一、工作室实际运行状态
根据劳模创新工作室的建设目标，与矿用智能电器技术国家与地方联合工程实验室、矿井数字化1331协同创新中心、煤矿电气设备与智能控制山西省重点实验室以及矿用装备生产和煤炭生产企业等协同创新，针对生产企业提出的关键问题，围绕工作室研究方向和内容，开展了扎实的基础和应用基础研究，取得了突破性进展。研究工作以国家和山西省自然科学基金项目为基础、以企业需求为抓手、以产学研用为平台，注重基础研究和应用基础研究相结合，并在解决实际问题和攻克关键技术过程中，高度凝炼其中蕴含的科学问题，组织了专门的攻关小组进行科技攻关，不仅提升了科技成果转化与应用能力，也提升了实验室攻坚克难的水平，使实验室的研究水平大大提高。
劳模创新工作室建设以来，承担国家级、省部级和其它项目16项，新增省部级项目4项，横向项目2项，其中国家级项目2项，省部级项目9项，横向项目5项，项目总经费约360余万元，新进账经费61.3万元。部分科研成果已转化成生产力，产品广泛应用于煤炭企业，经济效益和社会效益非常显著。新授权中国发明专利8件，国际发明专利1件，软件著作权1件，申请发明专利3件；在国内外刊物上共发表科技论文38篇，SCI收录9篇，EI收录4篇。
队伍建设和人才培养方面，郑丽君副教授获银河集团 198net青年教师教学竞赛荣获1等奖；张建花、雷志鹏晋升副教授职务；青年教师雷志鹏赴意大利博洛尼亚大学访学1年，张建花赴英国曼彻斯特大学访学1年。在读博士研究生9名，毕业博士研究生2名；在读工学硕士研究生55人，国际留学生1人，毕业工学硕士研究生17人；1名工学硕士获得国家奖学金。派出实验室师生7人次参加国际国内会议。
劳模创新工作室研发的具有自主知识产权的“煤矿无人值守工作面液压支架电液控制系统”、“放顶煤液压支架电液控制系统”、“薄煤层液压支架电液控制系统”“矿井智能全自动排水系统”、“基于多参量的超重型岩巷掘进机截割动载荷智能识别方法”、以及“燃气-蒸汽联合循热电厂灵活性供热控制系统”等成果，都是针对制约我国高产高效矿井生产自动化技术发展的瓶颈问题而提出的，这些项目的研制成功攻克了多项关键技术，产生了一批具有自主知识产权的科技成果，形成了十多种产品，打破了国外产品在该领域的垄断局面，在煤矿生产中起到了重大作用，解决了煤矿生产中的难题，产生了显著的经济效益和社会效益。
二、在“双一流”建设、教书育人、产学研等方面取得的标志性成果
1、煤矿无人值守工作面液压支架电液控制系统的研制
项目来源：国家国际科技合作专项（2013DFA70750）、山西省科技重大专项（20111101024）
成果内容：项目产品包括支架控制系统、端头集控系统和顺槽监控系统以用配套产品共10余种。支架控制系统通过邻架控制实现支架的各种功能，并采集液压支架的运行状态，经分析、汇总后，上传至端头控制器；端头集控系统可巡检整个工作面液压支架状态参 数，并根据巡检结果，以采煤机的红外位置信号和采煤机编码器位置信号为依据，对液压支架进行追机移架自动控制，即实现无人值守自动化操作，同时将采集的支架状态参数传 至顺槽监控系统；顺槽监控系统可实现对支架控制器参数的远程设定和远程实时控制，并对端头控制器及架间控制器程序进行在线升级。整个系统是一个集实时控制、信息采集和 数据分析为一体的智能化系统。
主要创新点：（1）采用集控平台、顺槽监控系统防爆计算机、端头控制器、支架控制 器的多重网络控制模式，实现了综采工作面液压支架自动化追机拉架的控制策略。（2）实现了端头控制器和支架控制器运行程序的在线升级。（3）支架控制器独立成系统 实现邻架控制功能。（4）协议开放，易于与其它系统接口。（5）系统国产化后，整套产 品的成本比国外降低50%左右。
成果水平：教育部高等学校科学研究优秀成果技术发明二等奖
应用前景：项目产品主要用于煤矿综采工作面自动化生产系统[12]，改变以手动为主的采煤工作方式为计算机自动监测和控制的无人值守智能化采煤工作方式，促进煤矿自动化领域的技术进步，具有广阔的应用前景。
转化应用情况：项目产品已广泛应用于古书院矿、成庄矿、赵庄矿等十多个综采工作面。
2、矿井智能全自动排水系统
项目来源：山西晋煤集团技术研究院有限责任公司
成果内容：为了实现矿井主排水系统智能化，提高生产效率，降低故障发生率，以长 平公司的四个主排水系统为研究对象，实时监测各系统工况参数，电气参数，在自动控制、手动控制和检修控制三种工作方式下对各台水泵和阀门实施有效控制，以实现各系统及 时精确的排水作业；通过在建环网将井下采集信息和摄像机视频、音频监控画面上传到地 面调度中心，以实现长平公司六个主排水系统（长平公司提供点表）的集中控制，当监视 声音异常时，进行声光报警；在集中控制界面显示系统状态信息的同时，对矿井主排水关 键设备进行状态评估，实现设备的寿命预测和故障诊断，给出维修建议，进行报警，并将 集中控制界面通过WEB发布的形式供工作人员调用、查看；建立数据库，将采集到的数据 和设备状态评估的结果存入数据库，并根据要求生成报表，以备查询。最终实现集智能控 制与寿命管理于一体的矿井排水监控系统的开发。项目培养硕士4名，发表科技论文5篇，软件著作权2项，开发新产品三套。
主要创新点：（1）针对现有排水系统，建立了三套不仅具有远程集中控制、实时报 警、故障诊断、寿命评估等功能，并且适用于不同水平面集中水仓的监测监控系统。（2）针对当前离心泵排水原理，提出了一种新的抽真空的方式，不仅可以减少不上水的情况，而且可以保证排石机组运行在最佳工况上。（3）针对原有的排水系统，开发了三套不仅能够远程控制排水机组的监测监控系统，而且可以远程视频监测水仓内的实际工况，及时给出综合建议，提醒工作人员，减少事故的发生率。（4）根据盘区水仓实 际情况，将矿用组合开关和监测监控系统融合为整体，很大程度的提高了系统的整体性和 可靠性，可以根据系统的电气参数和继电保护整定值，综合判断水泵实际运行情况，给出 更好的控制命令和控制决策。
成果水平：国内领先
应用前景：本项目提出的矿井多水仓智能化排水监测监控系统，不仅可以适用于中央主排水系统，而且适用于盘区排水系统，能够有效解决目前国内自动化排水系统大多适用于中央主排水系统的问题，针对离心泵电机电压高低，开发了适用于高压和低压水仓的排石监测监控系统，不仅可以解决盘区水仓人工操作的问题，也可以解决中央自动化主排水 系统可靠性低的问题。利用组态王6.55、Matlab以及Labview联合的地面监测监控系统，不仅具有较好的开放性和灵活性，而且可以针对当前监测监控系不能故障诊断和寿命评 估，提供一个好的先例，为日后这些系统的开发和应用可以提供一个好的市场导向。综上所述，系统应用前景广阔。
转化应用情况：目前研制的三套高/低压水仓自动化排水监测监控系统完成了系统工业试运行，大大提高了晋煤集团长平煤矿排水系统和排水效率和运行可靠性，也提高了长平 矿的排水系统自动化、信息化、智能化水平。
3、基于多参量的超重型岩巷掘进机截割动载荷智能识别方法的研究
项目来源：国家自然科学基金（U1510112）
成果内容：建立了超重型岩巷掘进机截割头动载荷分布与截割岩石硬度之间的映射关系；建立了超重型岩巷掘进机在不同截割工况、截割状态、截割速度、悬臂摆速和进给速度情况下的动载荷识别模型；开发了掘进机截割过程模拟平台。发表期刊论文3篇，已毕 业硕士研究生1人，在读博士研究生2人，在读硕士研究生1人。
主要创新点：以纵轴超重型岩巷掘进机为研究对象，探索了超重型岩巷掘进机在不 同截割工况、截割状态、截割速度和进给速度情况下截割头载荷的分布规律，建立了掘进机各物理量与动载荷之间的信息传输模型，确定了在多参变量影响下动载荷与截割硬度之 间的映射关系，采用先进的智能处理和信息融合技术，完成了超重型岩巷掘进机截割动载 荷的有效识别。
成果水平：国内领先
应用前景：本项目以超重型岩巷掘进机为研究对象，深入分析了在工况复杂、负载多变、动载荷实时识别难度大的情况下截割动载荷的识别方法，为超重型岩巷掘进机实现自动化控制提供可信的理论依据，对提高掘进机的智能化水平及使用寿命具有重要意义。
转化应用情况：该项目研究成果已应用于国家高技术研究发展计划（863计划）课题研 制的“智能化超重型岩巷掘进机”上。
4、燃气-蒸汽联合循热电厂灵活性供热控制系统的研究与开发
项目来源：太原国家可持续发展议程创新示范区建设重大专项（燃气热电厂节气保供热先导技术研发与应用）子课题
成果内容：为了实现冬季天然气气源紧张和发电负荷较低情况下，联合循环热电联产 机组的供热负荷仍能满足城市热网的需求，使得供热机组在保证冬季居民供暖的同时具备 电力调峰功能。针对山西晋能电力集团嘉节燃气-蒸汽联合循环热电厂设计了具备不同热电解耦性能的供热模式以及可根据天然气量和供热需求等因素灵活调整供热模式的控制方 案，针对不同供热模式研究了相应运行参数的优化方法，并于该系统实施了灵活性供热控 制策略，运行结果证明本文所设计灵活性供热控制策略能够实现热电解耦能力可调，较好 地适应供热需求和天然气量的变化，在气源紧张时也能够保证较高的供热质量，具有良好社会效益和经济效益。项目培养硕士生1名，发表科技论文1篇，软件著作权1项，发明专 利1项。
主要创新点：（1）提出了具备不同热电解耦性能的多种燃气蒸汽联合循环热电厂供热模式；（2）提出可根据天然气量和供热需求等因素灵活及时地调整供热模式的控制方案；（3）开发了燃气-蒸汽联合循环热电厂灵活性供热控制系统，为灵活性供热控制技术的实现提供了保障。
成果水平：国内领先
应用前景：在晋能电力集团有限公司嘉节燃气热电分公司，建设燃气热电厂适应性供热技术的示范工程，示范工程完成后，可满足太原市城南1400万平方米在“气荒”条件下的供热需求。此外，嘉节燃气热电分公司860MW燃气机组现有的供热方式，日耗天然气 280万方，发电和供热两方面收益为1163.2万元/日。本项目实施后，同样日耗天然气280万方，供热方面收益提高39.1万-79.2万元/日，发电方面收益下降137.7万-265.3万元/日。综合以上优势，该控制技术与控制系统必将在我国北方地区得到广泛应用。
转化应用情况：于山西晋能电力集团嘉节燃气-蒸汽联合循环热电厂搭建了灵活性供热控制系统，运行结果表明灵活性供热控制策略能够实现热电解耦能力可调，较好地适应供热需求和天然气量的变化，在气源紧张时也能够保证较高的供热质量，具有良好社会效益和经济效益。
5、矿用无轨胶轮车无线充电系统的研究
项目来源：煤矿电气装备与智能控制山西省重点实验室自拟课题
成果内容：课题组研制了一台传输功率1kW，传输效率80%，传输距离100mm的无线充电系统。通过优化系统补偿结构实现了输出恒流恒压切换功能；通过优化磁盘结构实现了传输效率的提高；通过系统控制功能实现了在线圈错位时，系统恒流输出的功能；通过频率优化，提高系统在电介质中的功率传输的能力；通过优化两侧线圈匝数优化了无线传输磁 盘周围的漏磁强度。项目培养硕士生3名，发表科技论文3篇，开发新产品1种。
主要创新点：（1）针对降低线圈周围磁感应强度，提出了一种线圈匝数优化方法；（2）针对锂电池充电特性，提出了一种恒流恒压切换拓扑；（3）针对提高线圈错位时 的效率，提出了一种新型的线圈结构。
成果水平：国内领先
应用前景：本课题研究的无线电能充电系统，响应了国家绿色发展的产业方针。可以有效解决煤矿井下无轨胶轮车燃油发动的污染问题，使电动无轨胶轮车在井下应用提供了支撑；同时也可以实现电力能源的无线传输，有效避免由于有线充电带来的井下爆炸事故。可以实现无轨胶轮车的井下就地充电的需求，提高井下运输效率。基于上述优点，此系统在煤矿井下具有良好的应用前景。
转化应用情况：目前对系统进行了实验室调试，系统可以实现电力能源的无线传输，并且传输功率、效率以及周围漏磁能满足设计指标，但仍需要进一步进行实际现场的工业性试验，对系统功能做进一步优化。
6、 放顶煤液压支架电液控制系统的开发
项目来源：横向课题
成果内容：针对实际放顶煤时操作繁琐、安全性较低、效率不高等问题，开发出了一 套放顶煤液压支架电液控制系统。完成了放顶煤液压支架电液控制器的硬件设计以及软件 设计。完成了放煤遥控装置的硬件设计和软件设计。基于液压支架电液控制系统，提出相 应的三种放煤策略。采用两路485通信、无线通信以及CAN总线通信三种通信方式，结合放煤时序控制方法，实现了放顶煤的电液控制功能、无线遥控放煤功能以及自动化放煤功能。提高井下恶劣工况条件下的放顶煤生产安全性和高效性。项目培养硕士生2名，发表科 技论文3篇，开发新产品2种。
主要创新点：（1）开发一套放顶煤液压支架电液控制系统，满足放顶煤操作的要求；（2）提出一种无线升级程序的方法。达到在线升级的目的；（3）设计专门用于放顶煤 操作的遥控装置，满足遥控放煤的要求。
成果水平：国内领先
应用前景：目前大部分放顶煤工作面都采用手动放煤的方式。手动放煤时，由于工人操作位置离放煤口较远，不便于观察和操作，影响了放煤效果，降低了生产效率。本产品通过电液控制系统进行采煤放煤，提出了三种放煤方式电液控制、无线遥控放煤以及自动 化放煤，大大提高了放煤效率，降低了维修成本，保障了工人的安全。采用CAN总线通信以及蓝牙技术大大提高了通信效率和可靠性。目前，国内可以通过遥控放煤的电液控制系 统的厂家非常少，但是煤矿企业对该电液控制系统的需求非常大。综合以上优势，随着煤 矿企业安全意识、经济意识的不断提高，随着我国智慧矿山的推进，该产品必将得到广泛 的应用。
转化应用情况：目前对放顶煤液压支架电液控制系统进行了地面实验性调试，系统可 以实现邻架控制功能，放煤功能，遥控放煤功能以及集控功能，但仍需要进一步进行实际现场的工业性试验，对系统功能做进一步优化。
三、在重大活动与比赛中展现理工大学风采的事迹
1、产学研合作与国际交流合作
2018年2月5日，重点实验室宋建成教授、许春雨副教授及宋单阳、张润冬、马旭东、陈昆来到晋煤技术研究院欣科公司，与欣科公司常务总经理焦总、王工程师、孙工程师，重点就寺河矿#2井自动化工作面建设项目的项目进展和需求进行了研讨，确定了调试用到的支架数量、支架所适配的液压阀/传感器类型、调试需要测试的功能种类。形成了控制系统下一阶段的发展规划纲要，并确定了接下来液压支架组地面调试、重庆送检两项重点工作内容的推进细则，对液压支架组建设发展有良好的促进作用。
2018年3月28日，由重点实验室研制开发的液压支架电液控制系统，包括间架控制器、主控制器及红外信号发射器三项装置的安标取证现场评审工作在晋煤集团金鼎公司生产检验车间进行，协助搭建了检验所必须的实验平台，接着回答了专家制定检验计划时所提出的问题，最后为实际检验操作提供了必要的技术支持，最终记录了实验数据，形成了产品出厂检验报告顺利完成了评审工作。
2018年3月21日，重点实验室宋建成教授，田慕琴教授，实验室成员宋单阳、邹雨君，科达公司姚工程师，赴晋煤集团寺河矿、刘庄金鼎公司西区检修中心，洽谈我实验室物联网项目数据采集工作的合作事宜，展示了我方前期已完成开发的录入软件的主要功能和技术特点，并听取了对方的意见，商定了软件下一步的发展计划，敲定了采煤机、通风机等设备数据采集工作的细节，完善了我实验室物联网项目平台的建设。
2018年4月9日，实验室在嘉峰镇刘庄金鼎西区基地二号支架检修车间，利用检修完毕的液压支架进行了液压支架电液控制系统地面调试和集控功能的实际演示。
采用了30台液压支架间架控制器搭建模拟系统，同时布置有端头控制器、集控计算机。系统连接完成后，经调试工作状态良好，功能一切正常。实验室宋建成、田慕琴教授，许春雨副教授及其它实验室成员，陪同赵庄煤业机电部魏总、机电处王淼、综采工作队队长李钢、崔伟、韩升辉，共同对电液控制系统的功能和性能进行了检验，并对采煤工艺中机头段自动推镏推平、自动追机拉架部分的生产动作流程进行了实机演示。
赵庄煤业人员对于系统集控功能给予了认可。并进一步对系统邻架控制、成组动作、急停闭锁等功能进行了实际操作体验，表示了高度的认可。同时，实验室成员与三位综采队队长进行了深入的交流，对井下目前使用的电液控制系统存在的问题进行了了解，并商定了改进措施，为我试验室液压支架电液控制系统的升级和发展提供了宝贵的意见。
2019年6月10日，由实验室液压支架组成员兰梦澈、高晋协同晋煤集团研究院技术员孙晋璐，对实验平台进行了总装和调试，接入郑煤机的电磁先导阀、电源以及传感器完成了功能测试。并在陈经理要求下根据企标完成出厂检验，检验内容包括支架控制器工作电压、工作电流、16个动作电压、模拟量误差以及防爆电源电压、支架控制器之间信号的电压峰值、主控器与支架控制器之间信号的电压峰值、支架控制器的绝缘、500V耐压测试、控制器的显示、动作以及采煤机位置的功能。整套系统工作情况良好，通过了相关人员的验收。
2019年3月~8月期间，耿蒲龙、田慕琴、郭安林、戎思阳、马旭东、贾超红等人多次赴晋煤集团，完成了晋煤集团长平矿主排水系统（主排水仓、三个盘区水仓）的安装调试工作，实现了长平矿排水系统的自动化改造，将原来只能手动操作的排水系统升级为同时支持现场手动、现场自动、远程手动、远程自动等运行模式的自动化排水系统。
2019年7月28日，由实验室液压支架组成员兰梦澈、高晋协同晋煤集团研究院技术员孙晋璐、陈明明去常州煤科院进行检验。进行了性能检验和环境检验两部分，对单机的工作电压和工作电流、间架控制器与主控器及其它间架控制器之间的传输性能、模拟量采集误差、外形尺寸等各项技术指标进行了试验和校核。并对间架控制器、主控器的功能进行了测试，完成了火花试验。各项性能指标均达到企标中的要求，通过验收。
2019年8月15日~21日，实验室宋单阳赴晋煤集团赵庄矿进行液压支架电液控制系统全 套设备的正式交接，讨论安装细节，并指导安装工作。
2019年8月25日~27日，实验室宋单阳针对赵庄矿已经投入使用的电液控项目，就四十 五台支架控制器安装后生产的问题，进行最终的测试和联调。将45台支架控制器、1台端 头控制、1台防爆计算机调试完毕，经矿井工人试验无误后，记录了本次调试的进度和效果，达到了预期的调试目的。
2019年9月24日~29日，实验室高晋、孙晓旭赴常州煤科院与晋煤集团技术研究院相关 人员进行“液压支架电液控制系统”的安标测试试验. 完成了主控器、间架控制器的调试。
2019年10月13日，重点实验室宋建成教授、田慕琴教授、硕士研究生黄健琦一行三人 于山西丽华大酒店出席了由山西矿为食品科技有限公司主办，有众多煤矿行业专家领导参 与的煤矿井下就餐科技专家研讨会。会议上双方就矿为科技煤矿井下就餐相关技术进行了 论证，并就建设井下餐厅提出意见和可行性方案。当天上午，在丽华大酒店四楼会议室，宋建成、田慕琴教授同多位煤矿行业领导、设计院专家教授共同听取了矿为科技介绍的 “煤矿井下一站式解决方案项目”的项目介绍。会议上矿为科技技术人员阐述了建设煤矿 井下餐厅的初步方案、配套技术并提出餐厅试点落地过程中发现的一些问题和难点。之后，在专家组组长宋建成教授的主持下，针对目前项目实施过程中存在的一些技术难题和相 关规章制度的限制，与会专家和嘉宾积极讨论发言、并轮流提出意见和建议。
2019年10月24日，实验室组织部分研究生参加山西工业转型升级成果展。
2019年10月29日~11月2日，实验室宋单阳赴常州煤科院与晋煤集团技术研究院相关人 员进行“液压支架电液控制系统”的安标测试试验。前往检测中心车间检查受检系统，参照之前测试结果，对系统逐项进行测试，确定系统存在采煤机位置采集间歇性失灵的问题。
2019年11月11日~17日，实验室宋单阳、牛淑锏针对赵庄矿已经投入使用的电液控项目，就防爆计算机与地面主机间数据传输的问题，进行最终的测试和联调。对地面计算机进 行了多次网络测试，最终连通数据库。井下防爆计算机的压力、位移等数据顺利传输至地面。将96台支架控制器、1台端头控制器、1台防爆计算机、1台地面计算机顺利调试完毕，经矿井工人试验无误后，记录了本次调试的进度和效果，达到了预期的目的。
2019年11月28-29日，耿蒲龙、高云广、刘振兴一行三人，参与了山煤集团河曲露天矿电铲改造技术项目的投标，并于中标后签订了该项目的技术开发合同。
2、学术交流
2019年5月任俊杰赴华北电力大学参加中国电机工程学会高电压专业委员会青年学组成 立大会。
2019年6月23日~27日实验室副主任雷志鹏赴法国凡尔赛参加Jicable 第十届电缆绝缘 国际会议（10th International Conference on Insulated Power Cable）作题为“温度 和电老化对乙丙橡胶绝缘空间电荷的影响”和“石墨烯涂覆后交联聚乙烯和硅橡胶双层绝 缘的空间电荷特性”口头报告。
2019年11月8日~10日实验室吕世轩博士赴长沙参加第三届IEEE能源互联网与能源系统 集成国际会议（The 3rd IEEE International Conference on Energy Internet and Energy System Integration），就其名为“A Start-up Inrush Current Suppression Method Based on Dual Parameters Soft-start for PWM Rectifier”的论文作了口头报 告。
2019年11月11日~13日，宋建成、耿蒲龙、雷志鹏赴江苏常州参加工矿自动化2019年编 委会及青年专家委员会议。
2019年11月23日，雷志鹏赴青岛科技大学参加中国电工技术学会第5期青年沙龙。
3、人才培养
2019年11月，重点实验室青年教师参加银河集团 198net电气与动力工程学院青年教师基本功竞赛，实验室教师郑丽君获得二等奖，雷志鹏获得三等奖
2019年12月，郑丽君在2019年银河集团 198net青年教师教学竞赛荣获二等奖。
4、文化生活
2019年12月，重点实验室举行新年联欢晚会，进一步推进重点实验室文艺活动的蓬勃发展，丰富同学们的校园文化生活，活跃学习氛围。
5、公众开放活动情况
为贯彻山西省科技厅关于山西省重点实验室公众开放活动“科技创新 强晋富民”的主题，积极发挥重点实验室在科学知识普及与科学创新中的支撑作用，充分展示重点实验室 建设发展成就，提升重点实验室公众影响力，继续打造重点实验室公众开放品牌，激发社会公众科学创新意识，煤矿电气设备与智能控制山西省重点实验室于2019年5月20日~5月 26日举办实验室开放活动周，期间展开公众开放活动，分别举行了科技成果展示、科普讲 座与开放实验、以及学术报告。建立了微信公众号，丰富了实验室网站。
四、下一步创新工作室建设的规划
下一步发展思路将根据每一位教师个人情况及特点，为每一位教师制定详细的发展规划，在充分发挥个人特长的同时，教学和科研并重。此外，为提高工作室科研及成果转化能力，争取依托重点实验室平台引进专职科研人员，为我省乃至我国煤炭行业的发展做出更多贡献。
