠程監(jiān)控、操作和管理。應(yīng)用層采用礦鴻操作系統(tǒng)的分布式應(yīng)用框架，開發(fā)了系列功能模塊，如設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測模塊、遠程控制模塊、數(shù)據(jù)分析模塊等，分布式應(yīng)用方案如圖10所示。

圖10 分布式應(yīng)用方案

設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測模塊實時顯示液壓支架的壓力、位移、傾角等工作狀態(tài)參數(shù)，以及設(shè)備運行狀態(tài)、故障信息等。操作人員實時了解設(shè)備的運行情況，及時發(fā)現(xiàn)問題并進行處理。遠程控制模塊允許操作人員通過平板電腦、手機等智能終端，遠程操作液壓支架，如升架、降架、移架等。

數(shù)據(jù)分析模塊對采集到的大量設(shè)備運行數(shù)據(jù)進行分析和挖掘，為操作人員提供決策支持，如優(yōu)化采煤工藝、調(diào)整設(shè)備運行參數(shù)等。為了提高應(yīng)用層的易用性和穩(wěn)定性，采用簡潔明了的界面設(shè)計和可靠的軟件架構(gòu)，確保操作人員能夠快速上手并穩(wěn)定使用。

結(jié) 語

探討礦鴻操作系統(tǒng)與綜采液壓支架控制系統(tǒng)的融合架構(gòu)，提出了涵蓋設(shè)備層、數(shù)據(jù)傳輸層、控制層和應(yīng)用層的優(yōu)化方案的總體架構(gòu)。從技術(shù)適配層面、行業(yè)需求角度，以紅柳煤礦、布爾臺煤礦為例，論述了礦鴻系統(tǒng)的代表性研究成果，由于煤礦地質(zhì)條件、開采工藝等存在較大差異，研究在樣本數(shù)量上存在一定局限性，有限樣本難以全面涵蓋所有可能情況。未來研究將進一步擴大樣本范圍，深入研究不同地質(zhì)條件、開采工藝下的礦鴻系統(tǒng)應(yīng)用情況，以提高研究結(jié)果的普適性。

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7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(shù)交流陣地，也是行業(yè)最大最權(quán)威的期刊集群。

《智能礦山》

Journal of Intelligent Mine

月刊CN 10-1709/TN，ISSN 2096-9139，聚焦礦山智能化領(lǐng)域產(chǎn)學研用新進展的綜合性技術(shù)刊物。

主編：王國法院士

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