Atlas Copco
ABB
AutoMine
OptiMine
MineLan
Caterpillar Minegem
提高了企业的核心竞争能力，由单一的设备供应商向技术解决方案提供商转变
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二、国内外技术现状及趋势
2、国内研究现状
国家 科研 计划
地下无人采矿设 备高精度定位技 术和无人操纵铲 运机的模型
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（一）、井下电子地图构建技术研究
巷道中线 路面中线
铲运机
激光扫描器
激光扫描平面 通风管路 电气开关柜
某井下巷道横断面图
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实验室走廊环境二维电子地图
（一）、井下电子地图构建技术研究
实现了电子地图的缩小、放大、漫游； 采矿设备的实时位置在电子地图上的标识； 实时坐标数据的显示； 设备的轨迹路线跟踪功能； 实现图层动态添加修改删除等功能；
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二、国内外技术现状及趋势
具体目标： 1）开发具有自主知识产权的地下无轨设备的定位技术
2）掌握井下电子地图的构建方法
3）地下智能铲运机的设计理论和方法
4）开发智能铲运机的自主导航技术
5）智能化铲运机总体集成技术及设备铲、装、运各工况的全过 程动态模拟技术
6）可为今后建立工业应用集成系统提供技术支撑。
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（二）、地下采矿设备自主定位及导航技术研究
无线电定位：基于ZigBee网络的无线定位系统
在巷道两侧墙壁上安装ZigBee 路由节点，每个路由节点间隔5 秒向其子节点进行一次广播通 信。目标收到父节点的广播通 信后，首先确认发射源，并读 取器信号强度RSSI值来确认发 射源与自己的位置，最终将自 己的位置信息发送至最近的的 ZigBee节点，由该节点将目标 位置传送给铲运机车载单元。
• 国外：从20世纪70年代开始，先进技术
国 和高端军事技术开发智能采和装备矿技 外 术，实现了地下采矿设备向远距离遥控
发展，甚至无人操纵实现全过程自主控 制。
• 我国：无轨采矿装备的研制主要集中在
国 机械化、大型化、系列化的研究开发和 内 完善等方面，设备自动化、智能化的研
究刚刚起步,与发达国家相比，技术水平 差距非常大。
产、学、研、用相结合
矿山企业
• 铜陵有色 • 梅山铁矿 • 山东黄金
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九、前期研发基础
2006年,北京矿冶研究总院和北京科技大学共同承担了国家高 技术研究发展计划（863计划）课题“地下无人采矿设备高精度 定位技术和智能化无人操纵铲运机的模型技术研究” 总体目标
自主研究地下无人采矿设备的精确定位和导航技术，研究地 下智能化铲运机的自主控制技术和智能化实现方法；初步建立我 国智能采矿技术和装备的开发体系和技术平台，获得智能化采矿 的关键技术和方法，为今后实现我国地下矿山智能提供技术支撑 。
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六、技术路线
总体设计
子总系体统设建计模
子各系系统统建动模态 各系仿统真动
态仿真
样模机型和试系验统 样研机制和系
统研制
设计完善
模型试验
工设业计试完善验
工业试验
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七、进度计划
2011 2012
✓ 完成项目技术方案设计与论证，确定所有课题的技术实施方案； ✓ 完成关键理论的研究，攻克理论上的难点，奠定项目的理论基础
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九、前期研发基础
具体目标： 1）开发具有自主知识产权的地下无轨设备的定位技术
2）掌握井下电子地图的构建方法
3）地下智能铲运机的设计理论和方法
4）开发智能铲运机的自主导航技术
5）智能化铲运机总体集成技术及设备铲、装、运各工况的全过 程动态模拟技术
6）可为今后建立工业应用集成系统提供技术支撑。
（二）、地下采矿设备自主定位及导航技术研究
横向位置： 铲运机的定位中心点离巷道壁的相对距离（铲运机的定位
中心点定义为铲运机后桥中心连线的中点）。 巷道壁为坑坑洼洼，凹凸不平，相对于巷道壁的距离测量 必须采用激光扫描系统对巷道壁平面扫描的方式后进行拟 合确定。
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（二）、地下采矿设备自主定位及导航技术研究
； ✓ 展开相关技术原理的研究；
✓ 完成各大系统与装备的详细设计和结构单元设计； ✓ 完成相关装备的核心部件和结构单元的研发与测试； ✓ 完成信息采集与无线通讯系统和定位与导航系统主体装置的研发； ✓ 实现软件功能模块的划分与核心算法的设计；
2013
2014
20
✓ 完成设备定位与智能导航系统的研制工作； ✓ 完成地下泛在信息采集和无线通讯主体装置的研发； ✓ 进行各类装备的样机设计，完成核心部件的制造和调试； ✓ 全面进行软件系统的开发与调试；
平台 • 智能采矿设计与生产管理软件系统
• 对矿山生产对象（矿石资源、人与装备）和生产过程进行实
手段 时、动态、智能监测、控制与管理
目标 • 实现矿山安全、高效、清洁生产和经济效益最大化
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四、总体目标和总体技术方案
主体采矿装备
➢ 凿岩台车 ➢ 潜孔钻机 ➢ 地下铲运机 ➢ 地下汽车 ➢ 地下装药车
二、国内外技术现状及趋势
3、国内存在的问题 1 我国采矿装备总体水平落后，信息化、智能化及自动化水平低 2 缺乏智能开采技术与装备的系统性研究 3 缺少适合地下智能开采的无线网络通讯平台 4 缺少地下矿山高度集成的智能调度、管理系统和相应软件
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二、国内外技术现状及趋势
四、总体目标和总体技术方案
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五、预期成果
五大核心装备
智能中深孔全液压凿岩台车 地下高气压智能潜孔钻机 地下智能铲运机 地下智能矿用汽车 地下金属矿智能装药车
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五、预期成果
五大系统 泛在信息采集传输控制系统 井下无线通讯系统 智能爆破系统 智能控制与调度系统 精确定位与智能导航系统
✓ 全面完成信息采集与无线通讯和定位与导航系统的研制与测试； ✓ 完成相关装备的样机制造，进行整机的集成测试与改进； ✓ 完成各类软件系统的研发，并进行应用测试； ✓ 全面展开智能化开采软硬件系统的集成与测试；
✓ 全面进行工业试验，在多个矿山进行系统验证； ✓ 全面测试和改进完善，并初步建成我国能开采技术创新基地； ✓ 总结整理项目相关资料，撰写结题报告准备项目评审验收。
大型地下铲运设 备的研制
在某些方面已经取得一定进展
关键配套采矿设 备的研制
…
企业 开发 的技 术与 装备
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软件
Dimine 3Dmine Geos3D 蓝光 龙软 …
装备
T150潜孔钻机 CSY50凿岩台车 CY2/3铲运机 DQ20井下汽车 …
通讯
KT25小灵通 中兴PHS 泄露通讯 WI-FI无线通讯 …
生产 效率
劳动 生产率
设备 利用率
改善 环境
二、国内外技术现状及趋势
1、国外研究现状
国家 战略 计划
芬兰智能矿山技
术研究计划(IM)
加拿大采矿自动
、
化项目五年计划
实施研发技术计 （MAP）
划（IMI）
提高了国家在矿业领域的竞争能力
瑞典 “Grountecknik 2000”战略计划
企业 策略
Sandvik
• 胡锦涛总书记强调：“当今世界，各国都在积极追求绿色 、智能、可持续的发展。智能发展就是要推进信息化和工 业化融合，使人依靠机器生产产品变成机器围绕人生产产 品成为可能。”
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一、研究的意义
• 2010年10月10日，国务院发布《关于加快培育和发展战 略性新兴产业的决定》,明确了要加大培育资源能源环境和 高端装备制造产业等七大战略新兴产业,并将智能装备制造 列为了高端装备制造产业的重点方向。 《决定》的出台对 加快推进我国智能装备的开发和产业化带来了前所未有的 发展机遇。
关键核心技术
➢ 泛在信息系统 ➢ 井下无线通讯 ➢ 精确定位与导航 ➢ 智能采矿爆破 ➢ 智能调度与控制
初步建立我国地下金属矿智能开采技术体系
促进我国采矿技 术向智能化方向 发展，增强我国 矿业行业的核心 竞争能力
推进产学研相结 合，形成我国地 下金属矿智能开 采技术创新团队 和创新基地
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纵向位置：
激光扫描测量系统定位、航迹推算、无线电定位等组合定 位方式来实现铲运机的高精度定位
在巷道内每间隔一定距离设置一个节点（大于45度的转弯 角也设置为节点），节点与节点之间的定位主要依靠无线 电定位、装载于铲运机的里程计及车载惯性导航单位进行 信息融合计算得到，在每个节点对航迹推测的定位结果进 行修正。
八、可行性分析
矿业发展趋势
2
3 技术可行
符合产业政策 1
总体 目标
4 研究基础扎实
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风险小 6
5 支撑条件好
九、前期研发基础
团队构成
科研院所
• 北京矿冶研究总 院（牵头单位）
• 长沙矿山研究院
团队构成
大专院校
• 北京科技大学 • 中南大学 • 东北大学
装备制造企业
• 湖南有色重机 • 合肥工大高科 • 北京华诺维
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一、研究的意义
1、研究成果可使矿山数字化、智能化、无人化开采成为可能
2、提高我国矿山企业和装备制造业的核心竞争力，带动相关产业发展