工矿自动化

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邹哲强, 张立斌, 蒋泽, 屈世甲, 王启峰

2013, 39(9): 1-4. doi: 10.7526/j.issn.1671-251X.2013.09.001

<摘要>(37) <PDF>(13)

摘要:
针对煤矿监控系统普遍存在的伪数据问题, 通过实地调查、现场测试和分析研究，总结了煤矿监控系统产生伪数据的主要原因，指出巷道中电力电缆的浪涌干扰是产生伪数据最主要的原因；提出了去除伪数据的主要技术措施、抗电力电缆浪涌干扰的具体措施及由分站软件通过识别数据变化速率滤除伪数据的方法。

煤矿巷道顶板离层结构健康监测系统设计

赵佰亭, 祝龙记, 魏蓝蓝

2013, 39(9): 5-7. doi: 10.7526/j.issn.1671-251X.2013.09.002

<摘要>(53) <PDF>(12)

摘要:
针对现有煤矿巷道顶板离层监测主要采用机械式顶板离层仪，存在观测不方便、误差比较大、数据实时性差等问题，设计了煤矿巷道顶板离层结构健康监测系统。该系统通过光纤位移传感器自动测量巷道顶板离层的位移状况，采用计算机监测巷道顶板离层结构的应变、位移等参数，评价离层结构的安全性，进而维护结构的健康。实际应用表明，该系统具有实时观测、误差小、效率高等优点。

强噪声环境下有源抗噪耳罩设计

孙科伟, 李建海, 杨海东, 宋博

2013, 39(9): 8-12. doi: 10.7526/j.issn.1671-251X.2013.09.003

<摘要>(73) <PDF>(13)

摘要:
针对现有的有源抗噪耳罩存在价格昂贵且佩戴不太方便的问题，设计了一种应用在强噪声环境下的有源抗噪耳罩。该耳罩以TMS320VC5509为主控芯片，采用自适应噪声抵消方案和归一化的最小均方算法提升耳罩的自适应噪声抵消性能，结合被动降噪技术，很好地实现了在强噪声环境下消除噪声的目的。测试结果表明，该耳罩在低频范围内抗噪性能最高可达到30 dB。

基于ARM的人脸识别门禁系统设计

刘新朋, 郎利影

2013, 39(9): 12-15. doi: 10.7526/j.issn.1671-251X.2013.09.004

<摘要>(85) <PDF>(19)

摘要:
针对现有门禁系统因采用IC卡、射频卡等考勤方法存在“认卡不认人”，采用指纹虹膜等生物识别技术存在指纹容易损伤等问题，设计了一套基于ARM的人脸识别门禁系统。该系统采用S3C2440B芯片为处理器、USB摄像头作为视频采集设备，自动搜索人脸进行拍照；采用基于PCA的人脸识别算法对采集的人脸图像进行识别，若为非法入侵人员则发出报警声，并通过GPRS技术发短信通告系统管理员采取安全防范措施。测试结果表明，该系统在严格的测试环境下能够准确高效地识别出人脸，平均识别率达95%以上。

岩巷掘进机截割机构动载荷识别装置设计

王维琴, 李晓明, 田慕琴, 宋建成, 王伟, 闫琳

2013, 39(9): 16-20. doi: 10.7526/j.issn.1671-251X.2013.09.005

<摘要>(63) <PDF>(12)

摘要:
针对现有超重型岩巷掘进机自动截割能力差、稳定性差以及截割动载荷实时识别难度大等问题，结合巷道开采的特点，设计了一种基于RBF神经网络的岩巷掘进机截割机构动载荷识别装置，详细介绍了该识别装置的硬件和软件设计。该装置以工控机为分析中心，通过对截割电动机电流和截割头振动的实时监测，利用多传感器融合技术和RBF神经网络方法进行信号处理和智能分析，实现截割岩石动载荷特征提取及识别，以达到对不同硬度岩石的有效区别。

矿用粉尘浓度传感器的设计与应用

陶德保, 姚均, 冯育栋

2013, 39(9): 20-22. doi: 10.7526/j.issn.1671-251X.2013.09.006

<摘要>(97) <PDF>(19)

摘要:
针对现有粉尘测量方法存在无法实时反映现场空气中粉尘浓度的问题，设计了一种矿用粉尘浓度传感器，介绍了该传感器组成、工作原理及其在煤矿自动喷雾降尘装置中的应用。该传感器利用激光散射原理测量悬浮在空气中的粉尘颗粒浓度，同时采用根据粉尘沉降原理设计的精密机械结构和激光镜头刷镜机构，保证了测量的可靠性和精确性。

超声波密闭容器液位传感器设计

陆贵荣, 倪鹏昊, 陈树越

2013, 39(9): 23-27. doi: 10.7526/j.issn.1671-251X.2013.09.007

<摘要>(89) <PDF>(18)

摘要:
针对现有超声波液位检测方法存在安装时需对容器开孔，从而破坏容器结构和声波受挥发性介质影响的问题，设计了一种非接触式超声波液位传感器，分析了传感器超声波频率的选取并给出了具体硬件电路的实现方案。该传感器根据超声波液位检测原理，以AT89S52为控制核心，采用收发一体超声波换能器，选取nRF2401作为无线收发模块，实现了密闭容器内液位数据的测量与无线传输。测试结果表明，该传感器测试精度较高，相对误差在3%以内，满足了现场液位实时测量的需要。

基于FPGA的水质检测系统研究

周孟然, 刘帆, 聂梦雅

2013, 39(9): 27-30. doi: 10.7526/j.issn.1671-251X.2013.09.008

<摘要>(86) <PDF>(13)

摘要:
针对目前突水水源的判别方法不能实现突水预警，且处理时间较长、过程复杂等问题，设计了一种采用激光诱导荧光技术、以FPGA为核心处理器的水质检测系统。该系统采用在线检测荧光光谱法实时监测地下水的化学成分变化，从而快速检测矿井突水水源的变化前兆，达到突水预警的目的。试验结果表明，该系统检测精确度高，响应速度快。

主通风机电动机绝缘状态监测及故障诊断方法研究

毕小玉, 田慕琴, 宋建成, 吝伶艳, 郑丽君, 李传扬

2013, 39(9): 31-36. doi: 10.7526/j.issn.1671-251X.2013.09.009

<摘要>(56) <PDF>(12)

摘要:
分析了矿井主通风机电动机绝缘老化状态及绝缘故障产生原因和演变过程，介绍了一种矿井主通风机电动机绝缘状态在线监测及故障诊断系统;结合现有的故障数据库，针对绝缘状态故障诊断过程中信号的模糊性问题，提出了一种基于模糊理论与D-S证据理论的电动机绝缘故障诊断方法。该方法运用模糊理论求取故障信息的隶属度函数值，利用D-S证据理论组合规则进行信息融合与处理，根据相应的诊断判定准则，确定系统的绝缘故障类型。系统实例分析验证了该方法的可行性和有效性。

国内可移动式救生舱关键技术发展现状

张甲瑞, 杨宏, 褚卫忠

2013, 39(9): 36-39. doi: 10.7526/j.issn.1671-251X.2013.09.010

<摘要>(40) <PDF>(15)

摘要:
从外形结构与抗爆炸冲击能力、舱内制冷技术、综合防护实验室设计等方面介绍了国内可移动式救生舱关键技术的发展现状。指出救生舱舱体结构形式不仅要满足功能需求，而且要注重与不同系统设备的配合；蓄冰制冷和二氧化碳制冷已得到成功应用，但均存在自身缺陷，可以采用相变制冷方式取代；实验室的设计要全面且简单实用。

透地通信系统的现状和主流技术分析

霍振龙

2013, 39(9): 40-42. doi: 10.7526/j.issn.1671-251X.2013.09.011

<摘要>(48) <PDF>(14)

摘要:
简要回顾了透地通信系统的发展历史，介绍了当前国内外透地通信系统的研究现状、使用效果，分析了当前主流的透地通信技术，展望了透地通信技术在煤矿的应用前景和可能的发展方向。

电牵引采煤机变频调速控制方式的对比研究

李春阳

2013, 39(9): 43-45.

<摘要>(43) <PDF>(5)

摘要:
在分析变频器控制方式原理的基础上，利用Drivewizard软件搭建试验平台，实时监测变频器输出电流、频率及电动机转矩、转速等，用以比较V/f控制方式与VC控制方式的调速性能，得出了2种控制方式下具体的功能指标。试验结果表明，基于VC控制方式的变频调速系统可显著提升低频区间采煤机的负载能力。

基于PCA—ELM的煤矿突水预测方法研究

李培, 陈颖, 马小平, 于得祥

2013, 39(9): 46-50. doi: 10.7526/j.issn.1671-251X.2013.09.013

<摘要>(37) <PDF>(11)

摘要:
针对采用传统算法建立煤矿突水预测模型存在训练速度慢、泛化能力差、测试精度不高等问题，提出了一种将PCA与ELM相结合的煤矿突水预测方法，并利用该方法建立了煤矿突水预测模型。该方法以煤矿突水历史数据为样本，利用PCA得到煤矿突水主控因素，将仅包含主控因素的样本数据划分为训练集、验证集和测试集；然后把训练样本作为ELM的输入，对模型进行训练；最后利用样本数据验证模型。实验结果表明，相较于传统算法，该方法输入变量少，建模和运算时间短，模型的运行速度和预测精度较高。

物联网感知技术在危险源预警系统中的应用

吴延昌, 王洪

2013, 39(9): 50-53. doi: 10.7526/j.issn.1671-251X.2013.09.014

<摘要>(50) <PDF>(14)

摘要:
河南省高等学校青年骨干教师资助计划项目（2012GGJS-235）

Kalman滤波在井下人员跟踪定位中的应用

罗宇锋, 刘勇, 李芳

2013, 39(9): 54-58. doi: 10.7526/j.issn.1671-251X.2013.09.015

<摘要>(45) <PDF>(12)

摘要:
针对基于RSSI定位算法在定位过程中不具备连续性问题，提出了一种基于Kalman滤波的连续性井下人员定位方法。采用Kalman滤波对基于RSSI定位算法估算出的井下人员位置坐标进行滤波处理，在此坐标的基础上，建立Kalman滤波模型，利用Kalman滤波实现对井下人员的实时跟踪。实验结果表明，基于Kalman滤波的定位方法对井下人员的跟踪效果较好，提高了系统的实时性和跟踪精度。

基于加卸载响应比的煤样破坏前兆实验分析

孙珍玉, 高芸

2013, 39(9): 58-62. doi: 10.7526/j.issn.1671-251X.2013.09.016

<摘要>(51) <PDF>(8)

摘要:
基于加卸载响应比理论，实验研究了煤样在加卸载过程中声发射与电磁辐射的响应比特征，得出如下结论：① 在单轴加卸载过程中，声发射与电磁辐射的加卸载响应比能比较好地反映煤样的稳定状态，煤样状态稳定时加卸载响应比较低，反之升高。② 加卸载响应比增加到峰值之后，煤样开始遵循自身的演化规律，在发生宏观破坏之前加卸载响应比有明显的“急剧增长-迅速回落”过程，可以通过这一特征来预测煤样的宏观破坏。③ 由于煤样的不均匀性，加卸载响应比峰值时间与发生宏观破坏时间不一致，在应用加卸载响应比方法进行灾变预测时，应充分考虑煤岩不均匀程度，根据具体情况确定特征时间的尺度。实验结果表明，通过声发射和电磁辐射加卸载响应比预测煤岩动力灾害具有一定的可行性。

表面—体元一体化矿体三维模型算法研究及其实现

刘亚静, 李梅

2013, 39(9): 63-67. doi: 10.7526/j.issn.1671-251X.2013.09.017

<摘要>(45) <PDF>(12)

摘要:
针对现有的矿体面-体混合建模方法要在表面模型和内部体元模型的边界处划分若干子块，存在子块的计算量随精度快速增加的问题，提出了一种基于矢量栅格一体化的矿体建模算法，重点研究了算法中表面与体元模型相交检测、ARTP体元剖切相交体元方法的实现。该算法采用剖分的体元代替子块，提高了计算精度，减少了数据冗余。

矿山变频矢量控制系统效率优化方案研究

王敦胜, 梁玉, 姚所贵

2013, 39(9): 67-70. doi: 10.7526/j.issn.1671-251X.2013.09.018

<摘要>(25) <PDF>(12)

摘要:
针对矿山变频调速系统感应电动机采用恒定磁通控制，存在损耗严重、运行效率低的问题，提出了一种矿山变频矢量控制系统的效率优化控制方案。该方案在两相旋转d-q坐标系下，建立了考虑定、转子铜损和铁损的系统损耗模型，推导得到不同运行工况下电动机损耗与转子磁链之间的对应关系；为改善因弱磁运行而造成的系统动态响应过慢问题，通过优化转矩电流和磁链电流比重关系，获得电动机电磁转矩的快速响应和转速跟踪。基于DSP+FPGA控制系统搭建22 kW三电平感应电动机调速系统实验平台，实验结果表明，该优化方案可以降低感应电动机矢量控制系统运行损耗，提高系统运行效率，并保证系统的稳态性能和动态响应性能。

煤矿井下无轨胶轮电动车矢量控制系统仿真研究

张传伟, 万莹莹, 席宗虎, 张瑞芳

2013, 39(9): 71-74. doi: 10.7526/j.issn.1671-251X.2013.09.019

<摘要>(45) <PDF>(5)

摘要:
以三相交流异步电动机为研究对象，分析了异步电动机矢量控制理论，建立了无轨胶轮电动车用异步电动机矢量控制系统的仿真模型，并进行了仿真分析。仿真结果表明，该电动车矢量控制系统具有良好的稳态和动态性能。

一种基于改进反电动势的模型参考自适应转速辨识方法

陈义衡, 张爱玲, 张义海

2013, 39(9): 75-79. doi: 10.7526/j.issn.1671-251X.2013.09.020

<摘要>(35) <PDF>(10)

摘要:
构建了感应电动机的数学模型；在分析基于无功功率的模型参考自适应的稳定性的基础上，提出一种基于改进反电动势的模型参考自适应转速辨识的新方法，即重新构造模型参考自适应转速辨识的误差信号，该信号包括反电动势的误差矢量与转子磁链矢量的叉乘和点乘，通过误差信号辨识出电动机的转子转速。试验结果表明，该方法克服了基于反电动势的模型参考自适应在停车制动及发电状态下的不稳定性问题。

考虑负荷类型的配电网改进牛顿潮流算法

田书, 王丽

2013, 39(9): 79-83. doi: 10.7526/j.issn.1671-251X.2013.09.021

<摘要>(34) <PDF>(9)

摘要:
针对传统牛顿法存在计算量大、效率低，且当负荷类型不再是恒功率时其迭代次数与时间会明显增加等问题，提出了一种改进的牛顿潮流法。该算法考虑了负荷类型，将恒功率、恒电流和恒阻抗结合起来组成ZIP负荷模型，采用矩阵分裂以及矩阵求逆运算的松弛方法，使求解过程简单、快捷，有效地提高了算法效率，削弱了负荷类型变化对迭代次数以及迭代时间的影响。采用33节点系统测试比较了算法的迭代次数和迭代时间，证实了算法的有效性；并通过潮流计算结果分析了负荷类型对系统电压的影响，结果表明，恒阻抗负荷比例的增加有利于提高系统节点电压。

基于数据驱动的风力发电系统一步超前预测转速控制

张俞, 黎明, 许德智

2013, 39(9): 83-86. doi: 10.7526/j.issn.1671-251X.2013.09.022

<摘要>(48) <PDF>(13)

摘要:
针对风力发电系统转速控制系统的特点，提出了一种基于数据驱动的一步超前预测控制方法。该方法先利用动态线性化技术，采用投影算法在线估计伪偏导数，然后通过最小化一步超前加权性能指标获得广义最小方差预测控制算法;为了取得更好的跟踪效果，引入一个自适应项用于增强输出跟踪能力，使得系统输出响应具有更强的跟踪能力。仿真结果验证了该方法的有效性。

并行混沌神经网络建模方法应用研究

傅博娜, 程勇

2013, 39(9): 87-91. doi: 10.7526/j.issn.1671-251X.2013.09.023

<摘要>(40) <PDF>(11)

摘要:
针对开关磁阻电动机的非线性特点及其现有建模方法存在初始网络权值参数随机给定和易于陷入局部最小点的缺点，提出了一种采用并行优化混沌BP神经网络的建模方法。该方法首先利用混沌系统对神经网络权值向量、阈值向量进行初始优化，然后利用BP神经网络的Levenberg-Marquardt算法进行收敛训练，如果陷入局部最小点则再次使用并行混沌搜索进一步优化模型，使模型具有精度高、速度快的特点。模型训练和开关磁阻电动机调速系统动态仿真结果表明，采用该方法建立的模型运行平稳，系统动态性能好，响应速度快。

基于固有模态能量的暂态量选线方法

王清亮, 杜辉, 赵艺杰, 李璐, 钟鸣盛

2013, 39(9): 92-95. doi: 10.7526/j.issn.1671-251X.2013.09.024

<摘要>(27) <PDF>(10)

摘要:
针对基于小波分析的煤矿电网故障选线方法由于分解效果取决于基函数的选择，不能保证最优分解效果的问题，提出了一种基于固有模态能量的暂态量选线方法。该方法利用经验模态分解对信号局部特征的自适应性，对单相接地故障零序电流的暂态特征进行分析，定义固有模态能量和能量权重因子作为故障特征参数，实现对故障暂态量信息的数据挖掘;求取故障后各馈线的零序暂态电流的固有模态能量，计算各馈线的能量权重因子，通过比较各馈线能量权重因子辨识出故障线路，即能量权重因子最大的线路就是故障线路。理论分析和仿真结果表明，该方法不受接地电阻、故障时间等故障条件的影响，能够准确可靠地实现煤矿高压电网故障选线。

基于空间矢量调制的直接转矩控制

景晓东, 高赟, 李燕涛, 王坤

2013, 39(9): 96-99. doi: 10.7526/j.issn.1671-251X.2013.09.025

<摘要>(72) <PDF>(11)

摘要:
针对传统的直接转矩控制存在较大的转矩和磁链脉动问题，提出了一种基于空间矢量调制的直接转矩控制策略。该控制策略采用磁链、转矩PI控制器代替传统直接转矩控制系统中的滞环比较器，以空间矢量脉宽调制代替电压矢量开关表合成电压矢量，来补偿磁链误差和转矩误差，达到消除滞环脉动的目的。Matlab/Simulink仿真结果表明，基于空间矢量调制的电动机控制系统相对于传统的直接转矩控制系统，磁链轨迹更接近圆形，转矩、磁链和电流响应脉动更小。

三电平有源电力滤波器模型预测电流控制方法研究

刘涛涛, 黄落成, 张晓

2013, 39(9): 100-103. doi: 10.7526/j.issn.1671-251X.2013.09.026

<摘要>(59) <PDF>(13)

摘要:
针对现有有源电力滤波器大多使用数字化控制器实现，存在系统延时的问题，提出了一种模型预测电流控制方法，并将其应用于三电平有源电力滤波器控制系统中。该方法根据实际有源电力滤波器控制系统模型设计质量函数，在每个采样周期内，对变频器27个电压矢量分别进行评估，选取使质量函数取值最小的电压矢量来控制下一周期开关导通，使有源电力滤波器的补偿电流快速跟踪参考值。仿真结果表明，该方法不仅能使有源电力滤波器实现高性能补偿, 而且极大地减小了数字系统的固有延时。

基于概率神经网络的柴油机故障诊断与预测研究

郑小倩, 胡仕强, 吴舰

2013, 39(9): 104-108. doi: 10.7526/j.issn.1671-251X.2013.09.027

<摘要>(74) <PDF>(13)

摘要:
针对柴油机故障诊断、预测难的问题，分析了柴油机常见故障及影响因素, 介绍了柴油机故障数据的提取、分析和处理方法，建立了一种基于概率神经网络的故障诊断与预测模型。仿真结果表明，该模型能够有效地对柴油机等复杂机械系统故障进行诊断和预测，可以快速准确地给出诊断结果，其故障诊断和预测准确率达到94.84%。

选煤厂取料机料耙液压泵站控制系统设计

王新环, 周飞, 张宏伟

2013, 39(9): 108-112. doi: 10.7526/j.issn.1671-251X.2013.09.028

<摘要>(41) <PDF>(11)

摘要:
针对目前选煤厂取料机料耙液压泵站电动机大多采用直接启动方式，液压油的温度检测采用模拟仪表实现，存在着对设备冲击大、油温检测精度不高、可靠性差等问题，提出了基于软启动器和PLC的新型液压泵站控制系统设计方案。该系统通过 PLC采集液压泵站油温及设备运行状态，根据设定的工作模式对其进行控制，并可实时在线显示液压泵站运行状态、故障诊断报警信息，具有油温超限、滤油器堵塞、电动机过流等多种保护功能。

基于电驻波的锚杆长度无损测量方法

徐钊, 房咪咪, 周红伟, 崔灿, 房明

2013, 39(9): 112-1153. doi: 10.7526/j.issn.1671-251X.2013.09.029

<摘要>(40) <PDF>(11)

摘要:
针对现有锚杆无损检测方法存在振动波与锚杆的耦合问题，提出了一种基于电驻波的锚杆长度无损测量方法。该方法基于传输线和天线等效原理，采用传输线上的驻波理论来测量金属锚杆长度，即扫描输入信号频率，当锚杆始端第1次出现电压最小值时，认为对应的信号波长为锚杆长度的4倍。实测结果表明，该方法耦合方便，测量效果好。

煤矿水害预警系统设计

段李宏

2013, 39(9): 116-118. doi: 10.7526/j.issn.1671-251X.2013.09.030

<摘要>(34) <PDF>(9)

摘要:
根据煤矿水害具有复杂性与突发性等特征，设计了煤矿水害预警系统，介绍了系统的设计目标、原则，分析了影响煤矿水害发生的主控因素，详细阐述了系统功能模块的设计。实际应用表明，该系统能充分考虑多个因素的影响，获得的结果能有效反映实际情况。

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2013年第39卷第9期

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