“葛世榮院士學術思想”專題_中國煤炭行業知識服務平臺

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主辦單位：煤炭科學研究總院有限公司、中國煤炭學會學術期刊工作委員會

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“葛世榮院士學術思想”專題

來源：

葛世榮，男，1963年4月出生，浙江天臺人，博士，教授，博士生導師，國家973計劃項目首席科學家，國家杰出青年科學基金獲得者。1983年7月畢業于黑龍江礦業學院，1989年獲得中國礦業大學工學博士學位。1994年10月起任中國礦業大學校長助理，1997年3月起任中國礦業大學副校長，2007年8月起任中國礦業大學校長,2017年4月起任中國礦業大學校長、黨委副書記，2018年10月起任中國礦業大學(北京)校長、黨委副書記。兼任中國煤炭學會副理事長，受聘為教育部第七屆科技委學部委員、世界摩擦學理事會副主席、清華大學摩擦學國家重點實驗室、中國科學院固體潤滑國家重點實驗室學術委員會副主任等。榮獲“中國青年科技獎”、“國家有突出貢獻的中青年技術專家”、“全國優秀科技工作者”、“何梁何利基金科技進步獎”、“世界能源論壇技術創新獎”、“孫越崎能源科技大獎”等榮譽稱號。2012年當選為俄羅斯工程院外籍院士。2021年當選為中國工程院院士。

研究方向：礦山智能裝備與摩擦學理論

主要成果：致力于煤礦井下無人化采掘裝備、礦山機械可靠性、摩擦學理論等領域的科學技術研究，主持了我國《煤礦安全規程》提升運輸條款修訂，領銜制定了煤礦機器人重點研發目錄，取得了多項創新性科技成果，獲得國家技術發明二等獎2項、國家科技進步二等獎1項(均排名第一)和三等獎1項，發表學術論文240多篇，授權發明專利70余件，出版《采礦運輸技術與裝備》、《卓越采礦工程師》、《摩擦學的分形》等著作4部，培養博、碩士研究生100余名。

2021年當選為中國工程院院士。

行業視野: 院士
類別; 235個
關鍵詞; 105位
專家; 57篇
論文; 73114IP
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煤礦機器人技術新進展及新方向

作者(Author)：葛世榮, 胡而已, 李允旺

摘要：煤礦智能化是煤炭工業高質量發展的必經之路，煤礦機器人研發應用推動煤礦智能化邁向高水平，同時智能化的全面建設和發展又給機器人的大面積推廣應用提供了廣闊的工業應用場景。本文研究提出了完整的煤礦機器人技術體系框架，精確定義了煤礦機器人的技術底座和產品外沿，廣義煤礦機器人包括單體機器人、機器人化裝備、機器人集群和無人化系統等?？茖W闡明了煤礦機器人研發的共性關鍵技術支撐，提出了通過與5G、工業互聯網、大數據、人工智能、數字孿生等新技術交叉融合，大幅提升煤礦機器人的自主化和智能化應用水平，通過建立科學完備的煤礦機器人行業標準規范體系，實現各類機器人的定制化研發和標準化生產。具體分析了煤礦機器人的防爆設計、機械系統創新、動力驅動、智能傳感、定位導航、井下通信等共性關鍵技術研究進展，綜述了當前我國各類煤礦機器人的研發應用現狀。提出了未來煤礦機器人研發的新方向：研發變胞機器人，通過機構創新，提高井下地形適應能力；推廣機器人化采掘系統，提升采礦裝備的整體智能化水平和開采作業效率；發展人機環共融機器人，提高煤礦機器人自主化和協作水平；加快全礦井機器人系統數字孿生，提高煤礦機器人常態化運行水平。

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煤炭學報

2023年第01期

1414

2327
數字孿生-應對智能化綜采工作面技術挑戰

作者(Author)：葛世榮, 王世博, 管增倫, 王雪松, 安文龍, 呂淵博, 陳書航

摘要：基于智能化綜采工作面目標任務-自主完成綜采工作面可靠割煤、保持工作面幾何關系、頂板可靠支護，提出了綜采工作面智能控制關鍵技術，包括采煤機定位技術、工作面可視化技術、液壓支架電液控制技術（裝置）、工作面通信技術、綜采裝備協同控制技術、采煤機自動調高技術、工作面自動調直技術和工作面圍巖支護控制技術（其中前3種技術屬于智能化綜采工作面的感知與執行層，工作面通信技術是智能化綜采工作面的傳輸層，后4種技術屬于智能化綜采工作面的決策層）。指出智能化綜采工作面面臨的挑戰為決策層的自主決策能力不能適應復雜多變的工況、感知與執行層不能支撐決策層的信息需求和決策指令的可靠執行。針對上述挑戰問題，采用基于仿真的數字孿生建模方法，提出了綜采工作面數字孿生系統架構。綜采工作面數字孿生系統虛擬實體包括機理模型和行為模型，利用綜采裝備機理模型可獲得綜采裝備物理系統的不可測數據，行為模型可為綜采工作面智能控制系統提供反映物理裝備運行狀態的全息信息，解決決策層數據信息匱乏問題；綜采裝備機理模型與其控制系統組合的離線運行模式形成綜采工作面硬件在環仿真系統，為基于工藝規則的智能控制算法提供測試平臺；綜采裝備機理模型、行為模型與其控制系統組合的離線運行模式形成綜采工作面計算實驗系統，為綜采工作面智能控制系統真正的自主決策復雜算法開發提供測試平臺。

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工礦自動化

2022年第07期

541

965
平行掘進:基于ACP理論的掘-支-錨智能控制理論與關鍵技術

作者(Author)：楊健健, 葛世榮, 王飛躍, 羅文杰, 張雨晨, 胡興濤, 朱濤, 吳淼

摘要：雖然智能掘進技術已取得了一些進步，提出了護盾式、掘錨式等掘-支-錨多裝備的樣機設計，但從設備適用性及裝備配套性角度，仍存在個體裝備設計不嚴謹、樣機改型成本高、裝備控制不精準、巷道場景多樣不適應、群體設備難一致協同等諸多問題。造成上述問題的首要原因是缺少煤礦特殊生產環境下群體設備聯動協同控制的基礎理論研究，主要表現為對智能掘進所需的設備模型、場景實驗、數據驅動等基礎理論缺少研究。針對掘進復雜系統難以建模與實驗不足等問題，提出了平行掘進系統的研究思想，試圖用一種適合復雜系統的計算理論與方法解決智能化掘進現存問題，主要利用大型計算模型、預測并誘發引導復雜系統現象，通過整合人工社會、計算實驗和平行系統等方法，形成新的計算研究體系。以智能掘進復雜系統為研究對象，重點考慮掘-支-錨系統的整體控制理論與方法，結合智能化掘進相關研究基礎和方法，融入當前國內外復雜系統研究的最新科研進展，基于平行控制基礎理論及ACP(Artificial,Computing,Parallel)方法框架，運用代理控制理念及自適應動態規劃多智能體研究方法，開展智能掘進復雜系統的掘-支-錨平行控制基礎理論與方法研究。針對巷道復雜環境下的群體設備離散控制現狀，運用整體系統論的方法，完成掘進系統的掘進、支護、鉆錨群體設備代理模型的構建，根據多場景下復雜系統的計算實驗克服掘進巷道環境復雜、惡劣的工程驗證難題，最終實現智能掘進平行控制方法的理論創新與方法驗證。

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煤炭學報

2021年第07期

1355

1080
采煤機自主導航截割原理及關鍵技術

作者(Author)：葛世榮, 郝雪弟, 田凱, 高傳, 勒立坤

摘要：深部煤層構造較為復雜，實現采煤機無人駕駛開采更加困難。在總結采煤機結構和截割調控技術演變歷程基礎上，提出了采煤機截割調控技術在經歷了人工目測截割、機載探測截割、示教記憶截割三個發展階段后，已經進入到自主導航截的第四階段,并提出了適用于深部煤層采煤機自動駕駛的導航截割理論與技術框架，包括導航地圖、位姿感知、路徑規劃、姿態控制4項技術內涵，和精細化煤層截割定位地圖、精準化煤層截割導航地圖、動態化煤層截割導控地圖、采煤機融合定位方法、定位精度提升、智采機組全位姿參數矩陣建立、物理-虛擬模型驅動與交互、無人駕駛防沖撞路徑規劃、截割作業智能調高調直九項關鍵技術。系統闡述了采煤機自主導航截割技術相關核心技術基本原理：首先，構建煤層智能化開采導航地圖，從精細化煤層截割定位、精準化煤層截割導航和動態化煤層截割導控3個關鍵步驟實現地圖構建及更新；其次，通過融合定位和定位精度提升方法，完成了采煤機位姿精確感知；再次，創建智采機組全位姿參數矩陣，并結合物理-虛擬模型驅動與交互技術構建出導航截割數字孿生系統；最后，基于實時綜采裝備位姿狀態和煤層導航地圖信息，實現了無人駕駛防干涉防沖撞路徑規劃、截割滾筒自適應調高控制以及行走路徑自動調直控制。從而實現了深部煤層采煤機智能導航截割控制，為智采工作面實現無人作業提供了新的理論技術支撐。

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煤炭學報

2021年第03期

相關視頻

2934

9065
采煤機技術發展歷程（十）——制造商變遷

作者(Author)：葛世榮

摘要：煤炭開采業的發展加速了歐洲的第一次工業革命，而這次工業革命也催生了一批采煤機制造商，為歐洲煤炭產量快速增長提供了關鍵設備。20世紀50年代之前，全球絕大部分采煤機制造商分布在歐洲國家和美國，亞洲僅有日本小松公司涉足采礦設備，而在我國只有1933年設立的雞寧機械制作所（雞西煤礦機械廠前身）。新中國成立之后，我國在東北、華北和西北建立了一批采煤機及相關裝備制造廠，使我國采煤機制造能力從無到有、從弱到強。進入20世紀90年代，由于國外煤礦煤炭開采量下降以及煤礦井型增大，采煤機需求量逐漸萎縮，迫使采煤機制造商走上了并購重組之路，目前的全球五大采煤機制造集團是美國卡特彼勒、日本小松、德國艾柯夫、瑞典山特維克、波蘭法姆爾。近10年來，我國采煤機制造企業加快了重組步伐，目前采煤機制造能力聚集到七大煤機集團，它們是中煤裝備公司、天地科技公司、太重煤機公司、西安重裝集團、鄭煤機集團、山能重裝集團、晉能裝備集團?？v觀采煤機150多年的發展歷程，高截割性、高可靠性、高智能性一直是采煤機技術創新的核心出發點，采煤機產能與其機能、智能緊密相關，機器人化將是未來采煤機的重要創新方向。

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中國煤炭

2021年第03期

884

17419
煤礦機器人研發進展與趨勢分析

作者(Author)：胡而已, 葛世榮

摘要：介紹了煤礦機器人技術的基礎研究概況，從文獻檢索分析來看，煤礦機器人已成為現代煤機裝備領域的研究熱點，2020年國家科學技術部和國家自然科學基金委分別設立專項支持技術攻關和裝備研發，社會各界通力合作打造形式多樣的煤礦機器人人才培養和研發創新平臺，在世界上最先提出并構建了首個完整的煤礦機器人技術體系，規劃了5大類38種煤礦機器人的重點研發方向。綜述了當前我國各類煤礦機器人研發的最新進展，目前煤礦盾構機器人、掘進工作面機器人群、采煤工作面機器人群、選矸機器人、工作面巡檢機器人、礦井救援機器人等19種煤礦機器人已在現場實現了不同程度的應用；另外，臨時支護機器人、充填支護機器人、水倉清理機器人、井下無人駕駛運輸車等13種煤礦機器人已有企業正在研發；但仍有6種機器人研發難度較大，目前進展相對緩慢。未來需要繼續加強基礎科學研究，突破關鍵核心技術，加快工程實踐應用，逐步形成個性化、智慧化、共融化、重載化、標準化的煤礦機器人發展格局。

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智能礦山

2021年第01期

905

1356
重型煤炭運輸車分布式混合動力系統設計及控制策略

作者(Author)：鮑久圣, 鄒學耀, 陳超, 葛世榮, 趙亮, 馬馳, 陰妍

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煤炭學報

2021年第02期

相關視頻

1367

964
采煤機技術發展歷程（九）——環境感知技術

作者(Author)：葛世榮

摘要：采煤機實現自動化或智能化運行，必須能夠準確獲取作業位置、周圍環境、煤層狀態等信息.重點介紹了采煤機運行過程中的空間障礙、瓦斯濃度、行走位置、軌跡直線度等感知技術發展。在采煤機空間避障和防撞保護方面，基于毫米波雷達、激光雷達、圖像識別的機器視覺感知技術具有優勢,但目前在采煤機上尚未成熟應用,亟需深入研究.在機載瓦斯監測方面,差分吸收激光雷達探測技術和可調諧二極管激光吸收光譜探測技術是具有應用前景的瓦斯探測技術，目前尚少相關研究報道。在采煤機行進軌跡定位和直線度檢測方面，基于捷聯慣導的多傳感器定位技術成為研究和應用熱點，國內技術已漸進成熟和實用化。此外，基于激光雷達的SLAM 機器視覺技術值得關注，可以把空間建模、避障防撞、行走定位、軌跡跟蹤、姿態監測等多項任務融為一體，為構建采煤機數字孿生運行模型奠定感知技術基礎。

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中國煤炭

2021年第02期

817

4422

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