工矿自动化

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孙继平

2013, 39(3): 1-5.

<摘要>(55) <PDF>(16)

摘要:
提出了由矿用有线调度通信系统、矿井移动通信系统、矿井广播通信系统和矿井救灾通信系统等组成的煤矿井下通信技术体系。提出矿用调度通信系统应采用矿用有线调度通信系统。提出全矿井移动通信系统宜采用WiFi、3G、4G等通信技术。提出矿井广播通信系统既可采用矿用有线调度通信系统远程供电广播技术，也可采用基于以太环网和无源光网络的IP通信技术。提出矿井救灾通信系统应采用无线多媒体通信技术，宜采用WiFi和MESH等通信技术。提出矿井移动通信系统应满足手机脱网通信、基站脱网通信、无线自组织网络、接入煤矿井下有线宽带传输平台等要求。指出在手机脱网通信、接入煤矿井下有线宽带传输平台、无线自组织网络、矿用无线摄像机、基站脱网通信、多功能矿井移动通信系统、矿井无线宽带传输等方面，WiFi优于WCDMA、CDMA2000和TD-SCDMA。提出多功能矿井移动通信系统和矿井无线宽带传输宜采用WiFi。

物联网环境下煤矿安全监控系统体系架构研究

华钢, 宋志月, 王永星, 徐永刚, 万紫嫣

2013, 39(3): 6-9.

<摘要>(25) <PDF>(5)

摘要:
分析了传统煤矿安全监控系统存在的问题，探讨了物联网环境下的煤矿安全监控系统的结构、性能、工作原理、分层架构及关键技术，并详细阐述了系统主要部件的变化及逻辑分站的概念和意义，指出要真正实现煤矿安全监控系统的物联网化，还需要解决规程和标准、传感器的低功耗等问题。

矿用无线通信及人员定位管理系统设计

邵国强

2013, 39(3): 10-12.

<摘要>(55) <PDF>(5)

摘要:
针对常用的矿井WiFi通信系统、人员定位系统均采用独立布网方式而存在重复布网的问题，提出了一种将WiFi和RFID相结合的一体化矿用无线通信及人员定位管理系统设计方案。该系统通过综合基站完成无线通信和人员定位功能，实现了语音、数据、图像的综合传输。实际应用结果表明，综合基站可完成移动通信和读卡功能，节省了投资，且系统便于维护和管理。

煤矿井下Android可视语音通信终端设计

罗克, 包建军, 蒋华, 徐寿泉

2013, 39(3): 13-16.

<摘要>(43) <PDF>(7)

摘要:
提出了一种基于低功耗ARM Cortex-A8内核的煤矿井下可视语音通信终端设计方案，详细讨论了可视语音通信终端的功能、硬件组成和软件模块。该方案在Android嵌入式操作系统平台上，结合SIP协议和语音视频编解码器实现井下终端的可视语音通信功能。测试结果表明，可视语音通信终端整机功耗可控制在20 W以内，能够实现本质安全设计；终端进行语音对讲时CPU负荷很轻，处理视频压缩和显示时，CPU平均使用率能够保持在50%以下，性能满足可视对讲需求。

矿用IP广播对讲系统回声消除技术研究

王树强, 张平, 陈韶华

2013, 39(3): 17-19.

<摘要>(34) <PDF>(5)

摘要:
分析了矿用IP广播对讲系统的回声产生路径，指出其回声具有来源复杂、路径延迟时间长、路径延迟抖动大的特点；提出在广播主机采用软件算法消除回声，在广播终端采用结构设计和硬件电路设计相结合的方法消除回声的方案。实际应用表明，该回声消除方案有效地提高了矿用IP广播对讲系统的通信质量，系统全双工扩音对讲通话效果良好。

通用型无线数据监测模型设计

李伟, 许强, 徐凯

2013, 39(3): 20-23.

<摘要>(42) <PDF>(5)

摘要:
针对现有无线数据监测方案大多基于各专业领域，数据需求、处理方法和安全标准各异，开发应用成本较高等问题，提出了一种通用型无线数据监测模型设计方案，介绍了模型的总体设计及关键技术实现。该模型采用STC89C52RC作为主控芯片；采用通用集成型无线传输模块，通过射频芯片nRF24L01实现数据的发射和接收；总线模块采用RS232串口数据通信方式。测试结果显示，该模型中现场节点数据监测模块功率为8.58 mW，区域数据集中模块功率为29.7 mW，模型收发距离大于30 m，能够完成可靠、稳定的无线数据通信。

软启动器在煤矿大采高工作面中的应用研究

苗继军, 赵利杰, 王俊伟

2013, 39(3): 23-26.

<摘要>(32) <PDF>(5)

摘要:
介绍了神华乌海能源有限责任公司大采高工作面的供电方案及设备配套，研究了软启动器在刮板输送机中应用的可行性，重点分析了使用软启动器之后采区负载启动时对移动变电站的电气冲击情况。使用Matlab/Simulink软件建立采区供电系统模型，对软启动器的启动性能进行仿真分析，在轻载时使用限流启动方式，在重载时使用变频启动方式，结果表明软启动器能有效降低设备启动时的电气冲击。

煤矿安全监测系统无线传感器网络网关设计

周坚和

2013, 39(3): 26-30.

<摘要>(44) <PDF>(4)

摘要:
针对煤炭工业以太网络与井下ZigBee无线传感器网络异构互联的需要，提出了一种煤矿安全监测系统无线传感器网络网关设计方案；介绍了网关的软硬件实现要点，并在不额外移植新操作系统内核的情况下，对ZigBee协议栈Z-Stack的操作系统抽象层进行了相应扩展，以满足嵌入式网关系统任务实时性要求。测试结果表明，该网关实现了ZigBee无线传感网络和以太网的通信协议转换功能，保证了数据转发的实时性和可靠性。

红外甲烷传感器直射式气室设计

刘岗, 梁庭, 郇弢, 刘俊

2013, 39(3): 31-35.

<摘要>(68) <PDF>(7)

摘要:
针对采用反射式气室的红外甲烷传感器测量误差较大的问题，基于红外光谱吸收原理，利用非分光探测技术设计了一种新型直射式气室。该气室采用硅半导体片状红外光源、双通道红外探测器及一定长度的气室中腔，选用GaF2作为光源及探测器的视窗材料，搭配外部电路实现对CH4体积分数的监测。0～2.5％ CH4体积分数范围内的测试结果表明，采用直射式气室的红外甲烷传感器最大测量误差仅为±0.05％。

一种新型矿用铅酸蓄电池智能充电器的研制

张全柱, 张飞平, 裴翠玲, 邓永红

2013, 39(3): 35-39.

<摘要>(62) <PDF>(2)

摘要:
针对传统的矿用铅酸蓄电池充电器体积大、充电效率低、输入功率因数低等问题，研制了一种新型智能充电器。该充电器由多环节电压功率单元组成，通过对IGBT逆变器的方波脉冲进行移相控制，实现从输入2种制式的交流三相电压至直流电压0~300 V、电流0~120 A的连续可调节变换。实验结果表明，该充电器很好地实现了恒流至恒压再至浮充的三段式工作模式，充电电流、电压都比较平稳；充电过程中蓄电池组电解液密度反应平稳，无气泡冒出，温度无明显变化。

虚拟现实教学手段在煤矿特种工培训中的应用

田子建

2013, 39(3): 40-42.

<摘要>(56) <PDF>(3)

摘要:
分析了目前煤矿特种工安全培训质量差的2个主要原因，指出培训手段的落后是导致煤矿特种工培训效果不佳的主要原因；分析了用传统虚拟现实技术开发的培训教学软件的缺陷，介绍了基于三维地理信息系统的虚拟现实技术开发平台的特点；分析了基于3DGIS虚拟现实特种工培训软件的优势。该虚拟现实教学手段为改善煤矿特种工安全培训质量提供了新思路。

煤矿巷道壁粗糙度对电磁波传播的影响

霍羽, 房咪咪, 刘逢雪, 徐钊

2013, 39(3): 43-45.

<摘要>(79) <PDF>(3)

摘要:
根据多波模传输理论推导出多波模综合作用下因巷道壁粗糙度引起的电磁波衰减计算公式，并采用多波模模型仿真分析巷道壁粗糙度对电磁波衰减特性的影响。Matlab仿真结果表明，巷道壁粗糙度对电磁波衰减特性的影响随频率升高而增大，由于波导效应和巷道壁粗糙度的共同作用，煤矿井巷电波传播存在一个0.4～2 GHz的低衰减频段。

基于云计算的煤矿安全监测预警系统研究

李昊旻, 卢建军, 卫晨

2013, 39(3): 46-49.

<摘要>(53) <PDF>(4)

摘要:
针对传统煤矿安全监测系统存在无法提前预测井下事故等问题，提出一种基于云计算的煤矿安全监测预警系统，介绍了云计算、SaaS、数据挖掘等相关技术，并详细阐述了系统总体架构及云数据中心的设计。该系统可以有效地预报井下瓦斯事故、机电事故、火灾事故、水害事故等，降低发生安全事故的风险。

煤矿瓦斯预测专家系统中基于粗集的知识获取方法

汪凌

2013, 39(3): 49-52.

<摘要>(43) <PDF>(2)

摘要:
针对现有煤矿瓦斯预测专家系统因没有新知识获取措施及知识自更新功能而预测效果不佳的问题，提出了基于粗集的知识获取方法。该方法首先建立瓦斯数据与瓦斯突出强度之间关系的预测样本集；然后运用粗糙集的连续属性离散化、属性约简以及规则提取算法，从大量的预测样本集中自动获取预测知识，并将预测知识存储于专家系统知识库中；最后基于推理机实现煤矿瓦斯突出的实时预测。实例分析验证了该方法在煤矿瓦斯突出预测专家系统知识获取中的有效性和实用性。

电压补偿在变频调速系统中的应用研究

朱高中

2013, 39(3): 53-56.

<摘要>(45) <PDF>(3)

摘要:
针对异步电动机在恒压频比控制策略下低频启动时重载启动转矩不足的问题，提出在交交变频调速系统中采用电压补偿措施来提高电动机的带载能力；介绍了电压补偿原理及补偿值计算公式，通过仿真实验对无电压补偿和有电压补偿时的频谱、转速、转矩及电动机具有不同负载时的电压补偿效果进行了对比。仿真结果表明，电压补偿在变频调速系统中具有良好的补偿效果：① 在有电压补偿的情况下，定子输出电压谐波含量较大，波形对称性较好，电动机带负载能力较强。② 电动机负载越大，其稳态运行时的转速越小，而启动转矩大小不变，转速的降落基本保持恒定。

基于多源信息融合的小电流接地系统故障选线方法研究

何金朋, 田书, 杨新平

2013, 39(3): 56-60.

<摘要>(94) <PDF>(3)

摘要:
针对小电流接地系统故障选线难的问题，提出了一种基于多源信息融合的小电流接地系统故障选线方法。该方法以可能发生故障的线路集合、各线路故障特征集合和各线路故障特征规定的量域作为可拓融合的物元三要素，以故障角的大小为权重，把在小故障角下选线准确的能量选线法和大故障角下选线准确的小波包选线法有效融合，并结合重合闸技术实现了准确选线。仿真结果验证了该方法的有效性和合理性。

改进BP网络在煤矿通风系统故障检测中的应用

张飞, 何雅琴, 张珂

2013, 39(3): 61-63.

<摘要>(38) <PDF>(2)

摘要:
针对BP神经网络传统学习算法步长难以确定的问题，提出了采用基于RLS算法的BP神经网络检测煤矿通风系统故障的方法；简要介绍了BP神经网络的结构，详细介绍了RLS学习算法和仿真过程。仿真结果表明，采用RLS算法的BP神经网络能够满足煤矿通风系统故障检测的要求。

基于模糊理论的煤矿供电系统接地故障选线方法

杨艳, 臧其威, 于洋, 梁沛然

2013, 39(3): 64-68.

<摘要>(51) <PDF>(3)

摘要:
针对单一接地故障选线方法经常出现选择性失效的问题，提出了一种将零序全电流功率方向原理、小波变换分析原理、灰色关联分析原理相结合的接地故障选线方法。该方法利用零序电压多重分形谱确定方法权重，使用模糊推理理论进行多判据信息融合。Matlab仿真实验结果表明，通过定位方法确定权重的复合判据适用于各种情况下的单相接地故障选线，不受系统中性点接地方式、运行方式、出线路数及接地位置的影响，实现了高准确率的单相接地故障定位。

带式输送机多机变频驱动功率平衡控制研究

余发山, 韩超超, 田西方, 娄慧明

2013, 39(3): 69-73.

<摘要>(38) <PDF>(3)

摘要:
针对多机驱动带式输送机在负荷变化、加减速过程中极易出现因功率不平衡而造成电动机过载甚至损坏等问题，依据转矩分配原则推导出电动机转矩分配公式；采用变频驱动的主从控制方法，主机为速度、磁链闭环的矢量控制，从机为速度级联下的转矩控制，主、从机在转矩分配给定情况下进行转矩闭环控制；建立了功率平衡控制系统模型，并给出了双电动机拖动功率平衡控制系统结构。Matlab仿真结果表明，在负荷变化、加减速过程中各电动机输出转矩可实现按比例分配，证明了功率平衡控制系统的有效性。

不平衡工况下井下STATCOM控制策略研究

唐霞, 彭智育, 王沙沙, 韩丽

2013, 39(3): 73-77.

<摘要>(52) <PDF>(2)

摘要:
针对井下不平衡工况会导致STATCOM控制性能变差、影响补偿效果的问题，提出采取改进开关函数法及负序电压前馈控制策略，让STATCOM发出一个与系统负序电压大小和相位都相等的负序电压，来补偿系统负序电压，保证了STATCOM在不平衡工况下的正常运行。仿真结果表明，该控制策略起到了抑制负序电流的作用，有效克服了三相不平衡的影响。

改进型单位功率因数谐波检测算法在三相并联型APF中的应用研究

李小凡, 许春雨

2013, 39(3): 78-82.

<摘要>(35) <PDF>(2)

摘要:
为了降低电网电压不对称或畸变对UPF谐波检测算法的影响，通过引入锁相环电路的改进型UPF谐波检测算法产生基波正序电压，对有功功率进行修正，抑制了电压畸变的影响，同时提高了检测的实时性。在Matlab上对补偿前后电源侧电流波形进行对比研究，验证了改进型UPF谐波检测算法的可行性。实验结果表明，采用改进算法后，电源侧电流谐波成分中谐波含量最高的5次谐波含量由补偿前的22.8%降低为补偿后的8.1%，负载电流主要次谐波成分得到了有效抑制，实现了抑制谐波的目的。

矿用数字广播系统设计

钱建生, 李双双, 左慢慢, 赵骏逸, 李军鸿

2013, 39(3): 83-84.

<摘要>(51) <PDF>(5)

摘要:
针对煤矿井下广播系统模拟音频广播方式存在灵活性差、语音通信范围小等问题，提出了一种新型的矿用数字广播系统设计方案，介绍了系统的总体结构、音频终端及网关程序的设计。该系统将音频终端接入工业以太网，实现了分组和定点广播，解决了井下的单播、组播问题。

低压智能馈电开关漏电保护的故障分析与改造

管振翔, 王光生, 姜涛, 刘士刚, 翟东, 范新留

2013, 39(3): 85-88.

<摘要>(128) <PDF>(3)

摘要:
针对南屯煤矿井下低压智能馈电开关漏电保护出现的故障，分析了漏电保护原理及故障原因，并提出了改造方案：在总开关处通过附加电容来增大零序电流，以便综合保护装置能够进行采集、判断，使漏电支路分开关可靠动作；在分开关漏电检测回路中串接一个断路器常闭辅助接点，使分开关合闸后能够将附加直流电源式原理检测回路完全切除，消除对总开关漏电检测的干扰。现场应用结果表明，改造后的低压供电系统漏电保护运行正常，总开关漏电动作时间由原来的2 s缩短到250 ms以内，分开关漏电保护动作灵敏、可靠。

井下仰角钻孔测井系统设计

周阳, 郭家虎, 李盟, 周琦

2013, 39(3): 88-91.

<摘要>(28) <PDF>(2)

摘要:
针对传统的测井系统存在总线利用率低、数据传输速率低等问题，提出了一种井下仰角钻孔测井系统设计方案，着重论述了系统结构、网络拓扑和以 PIC18LF4680为核心的探管节点的软硬件设计。该系统应用文件管理控制芯片管理系统数据，实现了有缆和无缆2种测井方式。实际应用表明，该系统运行稳定，适用于生产矿井工况的测量。

深部开采局部降温技术在徐庄煤矿的应用

冯德清, 赵向东, 陈洲

2013, 39(3): 92-97.

<摘要>(48) <PDF>(2)

摘要:
分析了徐庄煤矿深部开采局部地区热害现状及井下局部制冷降温系统的设计要求；提出了适用于徐庄煤矿的局部可移动机械制冷降温方法：采用闭式循环水系统，并采用2台TS-300B井下制冷装置分别对－750水平西轨道大巷和胶带输送巷道进行制冷降温；介绍了制冷降温系统的设计方案，测试了系统降温效果，并进行了效益分析。现场应用结果表明，井下局部制冷降温系统大大改善了井下工作环境，提高了高温条件下职工的出勤率及生产效率，但还存在制冷装置排热受环境影响较大、冷凝器喷淋水损失较大等问题。

车载冷却风扇智能控制系统设计

查兵

2013, 39(3): 98-100.

<摘要>(33) <PDF>(2)

摘要:
为提高汽车发动机冷却系统的性能，结合新型FlexRay车载网络总线技术，提出了一种车载冷却风扇智能控制系统的设计方案。该系统采用多参数复合的线性控制信号，即同时采集冷却系统温度数据和发动机工作状态参数，由MCU综合处理后输出PWM控制信号，实现了对冷却风扇的实时、高效控制。测试结果表明，该系统能够很好地实现多节点间数据的读写和传输，具备较高的实时性、可靠性和精确度。

一种新型煤矿安全监控系统信号转换器设计

王红尧

2013, 39(3): 100-104.

<摘要>(58) <PDF>(3)

摘要:
针对目前煤矿安全监控系统主从应答式通信模式无法实现分站多主并发、实时通信及分站之间的联动联控等问题，提出了一种新型煤矿安全监控系统信号转换器的设计方案；给出了多环对等通信监控系统结构模型，详细介绍了信号转换器的软硬件设计。试验结果表明，通过信号转换器分站可以方便地实现多主并发及在线扩容，分站之间对等通信与控制无需上位机调度，有效缩短了危险区域的系统控制响应时间，提高了网络结构可靠性。

差压式密度计在选煤厂中的应用与改进

毛冬梅

2013, 39(3): 105-108.

<摘要>(77) <PDF>(2)

摘要:
针对差压式密度计易受安装位置及所测量流体周围波动的影响而产生零点漂移的问题，设计并改进了差压式密度计旁路安装管路，对于减少冲击所引起的误差、防治堵塞管道和提高膜片使用寿命，效果非常显著；提出利用数字平滑滤波算法对采集信号进行滤波处理，在不影响测量精度的前提下，提高了差压式密度计的稳定性。实际应用结果表明，改进后的差压式密度计的可靠性、稳定性和精确度均能满足实际应用要求。

刮板输送机综合监控装置设计

汪爱明, 李国平, 李玉春, 孟国营, 庞政铎

2013, 39(3): 108-110.

<摘要>(49) <PDF>(3)

摘要:
提出了一种刮板输送机综合监控装置的设计方案，介绍了装置的结构、功能设计及其软硬件设计。该装置以单片机ATmeg128为核心，实现了对减速器的油温、油位，冷却水的水压、流量，电动机绕组温度等的监测以及机尾伸缩监控的功能。

智能型带电电缆路径检测仪设计

李忠虎, 熊治文

2013, 39(3): 111-113.

<摘要>(53) <PDF>(4)

摘要:
介绍了一种以AVR单片机为核心的智能型带电电缆路径检测仪的实现方法。该路径检测仪可根据电缆中信号频率已知或未知2种情况，分别采用特定频率检测和未知频率搜索2种工作模式，并通过线圈所产生的感应电动势的大小来判断电缆位置，从而在不影响电缆正常工作的情况下，实现对地下电缆路径的检测。

基于无线自组网络的矿井环境数据采集设备设计

谢家兴, 吴泽涛, 谢镇和, 施剑铸, 巫冠辉, 罗嘉伟

2013, 39(3): 114-116.

<摘要>(91) <PDF>(3)

摘要:
针对目前煤矿安全监测系统大多采用固定的有线传感器组成的网络而存在监测盲区的现状，提出了一种基于无线自组网络的矿井环境数据采集设备的设计方案，详细介绍了低功耗无线自组网络的设计。该设备以ATmega16L单片机作为主控芯片，通过射频收发芯片NRF24L01实现无线收发功能，采用平面式网络拓扑结构及按需路由方式，实现了对矿井环境数据的采集及预警，减小了监测盲区，且具有较高的安全性和可靠性。

薄煤层视频监控系统设计

胡杨, 陈卓, 宫富章, 侯亮, 张强

2013, 39(3): 117-118.

<摘要>(64) <PDF>(2)

摘要:
根据薄煤层工作面的特点设计了视频监控系统，介绍了系统的总体设计及软硬件设计。该系统实现了对薄煤层工作面的实时监控，系统性能稳定，图像清晰，画面流畅，通信延时短，将大大提高采煤效率，降低工人的劳动强度。

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2013年第39卷第3期

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