煤礦智能開采技術(shù)在應(yīng)用過程中，存在設(shè)備互聯(lián)互通能力低、通信線纜維護量大、通信協(xié)議不統(tǒng)一、核心控制器件芯片及操作系統(tǒng)國產(chǎn)化率低等問題，數(shù)據(jù)交互及設(shè)備控制是智能采掘的核心技術(shù)。
中國煤礦機械裝備有限責任公司基于國產(chǎn)化操作系統(tǒng)的硬件適配和應(yīng)用開發(fā)等底層工作，構(gòu)建了國產(chǎn)化操作系統(tǒng)的采掘工作面成套設(shè)備協(xié)同控制體系，解決了綜采工作面設(shè)備間直接數(shù)據(jù)交互的便捷性和穩(wěn)定性問題，優(yōu)化基于國產(chǎn)化操作系統(tǒng)的綜采工作面智能控制技術(shù)解決方案，研發(fā)出基于國產(chǎn)化操作系統(tǒng)礦用工控機、刮板輸送機、電液控制裝置等采掘成套產(chǎn)品，實現(xiàn)煤機裝備自主可控。
全棧自主可控智能化采掘裝備與控制系統(tǒng)支撐了煤炭行業(yè)成套裝備全棧國產(chǎn)化裝備的性能提升和技術(shù)發(fā)展，主要包括4個方面的研究內(nèi)容。
（1）構(gòu)建基于物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)的智能開采新體系，解決基于物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)的設(shè)備主動發(fā)現(xiàn)、主動連接、主動交互。
（2）開發(fā)基于國產(chǎn)芯片、操作系統(tǒng)的礦用防爆主機、支架電液控制器、刮板機電液監(jiān)控器等多類新產(chǎn)品。
（3）開發(fā)基于國產(chǎn)操作系統(tǒng)的集中控制系統(tǒng)、支架電液控制系統(tǒng)、刮板機電液監(jiān)控系統(tǒng)等應(yīng)用軟件，建立設(shè)備交互標準。
（4）形成基于山西亞美大寧能源有限公司晉城市大寧煤礦（簡稱大寧煤礦）綜采工作面的系統(tǒng)化解決方案，并完成井下工業(yè)性試驗，各項功能滿足井下實際工況要求。
構(gòu)建綜采工作面成套裝備物聯(lián)網(wǎng)體系
全棧自主可控智能化采掘裝備與控制系統(tǒng)構(gòu)建了基于ARM架構(gòu)國產(chǎn)化芯片適配礦鴻操作系統(tǒng)的綜采工作面物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)，突破了以集控為中心的傳統(tǒng)數(shù)據(jù)交互方式，解決了單機設(shè)備間自主交互的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計問題，實現(xiàn)了綜采工作面成套設(shè)備基于統(tǒng)一物聯(lián)通信協(xié)議的互聯(lián)、互通和協(xié)同控制功能。
通過國產(chǎn)操作系統(tǒng)的物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)，首次構(gòu)建綜采工作面成套裝備物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)，在物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)基礎(chǔ)上，建立統(tǒng)一的礦用設(shè)備通信協(xié)議的設(shè)備模型和交互方式，解決了國產(chǎn)操作系統(tǒng)下采掘各子系統(tǒng)間數(shù)據(jù)獲取、決策控制方式、與集中控制系統(tǒng)交互等難題，基于物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)系統(tǒng)交互方式。
研發(fā)出國產(chǎn)操作系統(tǒng)的系列硬件產(chǎn)品
研發(fā)了基于國產(chǎn)芯片的PLC、工控機、礦用集控主機及綜采工作面刮板輸送機、液壓支架、采煤機、供電供液系統(tǒng)等成套監(jiān)控裝置，搭載礦鴻操作系統(tǒng)，構(gòu)建了基于礦鴻操作系統(tǒng)的綜采工作面成套控制系統(tǒng)。
在硬件產(chǎn)品研發(fā)過程中，芯片選型和操作系統(tǒng)適配方面，采用基于ARM架構(gòu)下標準指令集和自有指令集混合設(shè)計、應(yīng)用的方式，完成了綜采工作面成套裝備硬件核心芯片選型、主板設(shè)計、接口設(shè)計、礦用產(chǎn)品設(shè)計工作，解決了高精度用戶態(tài)時鐘問題。依托硬件提供高精度時鐘，操作系統(tǒng)實現(xiàn)，高精度計時功能，可準確計算任務(wù)執(zhí)行的時間，為實現(xiàn)精準控制提供了基礎(chǔ)保障，解決了資源時空分區(qū)問題。
多任務(wù)CPU、內(nèi)存、存儲資源使用同系統(tǒng)服務(wù)進行隔離，預(yù)留關(guān)鍵任務(wù)資源，解決了指令交互過程中的關(guān)鍵路徑保障問題，優(yōu)化實時任務(wù)指令序列，確保任務(wù)處理指令數(shù)和IPC通信時延，解決了硬件產(chǎn)品與國產(chǎn)操作系統(tǒng)適配性和應(yīng)用場景適配性。硬件設(shè)備滿足國產(chǎn)操作系統(tǒng)的使用要求和相關(guān)產(chǎn)品，在不同工況連續(xù)工作的使用要求，基于國產(chǎn)化操作系統(tǒng)的硬件產(chǎn)。
研制出綜采工作面成套裝備礦鴻應(yīng)用系統(tǒng)
基于鴻蒙OS開發(fā)環(huán)境，開發(fā)了刮板輸送機等綜采工作面成套裝備礦鴻應(yīng)用系統(tǒng)及控制程序，各系統(tǒng)軟件在物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)下實現(xiàn)設(shè)備分布式控制，實現(xiàn)數(shù)據(jù)主動上傳、設(shè)備獨立交互、遠近實時感控、協(xié)同運行。
在軟件產(chǎn)品開發(fā)過程中，受國產(chǎn)操作系統(tǒng)生態(tài)薄弱等因素影響，各類功能都從零開始獨立開發(fā)，研發(fā)了全新硬件設(shè)備和操作系統(tǒng)基礎(chǔ)的單機軟件監(jiān)控及集中控制系統(tǒng)，解決了基于物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)的集中控制系統(tǒng)與各子系統(tǒng)功能融合問題，國產(chǎn)操作系統(tǒng)及開發(fā)環(huán)境軟件界面。
構(gòu)建了工作面有線、WiFi6及5G混合組網(wǎng)
構(gòu)建了基于礦鴻操作系統(tǒng)的工作面有線、WiFi6及5G混合組網(wǎng)，攻克了綜采工作面單機設(shè)備對網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量主動識別、網(wǎng)絡(luò)鏈路自動切換、移動設(shè)備近場連接的技術(shù)難題，實現(xiàn)了綜采工作面各設(shè)備多鏈路、大帶寬、低時延、廣連接，為工作面設(shè)備數(shù)據(jù)傳輸提供保障，工作面有線、WiFi6及5G混合組網(wǎng)方式。
開發(fā)了礦鴻操作系統(tǒng)管理平臺
礦鴻操作系統(tǒng)管理平臺實現(xiàn)了用戶和權(quán)限管理、設(shè)備管理、授權(quán)管理、日志管理、安全憑據(jù)管理等功能，解決了設(shè)備遠程在線升級的技術(shù)難題，提高了系統(tǒng)、應(yīng)用軟件更新的高效性、便捷性、安全性和可靠性，礦鴻操作系統(tǒng)管理平臺界面。
研發(fā)了礦鴻手持移動駕駛艙
研發(fā)了基于礦鴻操作系統(tǒng)應(yīng)用套件的礦用手持移動駕駛艙，實現(xiàn)了物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)的無感近場連接，具備對多類設(shè)備的移動集中監(jiān)控功能，在任意時間、任意地點，對入網(wǎng)設(shè)備進行可視化遠程監(jiān)控，實現(xiàn)一人多崗，移動集控功能，礦鴻操作系統(tǒng)的礦用手持移動駕駛艙。
全棧自主可控智能化采掘裝備與控制系統(tǒng)已在大寧煤礦進行工程示范及井下工業(yè)性試驗，在207工作面部署了整套適配國產(chǎn)礦鴻操作系統(tǒng)的成套智能化煤機設(shè)備，包括采煤機、液壓支架、刮板輸送機等設(shè)備及控制系統(tǒng)。通過軟總線、標準礦鴻數(shù)據(jù)通信協(xié)議等技術(shù)，實現(xiàn)煤機設(shè)備間互聯(lián)互通、相互協(xié)作，智能化運行，大寧煤礦現(xiàn)場應(yīng)用界面。