工矿自动化

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孙继平

2012, 38(1): 1-4.

<摘要>(82) <PDF>(6)

摘要:
分析了立胜煤矿“1.5”特别重大电气火灾事故的发生时间、事故类型、发生地点及事故原因，认为该次事故为火灾事故，发生在2010-01-05T12:05中间井三道暗立井内，并得出导致该次事故的直接原因：中间井三道暗立井内有一根老化、破损的非阻燃电缆短路着火；矿井主要通风机在事故发生前没有运行，没有独立通风系统，通风设施不全，违规串联通风，中间井缺乏供水系统；矿井在－240 m水平以下区域无逃生通道；井下作业人员没有佩带自救器。最后提出了预防该类事故发生的措施：（1）严禁使用非阻燃电缆和老化、破损电缆；（2）严禁使用明令禁止的电器开关和设备，矿井供电系统必须按规定和标准设置漏电、过流和接地保护装置，并整定和校验；（3）除掘进工作面和临时作业场所外，井下其它巷道和作业地点均应有不少于2条通达地面的步行安全通道，每一个水平到上一个水平和各个采区都必须至少有2个可与通达地面的安全出口相连的行人安全出口；（4）矿井提升设备必须具有煤安标志；（5）矿井主要通风机不得停止运行，矿井必须具有独立的通风系统，必须按《煤矿安全规程》要求设置通风设施；（6）井下必须安装供水系统；（7）井下作业人员必须佩带压缩氧自救器。

主要通风机远程监测系统的设计

安赛, 林柏泉

2012, 38(1): 4-7.

<摘要>(59) <PDF>(6)

摘要:
针对现有的矿井主要通风机运行参数检测方式存在精度低、实时性差、无法实现全面监测的问题，提出了一种主要通风机远程监测系统的设计方案。该系统以C8051F020单片机为控制核心，通过数据采集模块采集主要通风机风压、风量、三相电压、三相电流、有功功率、效率、振动、电动机轴承温度等参数，对参数进行处理后实时显示在本地液晶屏上，并可通过GPRS网络将参数传输至上位机进行显示。试运行结果表明，该系统未出现错报及掉线现象。

煤矿入井人员岗前培训考试系统的设计

贺耀宜

2012, 38(1): 8-10.

<摘要>(79) <PDF>(5)

摘要:
针对煤矿现有入井人员考勤系统与安全培训系统相互独立、安全培训效果差的问题，提出了一种煤矿入井人员岗前培训考试系统的设计方案，给出了系统组成、工作流程及主要功能。该系统采用B/S、C/S混合模式开发，以统一门户管理方式与安全量化管理系统和虹膜考勤系统有机集成，并采用先考试后考勤的人员入井管理方式，即只有通过考试的人员才可下井。实际应用表明，该系统提高了煤矿企业职工学习安全知识的主动性和煤矿安全培训的有效性，为煤矿安全管理培训提供了一种新的思路与方法。

新型矿用智能水压传感器的设计

苗娟娟, 徐乐年

2012, 38(1): 11-14.

<摘要>(52) <PDF>(5)

摘要:
介绍了一种基于STM32F103RBT6微控制器的新型矿用智能水压传感器的总体结构、主要硬件电路及软件设计方案。该传感器采用低功耗电路设计方式以及分时上电的供电方式，在空闲状态下功耗仅为0.006 mA，在采集发送状态下功耗约为0.5 mA。

微震监测虚拟仪器系统的实现方法

赵娴, 吴建星

2012, 38(1): 14-16.

<摘要>(19) <PDF>(6)

摘要:
针对现有的矿山地质安全监测仪器价格昂贵、功能单一、无法在线调整参数的问题，提出了一种微震监测虚拟仪器系统的实现方法，主要介绍了该系统以ARM为核心的数据采集器的设计和基于LabVIEW开发平台的上位机监测软件设计。该系统目前已实现了参数在线设置及多路微震监测信号的实时采集、滤波处理、记录分析、波形显示、打印功能。

矿井多级供电网络漏电故障的分析与检测

吕良君, 姜锦峰, 王文进

2012, 38(1): 17-21.

<摘要>(78) <PDF>(5)

摘要:
对中性点不接地系统和中性点经消弧线圈接地系统发生单相漏电故障时的故障分量进行了分析，明确了漏电故障点的电气量特征，并进一步分析了矿井多级供电网络中零序电流的分布情况，得出结论：（1）中性点不接地系统发生漏电故障时，接地线路的漏电流为整个供电系统所有线路漏电流的最大值，接地线路上级线路的零序电流均比接地线路的零序电流小；（2）中性点经消弧线圈接地系统发生漏电故障时，接地线路的零序电流大小和非接地线路及接地线路的上级线路不一定有明显的区别，但接地线路零序电流的有功分量远远大于非接地线路及接地线路上级线路的零序电流有功分量。最后介绍了几种中性点不接地系统漏电保护检测原理，重点分析了一种易于在微机保护中实现的中性点经消弧线圈接地系统的漏电保护方案，即基于线路零序有功功率大小的选线方法。

基于SimpliciTI协议的无线传感器网络设计

季力

2012, 38(1): 22-26.

<摘要>(51) <PDF>(5)

摘要:
针对GPRS、ZigBee、WiFi等国际标准无线传感器网络通信协议价格高、对硬件要求高等问题，提出采用适用于小型射频网络的低功耗SimpliciTI协议设计无线传感器网络的方案。首先介绍了SimpliciTI协议的基本原理；然后给出了一种采用CC2500射频收发芯片和MSP430超低功耗微处理器芯片的无线传感器节点的电路设计方案，并介绍了基于SimpliciTI协议的无线传感器网络的组网及通信过程；最后介绍了基于距离的无线传感器网络定位算法，并针对常用的多边定位算法误差较大的问题，提出了一种改进的定位算法，即通过实际距离和估算距离的误差平方最小化来计算节点坐标的误差修正值，并采用二维双曲线算法修正未知节点的初始定位坐标，从而提高定位精度。

矿井机车防撞系统障碍物识别方法

郭江涛

2012, 38(1): 26-28.

<摘要>(57) <PDF>(5)

摘要:
分析了矿井机车防撞系统中车载摄像头获取的机车运行前方障碍物图像的特征，提出了近、中、远距离下的障碍物识别方法及实现流程。测试结果表明，该方法能够有效获取障碍物特征并快速识别出障碍物。

煤矿事故案例的安全职能分析及数据库系统设计

刘洋, 林柏泉, 李贤忠, 徐幼平

2012, 38(1): 29-32.

<摘要>(54) <PDF>(5)

摘要:
指出煤矿事故案例的安全职能是加强人员安全意识、促进安全政策的落实、为事故应急处理提供参考、预测矿井危险性、促使决策者加大安全投入、利于形成安全理念、促进新技术及装备的开发和应用；分析了煤矿事故案例数据库系统的结构、功能及开发方式。该数据库系统的建立实现了煤矿事故案例的共享检索和高效管理，下一步将深入研究该系统的事故处理措施智能提取、事故危险性预测等功能。

基于模糊推理的配电网单相接地故障诊断方法

罗宇锋, 赵宇丹, 陈曦辉

2012, 38(1): 32-36.

<摘要>(90) <PDF>(5)

摘要:
提出了一种基于模糊推理的配电网单相接地故障诊断方法，即采用模糊理论对传统的零序电流群体比幅法、暂态零序电流互积求和法、信号注入法这三种传统的配电网单相接地故障诊断方法进行改进，根据模糊推理理论将三种故障诊断方法的诊断结果融合以综合判断；针对配电网支路多且复杂，但每条支路并不长的特点，对配电网络进行化简分层，并采用基于模糊推理的配电网单相接地故障诊断方法对分层后的配电网进行逐层判断，最终确定诊断结果。分析结果表明，该故障诊断及电网分层诊断方法能够准确、快速地判断出故障线路。

矿井透地通信系统中的定时同步研究

郭银景, 李春秋, 房鲁韬

2012, 38(1): 36-39.

<摘要>(26) <PDF>(6)

摘要:
对矿井透地通信系统中的定时同步问题进行了研究。首先以大地信道为对象构建了简单的弹性波介质模型，计算得到该模型的多径延时为20 ms；其次在Matlab环境中仿真并对比分析了非数据辅助定时定时同步方法和数据辅助定时同步方法在透地通信系统定时同步应用中的性能，得出非数据辅助定时同步方法对透地通信系统的信号功率要求较高、数据辅助定时同步方法具有较高可靠性且更适合透地通信系统的结论；最后对采用数据辅助定时同步方法，当OFDM信号的循环前缀长度分别为最大时延的0.5倍、2倍、4倍，信噪比为0~18 dB的透地通信系统解码误码率进行了仿真研究，结果表明，当OFDM信号的循环前缀长度大于最大时延的2倍、信噪比大于16 dB时，透地通信系统的解码误码率可达10-5数量级，从而验证了数据辅助定时同步方法应用于透地通信系统同步解码时的可靠性。

矿井巷道ZigBee无线传输特性研究

孟庆勇, 李长峰, 温良, 王红尧, 姚永辉

2012, 38(1): 40-42.

<摘要>(52) <PDF>(4)

摘要:
在地下平直巷道内模拟井下环境，对矿井ZigBee无线传输特性进行了实验研究。首先选用路径损耗系数模型作为矿井巷道无线传输模型，然后采用两个GAINZ节点分别测试了不同距离下接收信号强度指示的波动性及其受障碍物的影响特性、节点间距不同时的收包率、节点间距不同时的接收信号强度指示值。由测试结果分析得，在平直巷道内，所选取的路径损耗系数模型是可行、准确的，即可用接收信号强度指示来进行测距及定位；平直巷道内的节点间距为30~40 m时，通信是可靠的；路径损耗系数模型在实际矿井巷道内应用时需重新设置参数。

矿用三相数字化电源的研究

杨健康, 沈亚瑞, 宋建成

2012, 38(1): 43-46.

<摘要>(36) <PDF>(4)

摘要:
针对现有矿用三相电源对井下电网造成的谐波污染问题，设计了一种基于STM32F103VB的矿用三相数字化电源，详细介绍了该电源的工作原理及控制策略。该电源采用典型AC-DC-AC结构，其PWM整流器采用电压、电流双闭环直接电流控制策略，以实现输入电流为正弦波且与输入电压同相位、输出电压稳定的控制目标；PWM逆变器采用电压外环、电流内环的双闭环控制策略，以提高输出电压的波形质量和负载适应性；SPWM波通过STM32F103VB定时器的下溢中断来获得。实验结果表明，该电源的输入电流谐波含量很低，具有较高的功率因数和输出稳定度。

谐振接地系统单相接地故障仿真分析

李辉, 唐轶, 孙常青

2012, 38(1): 47-51.

<摘要>(37) <PDF>(4)

摘要:
针对谐振接地系统发生单相接地故障时因故障线路电流很小且方向不确定而导致选线难度大的问题，从理论上分析了谐振接地系统发生单相接地故障时的零序电压、零序电流变化规律；在Matlab软件中建立了小电流接地系统仿真模型，并分别对中性点不接地系统、全补偿谐振接地系统、过补偿谐振接地系统、欠补偿谐振接地系统进行了仿真分析，仿真结果与理论分析结果一致，进而得出结论：发生单相接地故障时，中性点不接地系统可选用基于幅值和方向等稳态分量的选线方法，谐振接地系统不可选用该种选线方法，但两种系统可选用同一种基于暂态分量的选线方法。

基于暂态零序能量的配电网故障选线方法研究

田书, 何金朋, 聂赫

2012, 38(1): 51-54.

<摘要>(54) <PDF>(4)

摘要:
针对中性点经消弧线圈接地系统发生单相接地故障时因故障边界复杂、随机，故障稳态分量小，零序瞬时功率倒相而导致传统的单一特征量选线方法失效问题，提出了一种新的基于暂态零序能量的选线方法。该方法通过一种数字滤波器来滤除暂态零序电流中的不对称分量和稳态工频分量，得到各条线路零序电流和母线零序电压的暂态纯故障分量，由此构造暂态零序能量，并根据暂态零序能量的大小和方向判断故障类型及线路，即发生单相接地故障时，非故障线路暂态零序能量的方向为正，故障线路暂态零序能量的方向为负，且其绝对值为其余线路暂态零序能量之和；发生母线接地故障时，母线暂态零序能量的大小为其余线路暂态零序能量之和。针对母线暂态零序能量受噪声影响大而导致选线灵敏度低的问题，提出将自动重合闸技术应用到该选线方法中的方案。Matlab仿真结果表明，该选线方法的准确性、可靠性较高。

不同转子结构无刷双馈电动机的仿真研究

薛冰, 胡堃, 樊贝

2012, 38(1): 55-58.

<摘要>(35) <PDF>(3)

摘要:
阐述了无刷双馈电动机的工作原理和不同转子结构特点，采用Ansoft软件对磁障、笼型、凸极、凸极加导条4种不同转子结构的无刷双馈电动机进行了建模仿真，通过二维瞬态电磁场有限元计算出了不同转子结构无刷双馈电动机的磁力线分布及气隙磁场谐波的频谱图，揭示了不同转子结构对无刷双馈电动机磁场调制效果的影响，得出磁障转子无刷双馈电动机对磁场的调制效果最好、笼型转子无刷双馈电动机对磁场的调制效果最差的结论，为深入研究无刷双馈电动机转子结构的优化设计奠定了基础。

一种STATCOM控制器的设计

刘绕龙, 马小平, 张课

2012, 38(1): 59-62.

<摘要>(65) <PDF>(2)

摘要:
介绍了静止无功发生器的工作原理及控制方法，提出了一种静止无功发生器控制器的设计方案，给出了该控制器设计过程中需注意的主、分控制器通信问题，显示CPLD收发数据的消抖问题，IGBT上下桥臂的短路问题，程序跑飞问题及相应的解决措施。该控制器基于滞环瞬时比较控制原理，采用主控制器+分控制器的设计方式，且主、分控制器均采用DSP+CPLD的结构，提高了静止无功发生器控制器的运算速度和实时性。

LTE系统下行链路中HARQ技术的研究与仿真

李旭虹, 刘燕, 王安义

2012, 38(1): 62-65.

<摘要>(40) <PDF>(4)

摘要:
介绍了LTE系统中HARQ技术原理；以III型HARQ为研究对象，搭建了基于HARQ的LTE系统下行链路仿真平台，并对加入HARQ技术前后的LTE系统误块率进行了仿真比较。结果表明，HARQ技术不仅有效降低了LTE系统的误块率，而且使LTE系统在较低的信噪比情况下仍可获得与未采用HARQ技术时高信噪比情况相同甚至更好的通信质量，即能提高小区覆盖边缘用户和无线信道质量较差的用户的通信质量。

一种矿用多功能采集模块的设计

谢国军, 侯杰

2012, 38(1): 66-69.

<摘要>(32) <PDF>(3)

摘要:
针对现有矿用采集模块大多功能单一的问题，提出了一种矿用多功能采集模块的设计方案，详细介绍了该模块主要硬件电路和软件程序的设计方法。该模块利用AD转换芯片的可编程增益放大器实现了多种模拟信号接入功能，采用数字滤波方式实现了频率信号和开关量信号的复用检测，并实现了CPU输出控制功能。应用结果表明，该模块可采集多种现场传感器信号，运行稳定可靠。

采空区自然发火监测系统的设计

付明超, 秦宪礼, 沈斌, 孟娇茹

2012, 38(1): 70-73.

<摘要>(68) <PDF>(7)

摘要:
针对现有的采空区自然发火监测方式成本高、易出现故障、维护困难且有线传输方式不可靠的问题，采用无线射频技术和CAN总线技术设计了一种采空区自然发火监测系统，详细介绍了系统的整体架构，主要硬件部分的设计，以及无线通信频率、探头工作时序、无线接收分站工作流程、无线路由控制协议等关键技术的实现等。测试结果表明，该系统组网快速，当两探头间距小于150 m时能够对各监测节点处的温度数据进行实时采集及可靠传输，工作寿命达90 d。

井下无线视频监控系统的关键技术研究与实现

李晋

2012, 38(1): 73-75.

<摘要>(47) <PDF>(4)

摘要:
研究并实现了煤矿井下无线视频监控系统的视频采集、视频编解码、视频数据的网络传输等关键技术。该系统对采集到的视频图像数据进行MPEG-4编码，通过WiFi和RTP流媒体协议对编码数据进行传输，通过监控主机对接收数据进行解码并显示。实验结果表明，该系统每秒可传输25帧MPEG-4视频数据，且视频图像清晰、流畅。

一种矿井风量检测仪的设计

彭云, 赵伏军

2012, 38(1): 76-78.

<摘要>(51) <PDF>(3)

摘要:
针对目前采用机械式或电子式风速计以及米尺或皮尺测量井巷风量方法存在效率低、精度低、准确性差等问题，提出了一种可实现多参数自动测量的矿井风量检测仪的设计方案，介绍了该检测仪的组成、测量原理及软件设计。该仪器采用超声波探头及超声波时差法测量井巷风速，采用激光脉冲法测量测点与巷壁的距离，经计算得出巷道断面积，将校正后的风速与巷道断面积相乘即得到风量值。试验结果表明，该检测仪测量快速，精度较高。下一步将在井下测试该检测仪的准确性。

新型煤矿盘形闸检测仪的研制

吴岩, 孟宪清

2012, 38(1): 79-81.

<摘要>(64) <PDF>(3)

摘要:
针对现有煤矿盘形闸检测仪数据存储量小且无通信功能的问题，提出了一种基于μPSD3354微处理器和模数转换芯片ADS7957的新型盘形闸检测仪设计方案。该检测仪能够自动检测并实时显示盘形闸的工作状态参数，当盘形闸的间隙超出规定值时能够进行声光报警并显示超限闸；可存储约1 a的检测数据，并能将存储的历史数据发送至上位机。测试结果表明，该检测仪性能稳定可靠。

采集器控制面板的设计

姚宏昕, 吴奕

2012, 38(1): 81-84.

<摘要>(51) <PDF>(3)

摘要:
介绍了电容感应触摸技术的基本原理，提出了一种基于PSoC芯片CY8C24794的采集器控制面板的设计方案，详细介绍了该控制面板的电容触摸按键与滑条、监控模块及其与计算机模块之间的USB通信接口设计方法。该控制面板已应用于一种新型磁盘阵列采集器中，其环境参数测量误差小于3%，触摸按键测量误差小于2%，且实现了零故障。

Modbus/TCP协议在带式输送机视频传感系统中的应用

闫占芳, 华钢, 刘盼

2012, 38(1): 85-87.

<摘要>(52) <PDF>(3)

摘要:
给出了带式输送机视频传感系统的硬件结构，阐述了Modbus/TCP协议在该系统中的应用方法，包括网络程序开发包协议栈及Modbus/TCP协议的实现。测试结果表明，该系统能够实时、准确地传输并显示带式输送机的开停、堆煤、着火、跑偏、撕裂、煤量、速度信息。

MGTY400/930-3.3D电牵引采煤机截割轴的改进与应用

宋建伟, 张宪超, 李小平

2012, 38(1): 88-90.

<摘要>(45) <PDF>(3)

摘要:
针对MGTY400/930-3.3D电牵引采煤机在采煤过程中时常因割到较硬物体而损坏摇臂的问题，对采煤机进行了改进分析，指出最合适的方法是改进截割轴；提出一种截割轴的改进方案，即人为在截割轴上制造一处薄弱点，使滚筒割到硬物时损坏截割轴，以切断动力传递，并在轴心车一个螺孔，以便将断轴从电动机中取出。改进后的MGTY400/930-3.3D电牵引采煤机已在东滩煤矿某综采工作面得到应用，结果表明，该方案大大缩短了截割轴的更换时间，降低了摇臂损坏事故的发生率，提高了采煤机采煤的安全性。

矿井提升机钢丝绳在线无损检测系统的设计及应用

刘利伟, 李建朝

2012, 38(1): 90-92.

<摘要>(56) <PDF>(10)

摘要:
介绍了钢丝绳弱磁检测原理，阐述了矿井提升机钢丝绳在线无损检测系统的构成及工作原理。应用结果表明，该系统能够精确地检测出矿井提升机钢丝绳的内、外断丝及损伤状况，检测效率高，且有效节约了用绳成本，大大降低了检测能耗。

水流量标准装置控制系统的设计

吴耀明, 孙泉亮, 袁少博

2012, 38(1): 93-95.

<摘要>(49) <PDF>(4)

摘要:
介绍了一种采用称重法标定标准表、标准表法标定被测流量计的水流量标准装置的组成，重点阐述了该装置控制系统的硬件组成、工作原理及人机界面设计方案。该控制系统采用S7-300 PLC对水流量标准装置的数据进行采集及处理，控制水泵启停、换向器换向，并采用SIMATIC WinCC组态软件实现水流量标定效果显示、参数设置及报表的生成、保存、查询等功能。测试结果表明，该水流量标准装置标定出的涡街流量计的线性度和重复性达1.0级精度要求，其控制系统稳定可靠，不确定度小。

样机自动跟踪管理系统的设计

邹玉

2012, 38(1): 96-98.

<摘要>(53) <PDF>(3)

摘要:
介绍了一种基于电子标签和GPRS技术的样机自动跟踪管理系统的结构、工作原理及模块设计。该系统通过射频读卡器读出各样机上电子标签中的样机信息数据，通过GPRS模块将数据发送至前置主机，以供样机管理人员查看，从而实现了样机的自动跟踪管理功能。测试结果表明，该系统能够帮助管理者迅速找到所需样机，大大提高了样机管理效率。

煤矿带式输送机监控软件的设计

席波

2012, 38(1): 98-100.

<摘要>(46) <PDF>(6)

摘要:
采用VB6.0设计了一套煤矿带式输送机监控软件，介绍了软件总体设计及实时监控主画面设计方案，阐述了采用MSComm控件、Winsock控件分别实现上下位机的串口通信、以太网通信的方法。该监控软件画面直观，控制灵活，较为实用。

基于CAN总线的刨煤机控制系统设计

姚立权, 刘永刚, 侯志军, 车昊庭

2012, 38(1): 100-102.

<摘要>(53) <PDF>(3)

摘要:
介绍了一种刨煤机控制系统的设计方案和控制方案。该控制系统包括中央控制系统、电液控制系统、语音通信系统三部分，采用CAN总线组成通信网络，可实现对综采成套设备工作状态的实时监控功能。应用表明，该系统稳定性高，易于操作。

刮板输送机链条动态张力控制系统及其应用

陈君

2012, 38(1): 103-104.

<摘要>(49) <PDF>(3)

摘要:
针对传统的刮板输送机链条人工张紧方式因张力恒定而导致断刮板、断链事故频发的问题，介绍了一种刮板输送机链条动态张力控制系统的组成、工作原理及操作方式。该系统根据载荷检测装置测量的链条张力值来控制张紧油缸的伸缩量，从而实现链条张力随负载变化的自动控制功能。实际应用表明，该系统降低了链轮、链条的磨损程度以及断刮板、断链事故的发生率，延长了刮板输送机的使用寿命。

ACS运动控制器运动实时暂停功能的实现方法

程文锋, 张耀, 黄文广

2012, 38(1): 105-108.

<摘要>(48) <PDF>(3)

摘要:
提出了一种ACS运动控制器运动实时暂停功能的实现方法。该方法通过将大的程序段按时间细分成细小段轨迹运动程序，然后在各细小段轨迹运动程序之间加入条件控制语句，使各细小轨迹运动程序段逐条载入到运动命令队列中，从而有效控制整个程序的运行，实现运动实时暂停功能。该方法已在基于ACS运动控制器的卷簧机数控系统中得到应用，取得了理想的运动实时暂停效果，且未出现明显的累积误差。

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2012年第38卷第1期

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