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卓越女性 | 记中国煤科天玛智控魏文艳副研究员：智能化开采非凡“她力量”

时间：2023-10-09 来源：浏览：

卓越女性 | 记中国煤科天玛智控魏文艳副研究员：智能化开采非凡“她力量”

原创魏文艳智能矿山杂志

智能矿山杂志

微信号 gh_39c2785a9572

功能介绍聚焦矿山智能化领域产学研用新进展的综合性技术刊物。宣传国家智能矿山建设方针政策，报道智能矿山前沿科技成果，交流智能矿山建设经验，推广智能矿山先进技术与装备，培养智能矿山科技人才。

收录于合集 #卓越女性 1个

魏文艳

副研究员，北京天玛智控科技股份有限公司应用技术部主任工程师、无人化开采创新团队主要成员

获得中国煤炭机械工业协会优秀工程师、2022年度煤矿智能化卓越女性、2021年全国第十届“书香三八”采写人物、中国煤炭科工集团“三八红旗手”等荣誉称号。

主要从事综采工作面智能化开采技术及应用研发工作，先后主持/参与科研项目15项，研发出国内首套全部自主知识产权的SAC电液控制系统，攻克了可视化远程干预综采智能化关键技术，实现了工作面连续推进技术落地等。研发的“综采工作面全工作面跟机自动化技术”“薄煤层自动化多组推溜控制方法”“沿空留巷支护自动控制技术”等技术为综采自动化、智能化作出了重要贡献，为煤矿安全高效生产、减人增效提供了有力的技术保障。

相关成果获国家级、省部级奖9项，其中获国家科学进步二等奖1项、中国职业安全健康协会科学技术奖一等奖1项、中国煤炭科学技术奖特等奖1项；获国家授权发明专利14项、软件著作权9项，发表学术论文6篇。

文章来源： 《智能矿山》2023年第9期“卓越女性”专栏

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“一定将井下工人从危险、恶劣的开采环境解放到安全、舒适的工作环境”，秉持着这个理想信念，2007年从西北工业大学硕士研究生毕业后，魏文艳入职北京天玛智控科技股份有限公司（简称天玛智控），十六年如一日，始终坚持以“无人化开采”为使命，致力于综采自动化及智能化技术研究工作。

魏文艳作为核心研发成员开创性地研发出国内第一套拥有全部自有知识产权的SAC电液控制系统；完成“有人巡视，跟机自动化”综采智能化1.0技术落地；突破“全工作面跟机、自动找直”“复杂开采环境自适应开采”“超长工作面智能化高效开采技术”等一系列综采智能化关键技术。相关研究成果对我国综采控制技术从机械化、自动化、智能化开采的关键技术突破具有重要推动作用，魏文艳以实际行动，用个人的勤劳和智慧助力煤炭行业安全高质量发展。

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“引进、消化、吸收” 研发出我国首套电液控制系统

自20世纪90年代，国能神东煤炭集团有限责任公司及辽宁铁法能源有限责任公司开始引进国外成套装备，进口液压支架配套进口电液控制系统；2000年，兖矿能源集团股份有限公司兴隆庄煤矿首次在国产液压支架上使用进口电液控制系统。20年前，液压支架电液控制技术完全掌握在德国、美国的企业手中。技术和产品完全依赖国外，但国外厂商对我国购买的产品仅设置了一些标准功能，软件修改速度慢、可调试性差，不能满足薄煤层、中厚煤层、大采高及放顶煤等不同采煤工艺工作面的应用需求，且价格昂贵，不利于煤矿用户的减员提效，不利于采煤工艺的技术进步和科技创新，不利于煤炭行业向着无人化智能开采的方向发展。因此，打破国外技术垄断，推动自主创新就成为了以天玛智控为代表的的国内企业的任务目标。

魏文艳作为天玛智控无人化开采创新团队关键技术的主要研发人员，2008年率先参与研制出国内首套具有自主知识产权的SAC型液压支架电液控制系统（图1）和国内首套电液控制器（图2），成功应用在国家能源集团宁夏煤业有限责任公司石沟驿煤矿，并通过中国煤炭工业协会鉴定，技术成果属于“国内首次研制成功具有完全自主知识产权的SAC型支架电液控制系统，填补了国内空白，整体达到国际先进水平，部分达到国际领先水平”，荣获中国煤炭工业科学技术奖一等奖。SAC型液压支架电液控制系统引领了国产液压支架电液控制系统的技术进步并加快了应用普及，助推实现我国采煤工作面液压支架成套系统的自主可控。

图1 SAC型液压支架电液控制系统结构

图2　国内首套电液控制器——人机界面+控制器

SAC型支架电液控制系统包括电控系统和液压系统2个部分。采用电子技术、计算机控制技术和液压技术等先进技术，是集系统控制和系统监测为一体的新型支架控制系统；可以完成综采工作面液压支架的自动控制、生产系统监测、生产信息显示、地面调度中心和井下工作面的生产信息实时共享等功能；整套系统可以应用于薄煤层、中厚煤层一次采全高和放顶煤等各种综采工作面。针对井下工作面电气环境复杂、干扰大的情况，魏文艳及其团队提出电控系统可靠性研究，包括高可靠性、抗电磁干扰技术研究和电子控制系统的容错技术及故障自诊断技术研究。

在具有自主知识产权的国产化系统的推动下，我国液压支架电液控制系统应用率从2008年的5%提升到目前的30%，实现了我国煤矿综采从机械化开采到自动化开采模式的转型升级；自主知识产权的国产化电控系统的横空出世，也迫使进口的单套电控系统价格下降幅度达50%；我国从综采自动化技术单纯的使用者转化为设计研发的参与者，为我国自动化开采技术独立研发和应用提供了有力的技术支持与支撑。

截至目前，SAC型电液控制系统总体销售800余套，市场占有率高达40%，为我国煤炭行业及用户及带来了巨大的经济效益和社会效益。

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带队攻克“有人巡视、全工作面跟机” 智能开采关键技术难题

数年磨剑，苦心钻研。2014年，魏文艳在电液控制系统应用基础上带领团队成功研发出全工作面跟机自动化技术，攻克了“有人巡视，自动跟机”智能化开采1.0技术关键难题，解决了工作面三角煤自动化开采技术难题，实现了综采全工作面自动化开采。相关成果“一种基于关键点和跟机阶段的工作面端头三角煤区域工作面液压支架自动控制方法”（图3）获国家授权发明专利（排名第一，专利号CN201510020533.0）。2014年，全工作面跟机自动化技术成功在陕西陕煤黄陵矿业有限公司一号煤矿1001工作面得到常态化应用，实现了“有人巡视，自动跟机”地面监控中心远程开采模式，至此我国综采技术从自动化迈入智能化开采时代。

图3　工作面端头三角煤区域液压支架自动控制方法

魏文艳带领团队开展综采工作面综合自动化控制技术研究，在综采工作面各个设备实现单机自动化的基础上，进行自动化系统集成，研发出一套实现液压支架电液控制跟机自动化、综采设备智能自动化、设备运行状态监测和环境监测的神经网络、数据集成、视频、音频、通信于一体的综采工作面自动化系统，确保工作面各设备协调、连续、高效、安全运行，实现了井下工作面生产的集中自动化监测、控制和地面调度中心的集中管理，以及生产管理的信息化，最终实现了采煤智能化、生产自动化、管理信息化、工作面数字化、操作少人化甚至无人化。近年来，相关成果被广泛推广应用于我国煤矿综采工作面，为自动化技术进步、项目示范及推广应用起到了关键性引领作用。

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远赴澳联邦调研LASC找直技术解决工作面连续推进关键难题

由于工作面采煤机、刮板输送机、液压支架无法精确定位，在工作面自动推移过程中易造成刮板输送机弯曲，影响工作面整体推进，并容易导致设备损坏。要解决这一难题，首先，提高行程传感器的精度，减少误差；其次，深入研究工作面直线度找直方法；最后，结合现场工艺，开发相关装置及软件实现功能。

2019年，魏文艳远赴澳洲，对澳联邦相关LASC技术进行调研，并深入澳大利亚橡树溪北矿对相关技术实际情况进行实地考察，经过系统研究，详细论证，精准定位，对LASC找直技术有了充分认知，为集团公司引入相关找直技术，破解智能化综采工作面连续推进的关键难题打下了坚实基础。在采煤机割煤过程中，LASC系统通过和采煤机数据通信获得采煤机里程计数器，利用系统高精度陀螺仪测量出采煤机在三维坐标的方向角度，实现采煤机三维空间精确定位，从而检测出采煤机运行轨迹。将惯性导航应用于采煤机定位，不仅可以提升采煤机自身的位姿感知能力，还可以为采煤机截割、工作面调直、工作面水平控制等其他工艺提供重要信息。

LASC长壁自动化技术通过采用高精度光纤陀螺仪和定制的定位导航算法，获得3项主要成果：采煤机三维精确定位（误差±10cm）、工作面找直（误差±50cm）和工作面水平控制。能够实现2.7km范围内的定位误差控制在30cm以内，用于综采工作面的水平控制和连续采煤机自动制导。

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始终奋战在综采技术研发应用一线

科学研究无止境，从事应用研究更要不懈努力。综采工作面采场是个动态的开采过程，如何在不同环境的采场实现智能化乃至无人化开采目标，是智能化开采进一步研究亟需解决的实际问题。研发大倾角、超大采高煤层、片帮严重及顶煤破碎、三软煤层等种种复杂地质条件的自动化开采技术成为迫切需要。为了解第一手资料，魏文艳跑遍全国各大煤业集团主要矿区的各种工作面，从西北边陲的宁夏煤业到煤炭腹地的山东能源集团，再到陕北大地的陕煤集团、神东煤炭集团等，她的足迹遍及全国各地，她的身影也出现了在各地矿井。

她带领团队分析“三软”工作面特性，解构支架跟机自动移架动作全过程，实现了在“三软”煤层工作面常态化应用支架自动跟机功能，以及在巷道监控中心和地面调度中心对井下设备的“一键”启停控制和远程干预操控功能。特别是针对云贵川地区大倾角工作面，研究应用液压支架防倒油缸、刮板输送机防滑油缸、自动档杆的跟机联动等技术，实现了跟机常态化应用。并在攀枝花煤业（集团）有限责任公司大宝顶煤矿实现了大倾角工作面跟机自动化技术的成功应用，跟机移架率超过90%，单班生产作业人员由原来的17人减少至11人，工作面仅有3人跟机巡视，减员35%。针对工作面顶底板开采条件差、工作面存在上窜下滑等问题所导致的跟机移架工程质量低等问题，研究开发液压支架姿态监测与普适型跟机自动化控制技术（图4），设计多步距移架、动态调平衡技术、多次循环抬底调控等，提升跟机普适性底软条件下自动移架平均时间达8s左右，较常规工艺效率提升了20%。

图4　普适型跟机自动化控制技术架构

一分耕耘，一分收获，魏文艳及其团队研发的智能化开采技术在全国各地煤矿得到广泛推广应用。2019年，在山东能源集团赵楼煤矿实现了片帮及顶煤严重破碎条件下的自动化开采，其全工作面跟机率平均达到90%以上，自动化水平处于行业前列；2020年初，在国能宁夏煤业枣泉煤矿实现了平均倾角13°以上的倾斜工作面自动化开采，跟机率达到90%以上；2020年底，在国能宁夏煤业梅花井煤矿，平均倾角23度的倾斜工作面实现了自动化开采（图5），平均跟机率达到70%，实现了大倾角工作面自动化开采的技术突破；2021年，在陕煤集团张家峁煤矿极薄煤层智能化项目、神东煤炭集团哈拉沟煤矿5.5m纯水项目、兖矿集团金鸡滩煤矿8.2m大采高项目（图6）及7m超大采高综采放顶煤智能化项目实现常态化应用。天玛智控智能化项目遍地开花，为示范项目“成片、成群”的应用提供了坚实的技术支持与保障。

图5　国能宁夏煤业梅花井煤矿倾斜工作面自动化开采

图6　兖矿集团金鸡滩煤矿8.2 m大采高智能化开采

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律己育人为企业发展提供技术人才保障

魏文艳是实力派、实干家，作风硬朗、勇于担当、冲锋在前，始终奋战在一线研发的路上。面对公司软件开发力量严重缺乏的困境，她积极引进新生力量，重团队建设、强人才培养，每周组织技术沙龙、经验分享，并引导大家扎根技术，带头常驻现场，锤炼技术能力，提升业务水平，引导培养出一批能力突出的技术骨干，为重点自动化项目应用和示范工作面成功实施提供了坚实的技术人才保障。魏文艳长期奋战在煤矿智能化开采的最一线，她以“智能化无人开采”为使命，秉承科学研究无止境的理念，始终致力于智能开采技术研究，深入矿井调研，研究问题，提出方案，解决了一个又一个智能化开采技术难题，树立了一个又一个智能化开采标杆。她是千万煤科人的一个缩影，也是煤科人不懈奋斗的精神体现，用实际行动诠释了中国科技工作者的艰苦奋斗精神和勇于创新精神。

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