工矿自动化

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孙继平

2014, 40(1): 1-4. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.01.001

<摘要>(94) <PDF>(6)

摘要:
分析了避险专用管线技术，指出煤矿井下安全避险“六大系统”采用避险专用管线，可提高煤矿井下安全避险“六大系统”管线抗灾变能力；但由该专用管线派生出的煤矿井下专用管线避险系统，无法替代煤矿井下通信系统、监测监控系统和人员定位系统，更不能感知灾害。对比分析了救生舱和避难硐室技术特点，指出救生舱具有易受灾害影响、需降温、成本高等缺点。提出煤矿应装备大功率潜水泵；水灾钻孔救援要慎重。提出区队长和班组长宜是兼职救护队员。提出交接班工作尽量在地面完成，以减少井下人员。

基于CSS技术的井下精确定位系统设计

张科帆, 朱海霞, 包建军

2014, 40(1): 5-8. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.01.002

<摘要>(61) <PDF>(5)

摘要:
针对现有井下定位系统大多只能提供区域性定位功能, 无法为人员或设备提供精准、实时的位置信息的问题，提出了基于CSS技术的井下精确定位系统设计方案。该系统利用SDS-TWR定位算法和定位管理协议，在得到高定位精度的同时，不需要进行系统的时钟同步，增强了系统的可实现性和稳定性。井下测试结果表明，该系统可实现井下设备和人员的高精度定位，定位精度达到3 m以内，最远传输距离达到350 m。

感知矿山物联网智慧照明系统设计

张凯婷, 朱婧, 王芳, 徐钊

2014, 40(1): 9-12. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.01.003

<摘要>(144) <PDF>(11)

摘要:
针对现有矿井照明系统存在低智能化、高能耗的问题，提出一种基于感知矿山物联网的矿井智慧照明系统的设计方案，给出了系统架构，介绍了系统无线感知子网的节点和系统控制实现流程。该系统根据移动目标位置和标签号自主判别并设置照明状态，达到节能效果；同时可将网络各节点状态信息上传至地面监控中心，便于节点的控制和维护；遇险时还可作为应急避险指示系统，具有避险功能。

一种双网络架构的煤矿监控系统

王刚, 付立华, 庞建丽

2014, 40(1): 12-15. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.01.004

<摘要>(70) <PDF>(5)

摘要:
针对煤矿井下环境复杂和矿井检测节点、检测参数种类众多的情况，提出了一种双网络架构的煤矿监控系统。该系统根据监控对象的不同，采用不同的网络进行数据传输，视频流数据采用以太网传输，矿井环境监控数据采用CAN网传输；双网络共用同一条物理线路，具有所有监测对象整体组网、统一检测、网络利用率高等优点。

煤矿井下可见光通信系统设计

马秀萍, 刘伟, 张申, 翟彦蓉, 黄欢

2014, 40(1): 16-19. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.01.005

<摘要>(66) <PDF>(6)

摘要:
针对井下现有通信网络存在有线网络易损坏、无线网络通信质量较差等问题，设计了一种井下LED可见光通信系统。该系统利用煤矿井下现有的照明电力线作为传输介质，通过改造LED照明系统，建立可见光通信基站，并配合矿灯移动节点，构成了覆盖巷道和工作面的通信网络，实现了照明和通信双重功能。与井下现有的通信系统相比，该系统无自然光的干扰，且不受电磁波干扰，在安全性、可靠性和稳定性等方面具有明显优势，同时成本相对较低，在井下具有较高的实用价值。

矿井通风除尘试验装置及PLC监控系统设计

黄寿元, 贾安民

2014, 40(1): 19-22. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.01.006

<摘要>(89) <PDF>(7)

摘要:
基于实验室通风环境，设计了一套矿井通风除尘试验装置及PLC监控系统。该通风除尘试验装置集通风与除尘功能于一体，能自动监测通风机与除尘器的风量、风压、阻力等性能参数；PLC监控系统可对通风机、发尘器进行远程/就地开停及变频调速控制，实时监测通风机、发尘器运行状态、运行电流、运行频率等参数，模拟并实现了矿井通风系统的井下通风计算机远程集中监控。实际应用表明，该系统运行稳定可靠、操作简便、可扩展性强。

南方煤矿综合自动化系统的研究

武斌, 罗键, 黄淮彩

2014, 40(1): 23-26. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.01.007

<摘要>(87) <PDF>(4)

摘要:
针对南方煤矿矿井地域分布范围广、数量多、单井规模小、环境复杂，管理模式多是采用公司-矿井-井下3层结构的特点，研制了适合南方煤矿的综合自动化系统，重点介绍了系统技术体系结构、系统功能以及软件开发采用的集成技术。该系统利用OPC接口技术解决了硬件设备间互联和互访问题，利用XML中间件解决了异构数据库中数据信息的访问和统一接口问题。实际应用表明，该系统提高了企业生产效率，降低了安全隐患，节约了生产成本。

采煤机网络化远程控制试验系统设计

林福严, 李骏, 韩云龙

2014, 40(1): 27-30. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.01.008

<摘要>(55) <PDF>(4)

摘要:
针对采煤机远程控制系统在实际生产工作面上进行研究成本高、难度大等问题，提出了一种采煤机网络化远程控制试验系统的设计方案，研究了符合试验要求的采煤机内部控制结构, 介绍了采煤机机载控制器和无线收发控制器、地面主机和井下主机控制软件的设计。该系统采用远程/本地控制模式搭建了采煤机远程控制系统网络，通过以太网、光纤、RS485总线、无线网络传输控制信号，实现了在地面主机（远程）、井下主机（本地）上控制采煤机动作的功能。该试验系统的搭建也为采煤机远程控制的进一步研究提供了试验平台。

基于ZigBee技术的井下液压支架压力监测系统设计

赵端, 纵鑫

2014, 40(1): 31-34. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.01.009

<摘要>(83) <PDF>(4)

摘要:
针对煤矿井下工作环境复杂，现有井下有线液压支架压力监测系统存在布线复杂以及数据传输可靠性不高等问题，提出了一种基于ZigBee技术的井下液压支架压力监测系统设计方案。该系统以CC2530芯片为核心，采用无线节点实现了液压支架前柱、后柱和前伸梁3路压力数据的采集、存储、发送、分析与显示功能。

双通道热释电红外硫分析仪的研制

马凌云, 谢明华, 刘辉

2014, 40(1): 34-37. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.01.010

<摘要>(27) <PDF>(2)

摘要:
针对现有硫分析方法存在操作繁琐费时、安全性差、污染大的问题，设计了双通道红外硫分析仪；介绍了该仪器的基本工作原理、系统构成、硬件电路和红外分析池的设计。该仪器基于红外光谱吸收原理，利用双通道薄膜热释电传感器精确、快速检测煤炭、矿石等物质中的全硫含量，具有操作简便、分析速度快、灵敏度高的优点。

煤矿巷道围岩松动圈测试方法探讨

蔡冠楠, 李忠辉, 杨玉龙, 康俊亮

2014, 40(1): 38-41. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.01.011

<摘要>(63) <PDF>(2)

摘要:
介绍了目前测试巷道围岩松动圈的不同方法及其测试原理，讨论和分析了不同测试方法的优缺点及适用范围。通过对比可以看出，声波测试法技术成熟、方法简单，但在软岩层中很难适用；多点位移计和多点应力计法可以实时监测巷道围岩的位移或应力变化，但其测试精度有限；地震波法测试精度高，但设备昂贵且安装复杂；地质雷达法不需钻孔，是一种无损测试方法，但测试成本较高；电阻率法对仪器测量精度要求较高，且对电极布置也有较高的技术要求；钻孔摄像法的图像清晰度受限于钻孔内恶劣的环境条件及摄像头的像素。因此，每一种测试方法都有其局限性，实际应用时应充分考虑巷道围岩的性质，选用适宜的方法以便准确测定巷道松动圈大小。

煤矿井下人员行走轨迹的算法研究

张轩, 李崇贵, 杨帆

2014, 40(1): 42-45. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.01.012

<摘要>(40) <PDF>(3)

摘要:
针对目前煤矿人员定位系统主要采用区域定位方式，存在无法直接解算出井下人员的精确位置和无法确定井下人员运动方向的问题，提出了一种基于树形结构、通过构建拓扑关系计算井下人员可能行走轨迹的算法。该算法首先定义了点与弧段、弧段与弧段以及弧段与点的拓扑模型，并以此为基础构建树形结构，对其进行层次遍历，得到井下人员行走轨迹；在计算过程中，该算法利用井下接收器的实时状态信息，自动排除停止工作的接收器和分站对轨迹的影响，有效确保了轨迹的准确性。

煤矿井下低压电力线OFDM通信算法研究

魏绍亮, 刘大海, 常颖, 王学慧, 周广平

2014, 40(1): 46-49. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.01.013

<摘要>(64) <PDF>(3)

摘要:
针对传统的基于离散傅里叶变换的OFDM算法应用在井下低压电力线上容易产生较大的ISI和ICI而影响信号正常接收的问题，提出了一种基于小波变换的OFDM通信算法。该算法选用Daubechies小波函数作为正交基，采用MATTAL算法进行小波的重构与分解，并得到信道的输出函数。仿真结果表明，基于小波变换的OFDM算法在低压电力线通信中应用具有减少ISI和ICI的作用，提高了通信质量。

小波阈值降噪在矿井语音通信中的应用研究

张妙飞, 张剑英, 徐昌盛

2014, 40(1): 50-54. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.01.014

<摘要>(33) <PDF>(5)

摘要:
根据煤矿井下语音环境高噪声的特点，提出了一种在井下语音通信终端加入小波阈值降噪模块的方法。该方法改进了小波软、硬阈值降噪法，构造新的改进阈值函数，通过变量在软、硬阈值函数之间变动，降低了软、硬阈值函数降噪带来的负面影响。理论分析结果表明，引入小波阈值降噪可以显著提高语音通话效果，改善了煤矿井下语音通信系统的质量。

煤炭企业信息服务能力评价模型

朱哲君

2014, 40(1): 54-58. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.01.015

<摘要>(40) <PDF>(2)

摘要:
针对煤炭企业信息服务的特点，采用功能团的方法构建了基于信息资源、信息服务基础设施、信息服务满意度、信息服务方式、信息服务结果5个方面的信息服务能力评价指标体系，提出了基于模糊神经网络的信息服务能力评价模型。该模型可对煤炭企业信息服务平台的信息服务能力进行客观的综合评价，具有操作简单、计算速度快、自我学习等优点。

基于Simulink的数字下变频系统的设计与仿真

范亚苹, 王晓迎, 李世银, 邓超

2014, 40(1): 59-62. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.01.016

<摘要>(80) <PDF>(14)

摘要:
针对数字下变频中低通抽取滤波器通带失真大、资源消耗严重等问题，采用锐化技术和二阶多项式插值补偿滤波器设计了基于Simulink的数字下变频系统，并利用Simulink构建系统模型。仿真结果表明，该系统不仅可以达到降低信号频率和速率的目的，同时可以有效改善抽取滤波器的通带与阻带特性，并减少了系统工作量。

一种基于投影的特征选择方法

张瀚文, 刘剑, 张妙恬, 孟国营

2014, 40(1): 63-67. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.01.017

<摘要>(43) <PDF>(3)

摘要:
以轴承故障诊断为应用背景，基于低维投影能够反映原高维数据某些特征的思想，提出了一种基于投影的特征选择方法。该方法利用遗传算法找到最能反映样本分类特性的投影方向，并利用该方向剔除与投影值无关的特征指标，克服了传统特征选择方法在高维空间中计算复杂的缺点，有效避免了“维数灾难”。仿真结果表明，该方法能够在不降低投影值类别特性的情况下，有效降低样本数据维数，完成特征选择，提高了分类效率及准确率。

基于磁阀式可控电抗器的无功控制系统

陈兮, 周凤星, 徐浩

2014, 40(1): 67-71. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.01.018

<摘要>(49) <PDF>(4)

摘要:
为了改善电网无功功率不平衡导致的电网电压巨大波动、功率因数低落等问题，设计了一种基于磁阀式可控电抗器的无功控制系统。该系统采用多变量控制策略，通过控制电抗器的输出感性无功，实现功率因数控制、母线无功功率和母线电压的连续调整。试验结果表明，多变量控制策略能有效应用于系统目标参数控制，达到了预期的效果。

改进的等效滑模控制器在异步电动机矢量控制系统中的应用

苗敬利, 余香

2014, 40(1): 72-75. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.01.019

<摘要>(40) <PDF>(2)

摘要:
针对异步电动机矢量控制系统常规等效滑模控制存在扰动稳态误差大、抖振大、跟踪快速性差的问题，设计了一种改进的等效滑模控制器。该控制器采用改进的切换控制函数，提高了电动机的动态控制性能。仿真试验结果表明，与传统的PI控制器和常规的等效滑模控制器相比，该控制器能有效降低系统抖振，提高了系统的动态响应速度，增强了系统的鲁棒性。

级联多电平逆变器载波移相调制法的优化研究

郑征, 闫飞, 邹瑾

2014, 40(1): 75-79. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.01.020

<摘要>(62) <PDF>(4)

摘要:
针对传统级联高压变频器载波移相调制方法存在开关损耗大、直流电压利用率低等问题，及载波移相与矢量控制相结合的调制方法存在计算量大、计算繁琐、不易实现的问题，提出了级联多电平逆变器的优化控制方法——调制信号叠加零序分量法和两相控制法。该方法采用基于控制自由度组合的思想，通过向调制波中注入零序分量、直流分量等自由度来提高直流电压利用率、减小开关损耗。仿真结果验证了该方法的可行性。

螺线管式磁感应钢丝绳断丝检测系统设计

彭婷婷, 周义仁

2014, 40(1): 80-83. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.01.021

<摘要>(59) <PDF>(4)

摘要:
针对现有钢丝绳损伤检测采用人工检查或定期换绳的方法，存在效率低、成本浪费严重及安全性差等问题，设计了螺线管式磁感应钢丝绳断丝检测系统。系统检测原理：当钢丝绳出现断丝时，磁导率会相应降低，磁阻变大, 电感量减小，从而导致线圈磁场不平衡并产生感应电动势，根据该感应电动势的大小可判断出钢丝绳断丝的状况。试验结果表明，该系统克服了传统电磁检测技术不能精确检测钢丝绳内部出现断丝的缺陷，检测精度可达95%以上。

综采工作面自动化控制系统设计与应用

孙丙科, 何勇华

2014, 40(1): 84-86. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.01.022

<摘要>(42) <PDF>(6)

摘要:
针对目前矿井综采工作面自动化采煤存在效率不高的问题，提出了综采工作面自动化控制系统的设计方案，介绍了系统的组成和功能。该系统可集中控制工作面设备，通过视频监视系统可对主要综采设备进行实时监控。

基于Proficy Portal的监控画面网页发布系统设计

王建苗, 马磊

2014, 40(1): 87-89. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.01.023

<摘要>(50) <PDF>(2)

摘要:
针对某选煤厂监控系统无远程发布功能的现状，提出了基于Proficy Portal的监控画面网页发布系统的设计方案。该系统采用C/S架构，通过Proficy Portal可快速地将现场的实时监控画面与数据发布到Internet中，实现对现场设备的远程监视。

基于Cortex M3的矿井压力采集网关设计

郭华, 于胜文

2014, 40(1): 89-92. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.01.024

<摘要>(64) <PDF>(3)

摘要:
根据智能网关在液压支架智能分布式网络数据采集系统中的功能需求，提出了一种基于Cortex M3的实时网关设计方案，介绍了网关的硬件和软件设计。该网关实现了RS485或CAN总线井下压力数据的批量采集，可以通过以太网或Modem远程上传数据到上位机，使用SD卡实现大量采集数据的离线备份。试验结果表明，该网关具有成本低廉、结构简单、稳定可靠的优点。

PLC软冗余在通风机监控系统中的应用

王前进, 马小平, 张守田

2014, 40(1): 93-96. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.01.025

<摘要>(50) <PDF>(8)

摘要:
针对现有的通风机监控系统采用单个PLC控制整个系统运转而存在安全隐患的问题，提出了采用2个PLC组成软冗余系统的方案：一个PLC作为主站，控制整个通风机监控系统，执行不需要进行数据同步的非冗余程序和完成控制功能、报警、模拟量的冗余程序；另一个PLC作为备站，只执行非冗余程序。PLC软冗余系统的应用提高了通风机监控系统的可靠性，满足了安全生产需要。

基于CCD的三维垂线坐标仪设计

周良平, 王文华, 徐乐年

2014, 40(1): 97-100. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.01.026

<摘要>(47) <PDF>(2)

摘要:
针对现有垂线坐标仪存在只能测量一个方向的位移变化的问题，设计了一种基于CCD的三维垂线坐标仪，给出了仪器的组成及测量方法；详细介绍了仪器平行光源电路及基于CPLD的CCD时序驱动电路设计。试验结果表明，该仪器工作稳定，数据处理方便快捷，实现了对由井壁变形造成的水平和竖向位移的精确测量。

CAN总线在井下测井仪中的应用

李盟, 郭家虎, 周阳, 周琦

2014, 40(1): 101-104. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.01.027

<摘要>(43) <PDF>(2)

摘要:
在分析CAN协议原理及应用的基础上，根据测井仪工作系统的具体要求，设计了新的CAN总线应用层协议，将其应用到井下测井仪中。该协议在CAN2.0的基础上参考CANopen协议规范，重新定义了标志符，构建了一种新型、可容纳多节点的CAN总线网络机制，实现了井下多监测探管与上位机节点的网络化同步通信。

防爆锂离子电池电源电路设计

朱前伟

2014, 40(1): 105-108. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.01.028

<摘要>(41) <PDF>(12)

摘要:
针对煤矿对防爆锂离子电池的需求，设计了一种防爆锂离子电池电源电路，详细介绍了该电路的组成和功能。该电路采用隔爆分腔设计，当锂离子电池组或电池管理系统发生故障时，充电控制系统和放电控制系统可以快速可靠地断开与锂离子电池组的连接，确保了其他设备的安全；具有充放电保护、电压均衡保护、超温保护、实时显示等功能。

电子胶带秤在立井砂石散料回填计量中的应用

胡昊, 陈思林, 刘俊鹏, 李颖, 李文杰, 殷亮

2014, 40(1): 108-110. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.01.029

<摘要>(31) <PDF>(2)

摘要:
主要介绍了电子胶带秤的结构组成、工作原理、安装及校验方法，系统分析了电子胶带秤误差产生的原因，结合实际使用的经验提出了一些减小误差的方法。

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