煤矿辅助运输系统轨道综合检测车的研发及应用科技项目申请书.docx
《煤矿辅助运输系统轨道综合检测车的研发及应用科技项目申请书.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《煤矿辅助运输系统轨道综合检测车的研发及应用科技项目申请书.docx（11页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
煤矿辅助运输系统轨道综合检测车的研发及应用科技项目申请书
附件2
科技项目申请书
项目名称：
煤矿辅助运输系统轨道综合检测车的
研发及应用
申请单位：
起止年限：
2018年1月～2019年6月
通讯地址：
邮政编码：
联系电话：
申请日期：
2017年9月
简表
课题名称
煤矿辅助运输系统轨道综合检测车的研发及应用
课题负责人
姓名
单位
性别
男
年龄
专业
机电
职称
机电工程师
课题分类
技术
攻关
新技术
开发
新产品
试制
技术引进
消化吸收
应用理论
基础研究
软科学
研究
推广
√
课题组人数
9
其中
高级
1
中级
7
研究生
初级
1
协作单位
研究起止
年月
2018年1月至2019年6月
申请金额（万元）
413
批准金额
（万元）
资金来源
主要指项目前期费用、项目建设费用、生产费用。
课
题
内
容
、
意
义
和
预
期
成
果
摘
要
煤矿辅助运输系统是煤矿生产系统构成的基础环节，有轨运输装备在煤矿辅助运输系统中得到了广泛应用，但由于井下生产环境的先天不足，常出现巷道变形的情况，致使有轨装备的轨道线路达标率整体不高，容易影响生产和滋生安全隐患。
在充分调研国内外煤矿辅助运输系统轨道检测手段的基础上，通过引进城市地铁轨道综合检测车的检测原理，综合运用轨道检测传感器、激光雷达、惯性测量系统、里程定位校准设备、成像检测系统、空气组分检测传感器、温湿度检测传感、超声雷达等多种传感器系统，采用模块化设计，根据煤矿应用环境进行定制，针对煤矿安全性要求，有针对性改造开发适用于煤矿应用的巷道综合检测车。
借鉴城市地铁轨道检测原理，对照煤矿辅助运输系统轨道铺设质量标准，研发出适用煤矿辅助运输系统轨道检测用的轨道综合检测车，对井下有轨运输线路巷道、轨道、环境情况进行检测：
1.巷道变形情况检测，包括收敛变形、渗漏水等；2.轨道变形情况检测，包括钢轨变形、地基变形等；3.数检测，包括温湿度、风速/风量、CO/CO2浓度，氮/氧浓度等。
该轨道综合检测车的应用，通过对检测数据进行建模、分析和挖掘，可以对轨道铺设情况进行隐患识别、告警和定位，对巷道掘进成形情况和变形动态情况进行评估。
一、本研究课题的科技依据（包括科技意义和应用前景，国内外研究概况、水平和发展趋势；应用理论基础研究课题应阐述学术思想，立论依据，特色或创新之处，主要参考文献目录及出处；推广项目说明成果成熟程度，适用范围，以及成果的知识产权等问题）
[课题背景]
煤矿辅助运输系统是煤矿生产系统构成的基础环节，有轨运输装备在煤矿辅助运输系统中得到了广泛应用，但由于井下生产环境的先天不足，常出现巷道变形的情况，致使有轨装备的轨道线路达标率整体不高，容易影响生产和滋生安全隐患。
而且，轨道传统检测方法（人员目视、机械尺等）效率低下，全面检测需要耗费大量人力和时间，势必造成检测周期长，无法及时发现早期地层蠕变，往往一旦觉察出巷道变化，灾害随时都可能发生。
因此，通过技术手段的升级，采用多种维度快速的检测方法，实现及时检测及隐患定位，才能为煤矿安全提供全面的量化数据，通过专家系统的分析筛选，找出巷道变形隐患，给出决策参考，为矿上智能化维护提供有力支撑，已逐渐成为业内共识。
[应用前景]
通过综合运用多种传感器、专家系统以及信息化技术，对煤矿辅助运输系统巷道、轨道变形情况及空气成分数据进行检测和隐患定位，有针对性改造开发适用于煤矿应用的巷道综合检测车，通过技术手段提升煤矿地质病害检测效率，早期发现事故隐患，提升煤矿生产安全，保障煤矿建设维护的可持续性。
煤矿辅助运输系统轨道综合检测车集成了轨道检测传感器、激光雷达、惯性测量系统、里程定位校准设备、成像检测系统、空气组分检测传感器、温湿度检测传感、超声雷达等多种传感器系统，可以实现以下功能：
1．巷道变形情况检测，包括收敛变形、渗漏水等；
2．轨道变形情况检测，包括轨道变形、道基变形等；
3．环境参数检测，包括温湿度、瓦斯浓度、CO/CO2浓度，氮/氧浓度等；
4．矿山3D建模及数据处理、存储及分析挖掘；
5．灾害分析、隐患识别、告警及定位；
6．检测数据回放、展示、故障标记等功能。
[国内外研究概况]
煤炭在我国能源结构占比一直居高不下，随着能源结构调整以及产业化升级要求提升，对煤矿精细化管理和安全生产管控越发重要，采用信息化技术实现数字化煤矿以及智能化煤矿一直是近年来行业发展的驱势，而智能化检测则是煤矿信息化的重要组成部分。
目前，煤矿应用的简单、高效的测绘和监测手段较少，激光三维扫描、全站仪等定点检测和数据测量方法仍是煤矿信息化主流设备，但其效率低下，无法满足煤矿辅助运输系统巷道、轨道安全检测的需要。
国内外火车、地铁轨道系统的安全检测已经形成了一套完整的检测技术体系，通过几何列车时刻监测轨道状况，几何列车车辆沿着铁轨运行，利用激光探头深入到轨道前方或者轨道下方获取精确的测量数据。
在纽约，几何列车不间断运行，乘务人员坐在列车里分析测量结果，轨道的任何地方只要超出应对齐的3.1厘米范围，就要整顿维修，一旦铁轨受损严重或部分脱位，地铁将遭遇出轨危险。
由上海万协机电科技股份有限公司、中国科学院上海高等研究院联合研制的地铁地下空间综合检测机器人是目前世界上少有的能够全面检测地铁隧道健康状况的智能装备，该装备具有科技含量高、检测内容全面、使用方便等优点。
根据煤矿辅助运输系统巷道、轨道安全要求进行针对性改造，借鉴城市地铁轨道检测原理，对照煤矿辅助运输系统轨道铺设质量标准，研发出适用煤矿辅助运输系统轨道检测用的轨道综合检测车，对井下有轨运输线路巷道、轨道、环境情况进行检测，全面实现煤矿辅助运输系统空间健康状况快速检测，早期发现冒顶、变形、塌陷等地质灾害隐患，并可以探测巷道温湿度、烟雾、瓦斯浓度等变化情况，为煤矿安全生产保障提供量化数据。
二、研究内容和预期成果（说明课题的研究内容、技术关键和重点问题；阐述课题预期的技术经济指标、成果产出及应用所产生的社会经济效益评估）
[课题内容]
煤矿辅助运输系统轨道综合检测车采用模块化设计，可以根据煤矿应用环境进行定制，按照用户需要配置动力总成、检测项目以及数据处理系统。
同时为了在煤矿环境下安全使用，需要在已有相关行业成果基础上，实现煤矿安全适应性研究。
项目跟据具体要求，将研究以下内容：
1.承载平台：
Ø集成惯性测量系统的电动车平台，提供基于精确定位的方向里程检测坐标系统；
Ø矿用精确定位：
轨道综合检测车精确定位及巷道辅助设备（RFID等）；
2.检测模块（根据用户需求选配，并按照煤安要求开发完善）：
Ø基于激光扫描/高速成像的轨道变形检测（轨道变形）；
Ø基于激光扫描/高速成像的巷道检测（巷道变形、移位）；
Ø基于可见/红外的光学隧道设施探伤检测（设备损伤、渗漏水）；
Ø基于声学技术的巷道沿线设施探伤检测（轨道、设备等）；
Ø基于电磁技术的巷道设施安全监测（空洞、裂纹）；
3.数据处理：
多传感器数据融合的检测/探伤处理预警信息系统；
4.实时通信：
轨道综合检测车实时信息传输系统（无线）；
[技术关键]
1．惯性测量平台。
传统检测方式为静态测量，人工记录分析，本项目采用惯性测量技术，轨道综合检测车工作在正常运行速度，运用捷联惯导平台记录轨道综合检测车运动坐标，绘制出基于方向-里程的运动坐标，并基于该坐标系构建3D巷道数据库，同时对测量数据进行变换和修正。
该方法改变了以往人工模式，工作效率大幅提升。
2.多维度测量。
通过光机电热磁多种传感器检测巷道、轨道、环境等多维度信息，并运用惯性平台构建的基于井下巷道空间数据库，建立基于连续时间的真实数据源，一次扫查获取多维数据，简单便利。
3.数据分析及融合。
通过滤波、特征提取、阈值分析、特征融合等多种手段，对检测数据进行建模、分析和挖掘，通过算法自动查找故障隐患，找出不同维度测量数据之间的关联关系，实现算法判读，对轨道铺设情况进行隐患识别、告警和定位，对巷道掘进成形情况和变形动态情况进行评估。
4.智能检测专家系统：
运用人工检测的经验和自动扫描检测数据，建立智能化的检测方法和病害判据，实现人工智能。
[技术经济指标]
1.经济效益分析：
本项目成功实施将建立一套基于自动化轨道综合检测车的信息化煤矿检测及分析平台，可以实现煤矿巷道综合检测效率的飞跃，由传统人员定性检测实现自动化定量检测。
项目成功实施及推广后，按照每个煤矿两台设备估算，新增产值500万元/煤矿，按照国内规模化煤矿3000座计算，将为企业开拓近150亿元的市场。
同时因检测技术的提升，效率的提高，将为早期发现煤矿灾害提供有力支撑，有效提前发现隐患，保障安全生产，安全效益不可估量。
2.社会效益分析：
本项目的实施将给煤矿巷道维护保障工作带来质的变革，将很好地改进我国目前煤矿安全检测自动化水平落后状况，提高效率，降低成本。
能有效解决煤矿基础设施随着运营年限增加，维保工作会愈加繁重，人力及技术水平将不堪重负的问题，同时解决了安全运营需求。
随着逐步推广，项目产品将成为维护部门的标配，项目衍生的技术和产品可以推广到公路、厂矿、港口等场所的测量、监测及维护服务，为其他领域的自动化水平提高做出应有贡献。
3.申请专利5项；
4.发表论文3篇；
三、拟采取的研究方法和技术路线
为满足上述功能，项目拟建立一套以轨道综合检测车为载体的移动检测坐标系，通过运用惯性导航测量技术，建立轨道综合检测车运行的方向里程惯性坐标系，并加装辅助定位设备，实现轨道综合检测车的精确定位和里程校正功能，以达到精确测量和故障精确定位。
项目在原有地铁智能检测机器人基础上，设计实验室模拟环境和试验巷道平台，保障项目成功实施。
主要采取的研究方法和技术路线为：
项目调研→整体方案论证→改进方案细化→设备研究和设计→软件设计和测试→设备的加工和初步调试→系统联合调试→现场安装试验→鉴定验收。
四、实现本课题预期已具备的条件（包括过去的研究工作基础，现有的主要仪器设备、研究技术人员及协作条件，从其他渠道已得到、已申请或申请的经费情况及金额等）
[课题负责人]
[已具备的条件]
1.本项目国内尚未见到同类产品和技术报道，项目试制试验成功，将达到国际先进水平，将填补我国煤矿信息化、智能化建设快速检测装备的空白。
2.地铁地下空间综合检测机器人是目前世界上少有的能够全面检测地铁隧道健康状况的智能装备，该装备具有科技含量高、检测内容全面、使用方便等优点，并在上海地铁系统得到广泛应用，本项目只需对该装备进行煤矿环境适应，借鉴城市地铁轨道检测原理，对照煤矿辅助运输系统轨道铺设质量标准，研发出适用煤矿辅助运输系统轨道检测用的轨道综合检测车，对井下有轨运输线路巷道、轨道、环境情况进行检测。
3.申请者团队一直从事轨道综合检测车利用研究，先后负责和参加多个项目的研究，发表论文6余篇，授权国家实用新型专利2项，发明专利1项。
五、工作总体安排和年度进度
序号
时间段
内容
1
2018年1月至4月
整车煤安适应性设计、零部件重新选型
2
2018年5月至7月
整车制造、控制系统调试
3
2018年8月至9月
整车调试、传感器测试验证
4
2018年10月至12月
试验矿测试、数据分析及软件修改完善
5
2019年1月至4月
生产矿型式试验、软硬件完善技术
6
2019年5月至6月
技术鉴定、项目验收
六、研究课题组成人员情况
序号
姓名
年龄
职务
职称
专业
本课题中分工
投入课题工作总月数
工作
单位
七、申请课题经费预算表
申请经费总金额
其中
备注
413万元
2018年
2019年
年
申请资助
100万元
13万元
万元
申请贷款
0万元
0万元
万元
自筹金额
300万元
0万元
万元
预算支出科目
金额（万元）
计算根据及理由
1.研究人员薪酬
0
2.燃料、材料和动力费
0
3.设备折旧及使用维护费
300
见预算书
4.软件等无形资产摊销费
80
见预算书
5.中间产品试制费
0
6.成果论证及评审费
11
见预算书
7.外委试验费
0
8.差旅费
3
见预算书
9.项目管理费
19
见预算书
总计
413
注：
经费预算科目明细要求见附件
八、合作单位意见（对合作研究内容、参加人员及保证研究试验等签署具体意见）
单位（公章）：
年月日
单位（公章）：
年月日
如有与合同单位的意向书，可不必在此栏中盖章，但应注明另有附件并随《申请书》一同上报。
九、申请单位领导审查意见（对经费预算是否合理，有无其他经费来源，能否偿还贷款，能否保证研究计划实施所需的人力，工作时间等基本条件提出具体意见）
单位领导（签字）：
单位（公章）：
年月日
十、******公司主管部门审查意见
单位领导（签字）：
单位（公章）：
年月日
课题负责人E-mail：
联系电话：
填表时间、日期：
附：
项目经费预算科目明细要求
按照国家财政部等的有关要求,集团科技项目经费在预算和使用时按照下述分类方法计算:
1、“研究人员薪酬”主要包括研发人员工资、外聘人员劳务费及专家咨询费
1）研发人员工资指在职研发人员的工资、奖金、津贴、补贴、社会保险费、住房公积金等人工费用；
2）外聘人员劳务费指在课题研究开发过程中支付给课题组成员中没有工资性收入的相关人员和课题组临时聘用人员等的劳务性费用；
3）专家咨询费指在课题研究开发过程中支付给临时聘请的咨询专家的费用。
2、“燃料、材料和动力费”
1）材料费用指研发活动直接消耗的各种原材料、辅助材料等低值易耗品；
2）燃料和动力费用指研究活动中相关大型仪器设备、专用科学装置等运行发生的可以单独计量的水、电、气、燃料消耗费用等。
3、“设备折旧及使用维护费”包括研究相关的设备购置、租赁、折旧及使用维护费
1）设备购置费用指用于研发过程中购置或试制专用仪器设备及对现有仪器设备进行升级改造的费用。
原则上不资助系统外单位设备购置的费用；
2）租赁折旧费用指用于研发活动的仪器、设备、房屋等固定资产的折旧费或租赁费以及相关固定资产的运行维护、维修等费用。
4、“软件等无形资产摊销费”指用于本项目研发活动的专用软件购买费用，及软件、专利权、非专利技术等无形资产的摊销费用。
5、“中间产品试制费”指用于本项目中间试验和产品试制的模具、工艺装备开发及制造费，设备调整及检验费，样品、样机的购置费等；
6、“成果论证及评审费”包括会议费、资料印刷费、论证评审费及知识产权事务费用
1）会议费是指项目研发过程中组织开展学术研讨、咨询以及协调项目等活动而发生的会议费用；
2）资料印刷费是指专业性资料的购置、项目相关资料的印刷与出版、文献检索费等费用；
3）论证评审费是指研发成果的论证、评审、验收、评估等费用；
4）知识产权事务费用是指专利、软件著作权申请费及代理费等费用。
7、“外委试验费”是指通过外包、合作研发等方式，委托其他单位（包括项目承担单位内部独立经济核算单位）、个人或者与之合作进行研发而支付的费用，包括专业性技术合作委托费用、委托加工费用、委托检验费用、委托测试化验等费用。
8、“差旅费”是指在本项目研发过程中开展的相关科学实验（试验）、科学考察、业务调研、学术交流等所发生的外埠差旅费。
差旅费的开支标准应当按照国家有关规定执行。
此外，还包括与本项目研发活动直接相关的其他费用，包括研发人员培训费、高新科技研发保险费用等。
9、项目管理费用，是指在研发过程中对使用本单位现有办公设备、房屋，分摊的物业管理费用，及其他有关费用的支出。
管理费用的预算按如下方法：
经费总额
≤100万部分
100-200万部分
200-300万部分
300-400万部分
400-500万部分
>500万部分
管理费比例
6%
5%
4%
3%
2%
1%
例如：
预算经费总额350万元：
管理费=100×6%+100×5%+100×4%+50×3%=16.5万
预算经费总额850万元：
管理费=100×6%+100×5%+100×4%+100×3%+100×2%+350×1%=23.5万
注1：
设备摊销费用中仅限于与本项目研究有关的单台实验设备在其合理使用期间的摊销；由******资助购置的有关实验设备不得列入摊销费用；设备购置费用中不包括计算机等通用办公设备；
注2:
单项费用超过1万元时应有构成明细表,外购设备超过5000元，需列出明细。
升级会员 