工矿自动化

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刘鹏, 张申, 巩思园, 张国鹏, 丁恩杰

2012, 38(5): 1-5.

<摘要>(47) <PDF>(6)

摘要:
现有的矿震预警系统都是以独立形式运行于各矿区，相互之间没有关联，重复投资严重，且矿震数据海量繁杂，仅依靠现场分析无法满足实时预警需求。文章基于感知矿山物联网示范工程（夹河矿），对采用云计算SaaS模式构建的矿震远程预警系统关键技术进行了相关研究：首先给出了系统整体框架，然后重点探讨了该系统所涉及的三个关键技术，包括基于SaaS的矿震预警专家分析软件架构、多源SaaS数据库构建技术以及基于MapReduce的并发数据过滤接收技术。现场应用表明，所构建的系统已基本具备全国统一远程矿震预警系统的架构，能满足多矿区远程矿震预警的基本要求。国家自然科学基金项目(60972059)；中国博士后科学基金项目(20100481185)；中央高校基本科研业务费专项资金资助项目（2011QNB26，2010QNA27)；江苏高校优势学科建设工程资助项目

井下跳汰排矸及矸石回填控制系统的设计

孙晋永, 符东旭, 孟彬, 曹建峰, 李海涛, 霍红涛

2012, 38(5): 6-10.

<摘要>(53) <PDF>(6)

摘要:
针对现有地面选煤及排矸方式存在的费用高、土地占用面积大、污染严重等问题，提出一种井下跳汰排矸及矸石回填控制系统的设计方案，介绍了该系统的硬件组成、通信方式、控制流程及软件设计。该系统的上位机采用iFIX组态软件对现场设备进行实时监控；下位机以S7-300 PLC为核心，采用STEP7编程软件实现跳汰控制、选煤排矸、煤泥水处理及安全应急处理功能；系统人机交互功能由MT8000触摸屏实现。该系统在邢东煤矿的应用在国内首次实现了井下跳汰排矸选煤，系统运行过程中未出现任何故障，效果良好。

一种矿用本安型负载设备高可靠电源电路的设计

李尚坤

2012, 38(5): 11-14.

<摘要>(45) <PDF>(13)

摘要:
提出了一种基于BUCK开关电源控制芯片LM22671的矿用本安型负载设备高可靠电源电路的设计方案，详细介绍了该电路中输入抗浪涌与本安化处理部分、软启动电路、本安型BUCK开关电源的硬件设计及工作原理，给出了电路中关键元器件参数的优化方法及实验数据。当BUCK开关电源的电感值不小于47 μH时，开关频率保持在500 kHz且不会出现频率交叉，纹波电压基本保持在10 mV且不会突然增大，开关电源关键负载点的测试效率均不低于80%，电源电路的最大短路电流、最大容性负载、最大感性负载均符合GB3836.4—2010的本安要求。该电源电路已通过火花试验和I级抗浪涌试验，证实该电路具有较高的可靠性。

主从式矿用组合开关通信系统的研究

闫世军, 宋建成, 徐杰, 郑丽君

2012, 38(5): 15-18.

<摘要>(61) <PDF>(5)

摘要:
介绍了3.3 kV智能型矿用组合开关控制系统的拓扑结构和各模块工作原理；针对该控制系统对于通信可靠性和实时性的需求，提出了一种基于C8051F040单片机和RS485总线的主从式矿用组合开关通信系统设计方案，详细介绍了该通信系统的硬件设计、通信协议及上下位机之间通信的实现过程。测试结果表明，该通信系统数据传输准确可靠，实时性高。

钢丝绳芯输送带可视断带诊断系统的研究

张子良

2012, 38(5): 19-22.

<摘要>(58) <PDF>(12)

摘要:
提出了一种钢丝绳芯输送带可视断带诊断系统的设计方案。该系统采用漏磁检测技术，由电磁传感器对钢丝绳芯输送带进行电磁检测；当检测出损伤部位时，下位机首先通过计算确定其坐标，然后控制X光检测部分移动至坐标处，对损伤区域进行拍照，图像信息由下位机传至上位机进行数据处理，确认其损伤并确定损伤类型后，在监控界面的相应坐标处显示报警，并显示损伤处的图像。现场测试结果表明，该系统较好地实现了钢丝绳芯输送带的可视化断带检测功能，准确性较高，误差小。

黏稠物料屈服应力测试装置的设计

杨泽生, 刘宓, 陶显, 郝雪弟, 吴淼

2012, 38(5): 23-26.

<摘要>(71) <PDF>(5)

摘要:
为了研究搅拌时间对黏稠物料屈服应力的影响,介绍了一种以桨叶法为测试原理的黏稠物料屈服应力测试装置的设计方案，重点阐述了该装置的结构设计、电路设计、转子设计及测试过程。用该装置搅拌含固量为57.37%的煤泥，以8 r/min的转速搅拌240 min，所得最大屈服应力的最大引用误差为1.25%，最大相对误差为5.45%，重复精度≤3%。以8 r/min的转速搅拌含固量为60.89%的煤泥，得出结论：煤泥的屈服应力随搅拌时间先增大后逐渐减小，且存在明显峰值；在搅拌120 min后，煤泥屈服应力的变化速度减慢，并逐步趋于稳定。

交-直-交矿井提升传动系统中定子变压器的功率计算与探讨

关恒祝

2012, 38(5): 26-29.

<摘要>(31) <PDF>(7)

摘要:
分析研究了交-直-交矿井提升变频调速传动系统中定子变压器的功率计算问题，推导出了交-直-交变频调速传动系统中提升电动机和定子变压器的功率计算公式，以实例说明了提升电动机和定子变压器的功率计算方法，并得出了交-直-交矿井提升变频调速传动系统中变压器的功率选择与品牌及控制方式无关，仅与提升机的转矩、提升速度、电动机和变频器的功率因数以及传动系统的效率有关的结论。

煤矿井下绞车配电室电磁辐射环境测试分析

王福增

2012, 38(5): 30-32.

<摘要>(55) <PDF>(8)

摘要:
使用R&S频谱分析仪FSP7及频段为9 kHz~7 GHz的电场天线，测试了绞车启动、运行和停车过程中煤矿井下绞车配电室内的电磁环境，分析后得出结论：（1）液压绞车启动时在整个频段内都产生干扰，在个别频段产生的干扰非常强，比正常运行时高40 dB?μV/m；液压绞车停车和正常运行时产生的干扰很小。（2）变频钢缆绞车在运行、启动及停车时产生的电磁干扰都很大，在1 m、1.7 m高度测试的值基本相同，低频段的电磁干扰最大，最大电磁干扰达170 dB?μV/m，比相应的背景噪声高80 dB?μV/m。（3）变频钢缆绞车配电系统在绞车运行、启动以及停车过程中产生的电磁干扰都比液压绞车配电系统产生的电磁干扰大。

煤矿设备信息管理系统的构件化设计方法

王维

2012, 38(5): 33-35.

<摘要>(62) <PDF>(4)

摘要:
针对现有的煤矿设备信息管理系统开发效率和复用粒度低、难以满足煤矿个性需求的问题，从软件复用的角度介绍了一种煤矿设备信息管理系统的构件化设计方法，给出了系统开发模型和体系结构，详细介绍了系统构件的设计和实现方法。该构件化设计方法通过创建.NET功能构件，复用.NET中的基本构件和已创建的功能构件，最后在.NET开发平台上组装构件来达到软件复用的目的，提高了系统软件的开发效率、可靠性和可重用性。

能源数据综合采集系统的研究

刘元明, 刘志文, 田伟

2012, 38(5): 36-38.

<摘要>(50) <PDF>(4)

摘要:
分析了RS485总线、GPRS、WiFi这三种现有的矿山能源数据采集方式的优缺点，指出应引入新的数据采集方式，以提高数据采集的准确性和及时性；给出了一种能源数据综合采集系统的总体结构，指出该系统可根据矿山实际情况灵活采用有线、无线、人工方式采集能源数据；提出在综合利用现有工业以太网和数据采集方式的基础上，将Modbus串行通信协议和ZigBee无线通信协议应用于能源数据综合采集系统中的方案，以提高系统数据采集的稳定性；介绍了集中器的硬件结构，指出该集中器具有多种数据接口，可以方便地与其它设备互联，实现能源数据的有效传输。

工业自动化控制系统的抗干扰技术分析

黄勤陆, 黄骏, 黄凤江

2012, 38(5): 39-41.

<摘要>(66) <PDF>(7)

摘要:
分析了干扰感应模型，指出常见的工业自动化控制系统的干扰源包括辐射干扰、传导干扰和设计施工引起的干扰，分析了这些干扰的产生机理；指出应从设计和现场施工两方面采取抗干扰措施，设计阶段要考虑电源设计、接地系统设计、管线设计、器件选择、软件设计等因素，并给出了常见的抗干扰措施；以某燃气站控制系统为例介绍了抗干扰措施在实际工业现场中的应用方案，验证了合理的抗干扰措施可有效降低干扰，保证工业自动化控制系统的可靠运行。

一种适于无操作系统的嵌入式系统存储管理方法研究

彭小平, 康安明

2012, 38(5): 43-45.

<摘要>(45) <PDF>(3)

摘要:
针对无操作系统嵌入式系统中的链式存储线性表和顺序存储线性表存储管理方法存在的存储空间浪费、CPU操作频繁问题，提出了一种改进的顺序存储线性表存储管理方法。该方法采用顺序存储和首(尾）地址变化的方式存储多条关联的信息，既节省了存储空间，也减少了不必要的CPU操作。该方法在某微机继电保护装置故障记录中的应用结果验证了其可行性。

灰色模型在矿区沉降预测中的应用

鲍金杰, 汪云甲

2012, 38(5): 46-49.

<摘要>(59) <PDF>(5)

摘要:
为了准确掌握矿山的沉降变化规律，预测沉降发展趋势，提出一种采用灰色模型进行矿区沉降预测的方法。结合沉降观测实例，采用灰色模型精度检验和数理统计的F分布两种方法对灰色模型的预测结果进行检验和分析。结果表明，灰色模型能够满足矿区沉降预测的精度要求，且预测精度随着采用数据量的增加而提高。

粒子群优化算法在煤炭发热量预测中的应用

王建军, 王世营, 雷萌

2012, 38(5): 50-53.

<摘要>(33) <PDF>(4)

摘要:
根据已测定的煤中收到基全水、收到基灰分、干燥基灰分和收到基挥发分的含量，建立了基于BP神经网络的煤炭发热量预测模型，并采用粒子群优化算法优化BP神经网络的权值和阈值，实现了对煤炭发热量的快速预测。仿真及实验结果表明，经粒子群优化算法优化后的预测模型可用于煤质分析，且学习精度高，稳定性和鲁棒性好。

矿用救生舱环境监控系统软件的研究

徐娟

2012, 38(5): 53-55.

<摘要>(33) <PDF>(3)

摘要:
给出了矿用救生舱环境监控系统的组成，主要介绍了该系统软件的功能设计、总体架构及界面设计方案。该系统软件可实时显示各传感器的运行状态和检测数据、舱内气体余量、电源电量、照明灯状态、空气净化状态、自动控制状态、舱门状态等，人机交互界面友好，操作简便。该软件经长期连续运行实验，工作正常，达到了设计要求。

基于CAV444的电容式液位传感器设计

周燕

2012, 38(5): 56-59.

<摘要>(83) <PDF>(6)

摘要:
介绍了电容式液位传感器的测量原理，提出了一种基于新型电容测量集成电路芯片CAV444的电容式液位传感器的设计方案。测试结果表明，该传感器性能稳定，测量精度较高，误差较小，能够满足低浓度瓦斯输送安全监测系统的水位监测需求。

一种光纤光栅支承压力传感器的设计及性能测试

魏世明, 马智勇, 俞康建, 赵亚克

2012, 38(5): 59-62.

<摘要>(47) <PDF>(5)

摘要:
针对现有的支承压力监测方法存在的测试精度低、抗干扰性能差、易受水侵蚀影响等问题，以光纤光栅传感原理为基础，设计并实现了一种基于圆柱结构的支承压力传感器。该传感器消除了径向应力的影响，仅感受支承压力的变化；以光为传输介质，不受矿井水和瓦斯的影响。相关的力学标定实验结果表明，该传感器输出与应力具有良好的线性关系，应力灵敏度系数约为20~30 pm/N，测试精度较高。相似模拟实验结果表明，受开采影响，工作面前方一点支承压力呈现逐渐增加并最终趋于稳定的变化趋势，与实际变化规律相一致，验证了该传感器用于支承压力监测的可行性。

具有温度补偿的高精度矿用氧气传感器设计

王鸿建, 唐茂锋, 汪学明, 刘炎, 盛男

2012, 38(5): 63-65.

<摘要>(94) <PDF>(5)

摘要:
分析了电化学氧气探头的温度影响特性及补偿方法，介绍了具有温度补偿的高精度矿用氧气传感器的软硬件设计及实验测试过程。该传感器采用温度传感器DS18B20进行温度补偿，在10 ℃和40 ℃时的测量误差仅为0.1%，表明温度补偿效果较好。

模糊PID控制在抑尘剂溶液自动配比系统中的应用

唐兵, 钟云, 郭明彦

2012, 38(5): 65-68.

<摘要>(55) <PDF>(3)

摘要:
针对传统的人工地面配液法或基于配液阀的手控配液法存在的配液精确度低、难以满足抑尘剂浓度实时变化要求的问题，介绍了一种抑尘剂溶液自动配比系统的工作原理，重点阐述了模糊PID控制算法在该系统中的应用方案及实现过程。该系统根据检测到的粉尘浓度计算所需的抑尘剂溶液浓度，采用常规PID算法控制定目标浓度的溶液配比，采用模糊PID算法控制目标浓度实时变化的溶液配比。实验结果表明，与常规PID算法相比，模糊PID算法用于抑尘剂溶液自动配比时配液精确度更高，误差更小。

模糊免疫PID控制在矿用设备座椅减振系统中的应用

刘刚, 闫石林, 梁慧杰

2012, 38(5): 69-72.

<摘要>(55) <PDF>(3)

摘要:
针对现有矿用设备座椅减振系统因弹簧无法控制而导致减振效果不佳的问题，介绍了一种矿用设备座椅减振系统的组成及工作原理，重点阐述了模糊免疫PID控制在该系统中的应用方案。该系统以PLC为主控制器，通过气缸组件工作状态的变化调整气体弹簧的刚度，从而实现座椅减振；针对系统非线性、时变性、滞后性等特点，采用模糊免疫PID控制策略进行减振控制。仿真和应用结果表明，采用模糊免疫PID控制的矿用设备座椅减振系统鲁棒性高，驾驶员乘坐舒适性好，满足实际使用要求。

一种基于无功功率的感应电动机复合转速辨识方法

陈义衡, 曹建文, 张爱玲

2012, 38(5): 73-76.

<摘要>(42) <PDF>(3)

摘要:
针对基于无功功率的模型参考自适应转速辨识法在动态过程中存在的收敛慢问题，提出了一种基于无功功率的复合转速辨识方法，即将基于无功功率的直接计算法和MRAS转速辨识法相结合的方法。实验结果证明，该方法既具有直接计算法的快速跟随能力，又有MRAS转速辨识法的强抗干扰能力，且算法简单，所用电动机参数少，容易在工程中实现。

基于图像连通区域面积的成捆棒材自动计数方法

黄玲, 齐保谦, 胡波

2012, 38(5): 77-79.

<摘要>(62) <PDF>(3)

摘要:
提出了一种基于图像连通区域面积的成捆棒材自动计数方法。该方法首先对获取的棒材图像进行灰度化、滤波和图像分割处理，然后对分割图像中的连通区域分类：小于基本面积的区域视为噪声区域，介于基本面积和阈值面积之间的区域视为一支棒材区域，大于阈值面积的区域表示多支棒材粘连区域。对于多支棒材粘连区域，采用区域面积除以标准面积得到棒材支数。最后将所有连通区域的棒材支数求和即可得到图像中全部棒材的支数。该方法应用于13幅成捆棒材图像计数实验时所得误差均小于3%。

高压带电体温度检测装置

谭光韧, 宋峰, 吴建华

2012, 38(5): 80-83.

<摘要>(45) <PDF>(3)

摘要:
针对传统高压带电体测温方法存在的难以实现电气绝缘、精度低等问题，介绍了一种新型高压带电体温度检测装置的设计方案。该装置采用传统接触式测温方式下的温度传感器采集温度信号，采用可调电流源+感生电源方式实现供电，各感生电源与可调电流源通过高压线连接，不同测温点的感生电源之间没有电气连接，且采用光纤传输温度信号，从而很好地实现了电气绝缘。实验结果表明，该装置的感生电源电压稳定，测温精度高，抗干扰能力强。

煤矿井下采掘设备隔爆兼本安型电气控制箱的本安设计

呼守信

2012, 38(5): 83-86.

<摘要>(74) <PDF>(9)

摘要:
针对煤矿井下采掘设备防爆兼本安型电气控制箱内本安电路与非本安电路并存、非本安电路的能量可能会窜入本安电路而影响本安电路防爆及本安性能的问题，从结构设计和电气隔离两方面介绍了煤矿井下采掘设备隔爆兼本安型电气控制箱的本安设计方法，给出了电气间隙、爬电距离、绝缘及耐压、接线端子、本安布线、电源变压器、本安隔离栅印制板等结构布置方法以及RS485通信隔离电路、模拟量隔离电路、压频变换电路、电阻信号隔离电路、开关量隔离电路、继电器隔离电路等电气隔离措施。应用表明，采用该方法设计的煤矿井下采掘设备隔爆兼本安型电气控制箱安全可靠，维护简便，能够满足煤矿井下的防爆要求。

煤炭产量远程监测系统主站数据定时传输软件的设计

陈伟

2012, 38(5): 87-90.

<摘要>(48) <PDF>(4)

摘要:
给出了煤炭产量远程监测系统的整体架构及主站的业务流程；针对现有煤炭产量远程监测系统中主站无法精确定时向监控中心传输数据的问题，结合《煤炭产量远程监测系统使用与管理规范》的要求，采用Visual C++设计了一种主站数据定时传输软件。该软件采用Windows多线程技术和主动请求传输方式，实现了主站每隔1 h向监控中心发送一次数据的功能。现场运行结果表明，采用主站数据定时传输软件后，煤炭产量远程监测系统主站向监控中心传输数据的稳定性、准确性、及时性有了明显提高，与理论要求的误差仅为毫秒级别。

人员定位数据上传软件的设计

刘海进, 马永辉, 黄和平, 盛桂山

2012, 38(5): 90-92.

<摘要>(24) <PDF>(6)

摘要:
介绍了一种基于VB6.0的人员定位数据上传软件的设计方案。该软件从人员定位系统数据库中采集数据并按照一定的格式要求生成所需文本数据，生成的初始化文件和实时数据文件作为软件的对外接口；无需安装和维护，只需按照要求对配置文件进行配置即可运行；采用时间加密和硬盘序列号加密方式，保证了软件厂家利益的最大化。应用结果表明，该软件操作方便，运行可靠。

无线Mesh技术在煤矿井下应急通信系统中的应用

傅郁松

2012, 38(5): 93-96.

<摘要>(45) <PDF>(8)

摘要:
介绍了无线Mesh技术的特点，提出了一种基于Mesh技术的煤矿井下应急通信系统的组网方案及主要设备，分析了该系统优化的关键技术。该系统具有较强的扩展性和自适应性，利用Mesh路由器对系统网络进行分段及多频处理，提高了传输带宽和信息吞吐量。

基于PLC的水量监测系统设计

黄位华, 宋建成, 曲兵妮

2012, 38(5): 96-99.

<摘要>(39) <PDF>(5)

摘要:
为了对某煤矿各单位用水情况进行完整统计和规划，减少水资源浪费，采用PLC和无线以太网技术设计了一种水量监测系统，详细介绍了该系统的整体结构、软硬件设计、现场调试及应用情况。该系统通过以PLC为核心的现场监测层获取用水量信息，通过无线网络将用水量信息发送至中央监控管理层进行实时显示。测试和运行结果表明，该系统测量数据准确度高，网络运行稳定，实现了用水量的远程监测。

工业设计在煤矿产品设计中的应用

陶宇红

2012, 38(5): 100-102.

<摘要>(22) <PDF>(3)

摘要:
针对传统的煤矿产品只是从功能上满足客户需要而存在外观陈旧、体积笨重的问题，提出了一种将工业设计理念融入煤矿产品设计中的方案；以某煤矿产品设计为例，介绍了在煤矿产品设计过程中通过运用工业设计理念来改变煤矿产品结构形式、硬件界面和软件界面的方法，指出融入工业设计理念的煤矿产品更加具有竞争力。

施工现场安全管理定位系统的结构设计

郭宴伟

2012, 38(5): 103-105.

<摘要>(37) <PDF>(4)

摘要:
针对现有施工单位远程信息管理系统只针对行政和技术文件管理而无法实时获取施工现场和施工人员信息的问题，介绍了一种施工现场安全管理定位系统，分析了RFID定位技术在该系统中的应用优势，重点介绍了该系统的结构设计方案及主要设备。该系统可实现对现场人员、设备、车辆、物资等的高效管理，并可用于事故现场搜救。

小型自动搬运系统的设计

张嘉睿, 葛垚

2012, 38(5): 105-108.

<摘要>(65) <PDF>(3)

摘要:
针对现有搬运系统结构复杂、成本较高等问题，提出了一种小型自动搬运系统的设计方案。该系统采用支架和绳索，以多机网络结构控制方式实现货物搬运，采用插补算法预定或优化货物搬运路径，可通过手动、半自动和自动3种模式实现货物分拣入库、码垛和配送出库等功能。调试运行结果表明，该系统较好地实现了设定功能。

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2012年第38卷第5期

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