Intelligent self-powered sensors in the state-of-the-art control systems of mining machines

• Autorzy: Jasiulek D. , Stankiewicz K. , Woszczyński M.

Identyfikatory

DOI

10.1515/amsc-2016-0060

Warianty tytułu

PL

Inteligentne sensory samozasilające w nowoczesnych systemach sterowania maszyn górniczych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Perspectives of development of control system dedicated for areas threatened by methane and/or coal dust explosion hazard are presented. Development of self-powered sensors, dedicated for operation in wireless network is one of the development directions. Such a solution will complement typical control systems and it can be used in the places, where there is no possibility of using the typical sensors, in close vicinity to the machine – due to lack of wired connection. General concept of the self-powered sensors with use of two methods of power supply – piezoelectric energy harvester and thermoelectric generator, is given. Perspective of using the methods of artificial intelligence in automatic configuration of sensors network is suggested.

PL

W artykule przedstawiono perspektywy rozwoju systemów sterowania dedykowanych do przestrzeni zagrożonych wybuchem metanu i/lub pyłu węglowego. Jednym z kierunków rozwoju tych systemów jest opracowanie systemu czujników samozasilających, dedykowanych do pracy w sieciach bezprzewodowych. Rozwiązanie takie będzie stanowić uzupełnienie typowych układów sterowania, możliwe do zastosowania w miejscach, w których nie istnieje możliwość zainstalowania czujników konwencjonalnych lub w bezpośrednim otoczeniu maszyny, w przypadku braku możliwości połączenia przewodowego. W artykule została przedstawiona ogólna koncepcja sieci czujników samozasilających z uwzględnieniem dwóch metod zasilania – z zastosowaniem piezoelectric energy harvester (odzysk energii z użyciem piezoelektryków) oraz termogeneratorów. Przedstawiona została również perspektywa zastosowania metod sztucznej inteligencji w automatycznej konfiguracji złożonej sieci komunikacyjnej obejmującej przedmiotowe oczujnikowanie.

Słowa kluczowe

EN

piezoelectric energy harvesters; coal mining; sensor; energy harvesting; thermoelectric generator; swarm algorithm

PL

odzysk energii z użyciem piezoelektryków; górnictwo; czujnik; termogenerator; algorytm roju

• Wydawca: Instytut Mechaniki Górotworu PAN
• Czasopismo: Archives of Mining Sciences
• Rocznik: 2016
• Tom: Vol. 61, no. 4
• Strony: 907--915
• Opis fizyczny: Bibliogr. 25 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Jasiulek D.

• Komag Institute of Mining Technology, Pszczynska 37, 44-101 Gliwice, Poland

autor

Stankiewicz K.

• Komag Institute of Mining Technology, Pszczynska 37, 44-101 Gliwice, Poland

autor

Woszczyński M.

• Komag Institute of Mining Technology, Pszczynska 37, 44-101 Gliwice, Poland

Bibliografia

• [1] Application note SPV1020.
• [2] Arabshahi P., Gray A., Kassabalidis I., Das A., Narayanan S., Sharkawi M., El Marks R.J., 2001. Adaptive routing in wireless communication networks using swarm intelligence. AIAA 19th Annual Satellite Communications System Conference Toulouse, France.
• [3] Bartoszek S., Jagoda J., Jura J., 2013a. System diagnostyczny ładowarki bocznie wysypującej bazujący na iskrobezpiecznej magistrali CAN. Szybkobieżne Pojazdy Gąsienicowe (32) nr 1. Ośrodek Badawczo-Rozwojowy Urządzeń Mechanicznych OBRUM sp. z o.o., Gliwice.
• [4] Bartoszek S., Jagoda J., Jasiulek D., Jura J., Latos M., Stankiewicz K., 2013b. System wibrodiagnostyczny maszyn górniczych. KOMTECH 2013, Innowacyjne techniki i technologie dla górnictwa. Bezpieczeństwo – Efektywność – Niezawodność, Instytut Techniki Górniczej KOMAG, Gliwice, s. 347-363.
• [5] Bartoszek S., Jagoda J., Rogala-Rojek J., Jagoda J., Latos M., 2013c. Zmodernizowany system monitoringu konstrukcji obiektów wielkopowierzchniowych. Maszyny Górnicze, nr 1, 38-43.
• [6] Bombor J., 2012. Sztuczna inteligencja w kopalni Pniówek! Górnicy niepotrzebni. Dziennik Zachodni, 31.05.2012.
• [7] Dolipski M., Remiorz E., Sobota P., 2012. Determination of Dynamic Loads of Sprocket Drum Teeth and Seats by Means of a Mathematical Model of the Longwall Conveyor. Archives of Mining Sciences, Vol. 57, No 4, p. 1101-1119.
• [8] Dziurdzia P., Lichota K., 2012. A Compact Thermoelectric Harvester for Waste Heat Conversion, Elektronika: konstrukcje, technologie, zastosowania. Wydawnictwo Czasopism i Książek Technicznych SIGMA-NOT, R. 53 nr 1, 30-32.
• [9] Dziurdzia P., Stepien J., 2011. Autonomous Wireless Link Powered with Harvested Heat Energy. COMCAS 2011, International IEEE Conference on Microwaves, Communications, Antennas and Electronic Systems, Tel Aviv, Israel, November 7-9.
• [10] Fairbanks J., 2008. Thermoelectric applications in vehicles status 2008. U.S. Department of Energy, Washington, D.C., U.S.A.
• [11] Fairbanks J., 2010. Vehicular Thermoelectrics: the New Green Technology. 16th Directions in Engine Efficiency and Emissions Research (DEER) Conference, Detroit, Michigan, September 29.
• [12] Jasiulek D. et al., 2012. Alternatywne źródło zasilania czujników stosowanych w górnictwie. ITG KOMAG, Gliwice (materiały niepublikowane).
• [13] Jasiulek D., Stankiewicz K., Jagoda J., 2013. Możliwości zastosowania czujników samozasilających się przeznaczonych do pracy w podziemiach kopalń. Mechanizacja i Automatyzacja Górnictwa, nr 8(519), 73-80.
• [14] Jasiulek D., 2014. Propozycje zastosowania czujników samozasilających się w przemyśle wydobywczym. Przegląd Górniczy, nr 1/2014, 9-15.
• [15] Jasiulek D., Świder J., 2013. Mechatronic systems in mining roadheaders – examples of solutions. Pomiary Automatyka Robotyka, nr 1/2013, 121-127.
• [16] Jasiulek D., Rogala-Rojek J., Stankiewicz K., 2011. Możliwości zastosowania technik sztucznej inteligencji w układach sterowania i diagnostyki maszyn górniczych. Innowacyjne techniki i technologie dla górnictwa. Bezpieczeństwo – Efektywność – niezawodność KOMTECH 2011. Monografia, ITG KOMAG, Gliwice, 45-54.
• [17] Jura J., Bartoszek S., Jagoda J., Jasiulek D., Stankiewicz K., Krzak Ł., 2013. System sterowania rozproszonego KOGASTER. KOMTECH 2013, Innowacyjne techniki i technologie dla górnictwa. Bezpieczeństwo-Efektywność – Niezawodność, Instytut Techniki Górniczej KOMAG, Gliwice, 309-323.
• [18] Juszczyk M., 2005. Zasilanie automatyki rozproszonej. Control Engineering, 06 2005.
• [19] Kaibe H., Kajihara T., Fujimoto S., Makino K., Hachiu ma H., 2011. Recovery of Plant Waste Heat by a Thermoelectric Generating System. Komatsu Technical Report, Vol. 57, No. 164, 26-30.
• [20] Michalczyk J., 2012. Maximum amplitudes in transient resonance of distributed-parameter systems. Archives of Mining Sciences, Vol. 57, No 3, 657-665.
• [21] Poprawski R., Misiewicz J., 2001. Zjawiska termoelektryczne – wstęp. Instytut Fizyki Politechniki Wrocławskiej, Wrocław.
• [22] Prostański D., Jonak J., 2003. Sieci neuronowe w badaniach procesu urabiania skał stożkowymi nożami obrotowymi. Monografia, Wyd. CMG KOMAG, Gliwice.
• [23] Stankiewicz K., Woszczyński M., 2010. Metody odzyskiwania i przetwarzania energii cieplnej. Maszyny Górnicze, nr 1, 39-46.
• [24] Stankiewicz K., 2011. Metoda samoorganizacji roju w monitorowaniu i sterowaniu urządzeń w warunkach wyrobisk podziemnych. Maszyny Górnicze, nr 4, 10-13.
• [25] Woszczyński M., 2013. Sterowanie zasilaniem elektrycznym maszyny górniczej z zastosowaniem układu rekuperacji energii. Praca doktorska.