工矿自动化

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孙继平

2014, 40(3): 1-6. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.03.001

<摘要>(79) <PDF>(7)

摘要:
提出了《煤矿安全规程》修订应增加矿井移动通信、广播通信、视频监视、人员定位、煤炭产量监测、矿井火灾监控、矿山压力监测、水文监测、远程监控等内容。提出了严禁矿井监控系统与视频监视系统共用信道；矿井有线调度通信系统的电缆必须专用；主干网络应采用具有冗余功能的千兆或千兆以上矿用以太光网络；矿井移动设备和无线接入等应优选WiFi、ZigBee、4G等技术。提出了煤矿安全监控系统和矿井有线调度通信系统等的关键光缆和电缆应分设两条，从不同的井筒或一个井筒的不同位置进入井下；系统光缆和电缆应具有防护措施；底鼓不严重的矿井，系统光缆和电缆应埋入巷道底板与巷帮夹角处。提出了煤矿安全监控系统应具有主要通风机监控、瓦斯抽采监控功能；具有呼吸尘浓度、总粉尘浓度实时在线监测功能；具有风向监测功能；具有瓦斯变化率等分析功能；具有煤与瓦斯突出报警功能；高瓦斯和煤与瓦斯突出矿井应选用全量程和高低浓度甲烷传感器，优选激光或红外甲烷传感器；采用载体催化元件的甲烷传感器、便携式甲烷检测报警仪等甲烷检测设备，必须定期使用校准气样和空气气样调校，每15 d至少调校1次；甲烷超限断电功能每15 d至少测试1次；高瓦斯和煤（岩）与瓦斯突出矿井的采煤工作面，必须在上隅角设置甲烷传感器，报警浓度为1.0%CH4，断电浓度为1.5%CH4，复电浓度为1.0%CH4等。

矿用锂离子电池组主动均衡控制系统研究

张德胜, 彭然, 韩裕文

2014, 40(3): 6-8.

<摘要>(48) <PDF>(6)

摘要:
为了削弱电池组各单体电池的不均衡现象，提高电池组的使用寿命和效率，设计了一种矿用锂离子电池组主动均衡控制系统。该系统实时检测电池组各单体电池的电压，当电池组中单体电池最大压差超过阈值时，均衡电路开始给单体电压最低的电池进行涓流充电。试验结果表明，该系统可以使电池组充电后各单体电池最大压差控制在30 mV以内，提高了电池组的使用效率。

煤矿井下紧急避险设施大容量电源研究

李梅香, 周忠, 张勇

2014, 40(3): 9-11. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.03.002

<摘要>(69) <PDF>(4)

摘要:
针对常见蓄电池在煤矿井下应用都有明显制约因素的问题，分析了煤矿井下用紧急避险设施用电特点及干荷电铅酸蓄电池的特性，研制了基于干荷电铅酸蓄电池技术的启动型煤矿井下紧急避险设施用大容量电源。理论分析和成品试验结果表明，研制的电源不存在析氢问题，可以应用于煤矿井下，电池成组工作性能一致性好，容量大，电气性能满足煤矿井下紧急避险设施用电需求。

综采工作面语音系统的噪声研究

何勇华

2014, 40(3): 11-15. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.03.003

<摘要>(47) <PDF>(5)

摘要:
从实践出发研究了综采工作面语音系统噪声的主要来源；针对不同应用需求，对滤波器的设计给出参考意见，并设计了带通有源滤波器；分析了声场分布对设备安装的要求、平衡信号和非平衡信号的选用及相应的抗干扰措施。

刮板输送机传动装置无线检测系统设计

赵哲谦, 赵四海, 胡于伟, 聂哲

2014, 40(3): 16-19. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.03.004

<摘要>(69) <PDF>(4)

摘要:
针对现有刮板输送机传动装置采用有线检测方式而存在布线复杂、可靠性差等问题，设计了一种基于射频识别技术的刮板输送机传动装置无线检测系统。各类传感器将采集到的参数直接传送至nRF24LE1射频模块，nRF24LE1射频模块通过天线将数据发送至含有嵌入式芯片S3C4510B的无线接收分站，各无线接收分站通过CAN总线将数据传输至巷道的CAN转以太网网关。调试结果表明，该系统可靠性高，不需布线即可检测刮板输送机传动装置的各个参数。

远距离注浆管路超压保护系统设计

刘磊, 王伟峰

2014, 40(3): 19-21. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.03.005

<摘要>(54) <PDF>(5)

摘要:
针对现有的煤矿注浆系统在压力过大时不能及时对管路进行保护的问题，提出了基于PLC的远距离注浆管路超压保护系统设计方案。该系统以欧姆龙PLC为控制中心，通过压力变送器采集当前管道的实时压力值，若压力超限并持续50 s，则渣浆泵停止工作，实现紧急停泵。上位机监控系统接收PLC控制系统的实时压力值和流量值并进行显示，实现对注浆主要管路压力和流量的监测。工业性试验结果表明，远距离注浆管路超压保护系统效果良好，能够满足矿井注浆系统超压保护的需要。

一种新型的磁力启动器本质安全先导电路设计

童军, 尹红雨, 张成民, 邱文东

2014, 40(3): 22-24. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.03.006

<摘要>(61) <PDF>(5)

摘要:
针对继电器式本质安全先导电路存在自行启动和低电压启动不稳定的缺点，设计了一种新型的基于微机控制的光耦隔离式矿用磁力启动器本质安全先导电路，详细介绍了该电路的工作原理。实际应用表明，该本质安全先导电路性能可靠，运行稳定。

基于CAN总线的钻参仪设计

单成伟

2014, 40(3): 25-27. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.03.007

<摘要>(83) <PDF>(5)

摘要:
为实时监测煤矿用全液压钻机的钻进过程参数，实现钻机故障的快速诊断，设计了一种基于CAN总线的钻参仪，详细介绍了该仪器硬件、软件设计以及特点。该仪器采用分布式控制，通过CAN总线交换数据，不仅可实时监测并显示泵压、转速、泵量、油箱温度、油位和瓦斯体积分数等参数，还可通过计算机实现数据传输，满足了现场施工要求。

基于马尔科夫残差修正的瓦斯浓度预测

韩婷婷, 吴世跃, 王鹏军

2014, 40(3): 28-31. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.03.008

<摘要>(51) <PDF>(4)

摘要:
针对采用灰色神经网络预测瓦斯浓度时部分预测值精度不高的问题，提出用马尔科夫模型对三阶灰色神经网络模型预测结果进行修正的方法；介绍了灰色神经网络模型的建立和马尔科夫修正残差方法，并采用该方法对某煤矿不同时间、不同地点的瓦斯浓度进行分析预测。实际应用结果表明，经马尔科夫残差修正后的瓦斯浓度预测值与实测值的最大相对误差从14%减小到6%，修正后的瓦斯浓度变化曲线更接近实际瓦斯浓度变化趋势。

数字矿山建设实践探索

王继生, 潘涛

2014, 40(3): 32-35. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.03.009

<摘要>(46) <PDF>(7)

摘要:
以神华集团承担的国家863计划项目——数字矿山关键技术研究与示范项目为背景，介绍了对数字矿山建设的理解及神华集团在锦界煤矿建设数字矿山示范矿井的实践情况。锦界煤矿示范矿井的建设实践表明，智能一体化软件管控平台应用信息化手段固化煤矿生产管理流程和标准作业流程，集成创新技术，解决了长期以来各专业子系统分割孤立的问题，实现了业务协同和调度业务变革，提升了调度管理和应急指挥能力，达到了全面感知、智能联动、精益管控、绿色低耗和安全高效的目的。

井下视频监控系统容量问题分析

杨清翔, 李硕, 秦文光, 王海燕

2014, 40(3): 35-37. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.03.010

<摘要>(35) <PDF>(9)

摘要:
针对基于无线Mesh网络的井下视频监控系统采用多跳传输技术导致系统容量降低、信号带宽下降等问题，提出在无线Mesh网络中采用多输入多输出技术来提高系统容量，并对多输入多输出系统的容量进行了分析和仿真验证。Matlab仿真结果表明，多输入多输出技术可以在不增加带宽的情况下有效地提高系统容量，解决了井下视频多跳传输过程中带宽下降的问题，从而提高了井下视频实时传输质量。

钢丝绳芯输送带X射线检测系统图像分析算法

朱平, 胡鹏, 孙健

2014, 40(3): 38-41. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.03.011

<摘要>(75) <PDF>(5)

摘要:
提出了一种在线分析和离线分析相结合的图像分析算法：在线分析阶段采用支持向量机检测出接头图像，采用显著图法检测出有损伤的输送带图像；离线分析阶段采用细化、区域分析等图像处理方法检测接头抽动，并对各种损伤情况进行分类。该算法使得检测系统具备针对输送带X图像实时分析的能力，而且损伤检测准确率非常高。实验分析和现场实践验证了本文所提算法的有效性。

TD-SCDMA煤矿专网方案和租网方案的对比分析

王安义, 雒晓凤

2014, 40(3): 42-45. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.03.012

<摘要>(49) <PDF>(2)

摘要:
针对煤炭行业信息化的发展需求和特点，重点从适应性、容灾性、调度功能、安全性、语音质量等方面对专网方案和租网方案进行了分析对比，并得出专网方案具有显著优势的结论；对TD-SCDMA煤矿专网方案的优势进行了分析，说明专网方案更能有效解决煤炭行业当前的通信问题，满足煤矿安全生产和通信发展的需要。

一种新型瞬变电磁发射机去过冲系统设计

韩冰, 于生宝, 孙晗

2014, 40(3): 45-48. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.03.013

<摘要>(53) <PDF>(3)

摘要:
针对瞬变电磁发射机发射电流过冲造成探测盲区的问题，提出了一种新型瞬变电磁发射机去过冲系统设计方案。该方案在发射线圈两端并联一个优化的RLC二阶电路，在发射电流下降到接近零时接通该电路，让发射电流按指数衰减，从而有效去除电流过冲。仿真与实验结果表明，该方案能够去除发射电流的过冲振荡，减小探测盲区。

传输线信号完整性的反射分析

陈丽

2014, 40(3): 49-52. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.03.014

<摘要>(60) <PDF>(2)

摘要:
针对高速电路系统的传输线信号完整性问题，通过对高速电路PCB上传输线等效电路的分析，给出了信号传输时产生反射现象的原因；介绍了常用的消除反射的方法，即选择均匀传输线、采用合适的拓扑结构布线和阻抗匹配法，指出阻抗匹配法可解决信号传输的反射现象；阐述了源端阻抗匹配法和负载端阻抗匹配法消除反射的原理和适用条件。针对时钟电路中的反射问题，采用PADS/Hyperlynx软件对阻抗匹配法进行仿真，结果表明，阻抗匹配法能够改善信号传输的反射现象。

无线电能传输系统谐振线圈优化设计

王国东, 原璐璐

2014, 40(3): 53-56. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.03.015

<摘要>(21) <PDF>(3)

摘要:
以磁耦合谐振式无线电能传输系统两线圈等效电路模型为例，详细分析了谐振线圈的线圈半径、导线半径和线圈匝数等参数对谐振线圈电感和空载时的品质因数的影响；在电源频率为13.56 MHz时，得出谐振线圈的优化参数如下：电感值为2.634×10-5 H，分布电容值为5.229×10-6 μF，线圈半径为50 mm，导线半径为1.05 mm，线圈匝数为10匝。该优化结果对磁耦合谐振式无线电能传输系统的研究具有一定的参考价值。

永磁同步电动机直接转矩控制的效率优化

孙文, 张兴华

2014, 40(3): 56-59. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.03.016

<摘要>(51) <PDF>(3)

摘要:
针对永磁同步电动机在轻载、高速运行时效率和功率因数下降的问题，提出了一种永磁同步电动机直接转矩控制效率优化策略。该策略通过分析电动机损耗与转矩、转速和定子磁链之间的关系，建立了考虑铁损的永磁同步电动机数学模型，导出了效率最优时的定子磁链幅值；将最优定子磁链计算模块嵌入直接转矩控制系统，构成了效率最优的永磁同步电动机直接转矩控制调速系统。仿真结果表明，该优化策略能有效降低永磁同步电动机功率损耗，提高电动机的运行效率。

一种异步电动机故障诊断新方法

郭西进, 徐进霞, 孔利利

2014, 40(3): 60-63. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.03.017

<摘要>(57) <PDF>(2)

摘要:
针对基于RBF神经网络的异步电动机故障诊断方法存在参数确定较困难的问题，提出了一种基于差分进化算法优化RBF神经网络的异步电动机故障诊断方法。首先采用小波变换对异步电动机运行状态信号进行消噪处理，然后采用主元分析法与小波包分析法相结合方式提取消噪后的异步电动机运行状态信号特征，最后采用差分进化算法优化后的RBF神经网络对异步电动机运行状态信号特征进行诊断。实验结果表明，与未优化的 RBF神经网络相比，采用差分进化算法优化后的RBF神经网络可有效识别出异步电动机故障。

无刷直流电动机积分反演模糊滑模控制

刘慧博, 李朝阳

2014, 40(3): 64-69. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.03.018

<摘要>(42) <PDF>(4)

摘要:
针对普通的无刷直流电动机控制策略受电动机本身因素影响，难以达到理想效果的问题，介绍了一种积分反演自适应滑模变结构控制和模糊控制相结合的控制器。该控制器在滑模面中加入积分项，实现了对速度信号的无静差跟踪，提高了系统的稳态精度；用模糊控制器来解决切换控制增益设定只能靠经验的问题；采用模糊控制算法对不确定性进行估计，有效地减小了滑模控制方法带来的抖振；为了进一步提高控制性能，重新设计了趋近律。仿真结果表明，该控制器能够大幅提升无刷直流电动机控制系统的性能。

多机驱动带式输送机功率平衡模糊控制方法

杨光辉, 安琪

2014, 40(3): 69-73. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.03.019

<摘要>(54) <PDF>(2)

摘要:
针对以调速型液力偶合器作为驱动装置的带式输送机多机驱动系统采用传统方法控制各驱动电动机之间的功率平衡, 存在系统运行过程中动态特性较差、功率平衡调节精度较低等问题，提出一种多机驱动带式输送机功率平衡模糊控制方法：对液力偶合器涡轮转速实行闭环控制，保证在工作机负载发生变化时带式输送机具有恒定不变的带速；转速调节器采用模糊控制器代替传统的PID控制器，以提高功率平衡的调节精度。Matlab仿真结果表明，采用模糊控制方法可有效改善系统动态性能，提高功率平衡调节精度。

基于EL模型的MMC无源控制器设计

李云丰, 宋平岗, 江浪, 段程亭

2014, 40(3): 74-79. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.03.020

<摘要>(74) <PDF>(3)

摘要:
建立了基于开关状态函数的MMC电磁暂态数学模型，设计了改进的基于EL模型的MMC无源控制器。该控制器采用误差控制方式，即通过控制误差为零使得MCC控制系统实际输出的物理量跟踪参考给定值；为使误差能量快速衰减为零，加快耗散特性，引入了阻尼矩阵；为消除稳态残差电压，将MMC直流电压引入控制系统，与参考电压相比较，经PI调节后与参考有功分量相加得到最终的有功参考分量。仿真结果表明，该控制器能够完全跟踪参考给定值，同时能降低电压波动范围，具有较好的动态响应特性。

井下可变光照条件下的图像预处理方法

尚长春, 马宏伟, 陈妍冰

2014, 40(3): 79-82. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.03.021

<摘要>(56) <PDF>(2)

摘要:
介绍了2种基于直方图的图像预处理算法和Gamma校正算法，通过实例比较，证实直方图规定化的总体效果优于直方图均衡化；提出了一种只对图像光照分量进行处理的方法，该方法增强了图像的对比度，且相对于基于全图的图像预处理方法来说保留了更多的细节信息；分别对图像的光照分量进行直方图规定化和Gamma校正处理，处理结果表明，对图像的光照分量层进行直方图规定化处理得到的效果最佳。

煤和矸石的气射式试验

赵海芳, 陈莹

2014, 40(3): 83-85. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.03.022

<摘要>(46) <PDF>(2)

摘要:
利用气射式分选装置，采用正交试验的方法研究输送带速度、喷气压力和分选次数对混矸率和分矸率的影响，并对试验结果进行了回归和方差分析。分析结果表明，混矸率随带速增加而增大，随喷气压力和分选次数增加而减小；分矸率随带速增加而减小，随喷气压力和分选次数增加而增大；3个因素对分矸率和混矸率的影响显著，且主次顺序为带速、分选次数和喷气压力。

基于超声波原理的开孔参数标定系统研究

田炎鑫, 吴银成, 曾伟, 刘京威

2014, 40(3): 86-89. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.03.023

<摘要>(30) <PDF>(2)

摘要:
针对传统的人工丈量方法标定开孔方位角和倾斜角存在操作程序繁琐、稳钻时间长、精度低等问题，设计了基于超声波原理的钻孔开孔参数标定系统。该系统采用超声波渡越时间检测法测量参考点之间的距离，并由单片机解算出钻杆的方位角，选用微机械三轴加速度计测量倾斜角，实现了全自动化的实时跟踪测量及智能化的钻机姿态调整语音指导操作；在误差允许范围内，可快速标定所需开孔参数。该系统提高了开孔参数标定精度、标定效率及煤矿管理水平，降低了矿工劳动强度和煤矿管理成本。

基于嵌入式平台的采煤机监控和故障诊断系统

冯雪君, 刘寿宝, 杨海, 王群

2014, 40(3): 90-94. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.03.024

<摘要>(36) <PDF>(2)

摘要:
构建了基于NI CRIO 嵌入式平台和LabView开发平台的采煤机监控和故障诊断系统，详细介绍了该系统的主要功能、硬件和软件的设计。该系统既可对采煤机各运动机构状态进行实时监测、控制和阈值报警，并对监测参数及故障信息进行实时存储，方便技术人员分析采煤机运行状况，又可实时显示采煤机振动信号，并进行滤波、时域分析、倒频谱分析及功率谱分析，实现出厂前和检修过程中的故障诊断功能，帮助定位采煤机故障信息。

声电联合法在35 kV开关柜局部放电检测中的应用

骆东松, 鲁晔

2014, 40(3): 94-97. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.03.025

<摘要>(40) <PDF>(2)

摘要:
介绍了基于超声波和高频电流相结合的局部放电检测方法的基本原理、检测和判定依据。将该方法应用到某高压配电室35 kV开关柜的局部放电检修中，应用结果表明，该方法可准确判断开关柜的放电位置、放电相位、放电类型、放电强度等，并能对其趋势进行分析，为开关柜状态检修在线监测提供了有力的技术保障。

SQL Server 2008在煤炭企业智能客户关系管理中的应用研究

欧阳浩, 戎陆庆, 黄镇谨, 陈波, 王萌

2014, 40(3): 98-102. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.03.026

<摘要>(42) <PDF>(4)

摘要:
针对煤炭企业客户关系管理系统的信息化、智能化需求，提出了一种基于SQL Server 2008的煤炭企业智能客户关系管理系统的设计方案；给出了智能客户关系管理系统的数据挖掘流程，详细介绍了SQL Server 2008中的商业智能工具在煤炭企业智能客户关系管理系统中的应用，包括煤炭企业智能客户关系管理系统的集群部署结构及其软件架构。实例分析结果验证了该系统的可行性。

无线语音通信及视频监控系统设计

乔占俊, 杨晶晶, 张晓

2014, 40(3): 103-105. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.03.027

<摘要>(60) <PDF>(3)

摘要:
针对目前监控系统只有视频监控而缺少语音通信的现状，提出了一种基于ARM的无线语音通信及视频监控系统的设计方案。该系统采用自适应差分脉冲编码调制算法进行语音编码压缩，采用离散余弦变换算法对视频数据进行编码压缩，采用TCP/IP协议，通过无线局域网进行数据传输。测试结果表明，该系统不仅实现了视频监控及语音实时通信，且性能可靠，成本低。

煤矿救援机器人结构设计及分析

陈海龙, 郭鹏

2014, 40(3): 106-109. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.03.028

<摘要>(61) <PDF>(3)

摘要:
针对矿井地貌环境的非结构性和复杂性，为了提高救灾机器人的越障能力和实际救援能力，分析了轮式救援机器人行走系统的力学系统原理，提出了机器人六轮行走机构的设计方案。六轮移动机器人采用电动推杆为升降系统提供动力；采用独立悬挂系统，减小了车身的倾斜和震动；采用集中控制-分布驱动方式，有利于运动机构性能的发挥；能够根据地形特征调整自己的底座结构，有很强的越障能力和对非结构化地形的适应能力。

重庆市页岩气资源信息检索平台建设

谢洪斌, 刘东, 谭德军, 程礼军, 刘俊峰, 李祖兵

2014, 40(3): 109-112. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.03.029

<摘要>(36) <PDF>(3)

摘要:
为加快重庆市页岩气勘探开发工作，探讨了页岩气资源数据库及信息检索平台的搭建；确立了建立页岩气资源数据库和检索平台的技术方法，初步确定了页岩气资源数据库的内容和检索平台的结构、功能需求及检索模型，为平台建设提供了思路。

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