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2016年  第42卷  第4期

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科研成果
AQ 1029—2007《煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范》传感器设置修订意见
孙继平
2016, 42(4): 1-6. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2016.04.001
摘要:
AQ 1029—2007《煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范》有关传感器设置拟修订的主要内容包括:采煤工作面回风隅角设置甲烷传感器;煤与瓦斯突出煤层采煤工作面进风巷和掘进工作面的进风分风口处增设甲烷传感器;“便携式甲烷检测报警仪”修改为“便携式无线甲烷检测报警仪”,增加了无线传输要求;增加掘锚一体机、连续采煤机、锚杆钻车、梭车、矿用防爆型柴油机车、无轨胶轮车等瓦斯监测要求;煤与瓦斯突出煤层采煤工作面回风巷和掘进巷道回风流中增设风速传感器;煤与瓦斯突出煤层采煤工作面进风巷和掘进巷道的进风分风口处增设风向传感器等。
矿山物联网服务承载平台与矿山购买服务
张申
2016, 42(4): 7-11. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2016.04.002
摘要:
矿山综合自动化系统由于没有考虑容纳第三方的服务,逐步显露出系统封闭、标准不一、信息应用困难、对矿山技术人员要求高等问题,阻碍了其发展。明确了矿山物联网的本质为服务承载平台,矿山物联网应具有相应的公共服务能力,包括基于位置的服务、基于时间的服务、基于信息的服务、基于云的服务、基于大数据的服务、基于语义的服务等,重点论述了矿山物联网应具备的服务能力和矿山购买服务,指出这些服务能力会随着技术和需求的发展而不断充实与增加,使矿山物联网逐步向智慧矿山迈进。
自动化采煤控制系统设计
耿泽昕, 宋建成, 许春雨, 田慕琴, 于亚运, 付峻青, 徐建斌
2016, 42(4): 11-14. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2016.04.003
摘要:
针对目前国内综采工作面自动化程度低的问题,提出了一种自动化采煤控制系统总体设计方案,重点阐述了该系统自动化采煤控制工艺及其实现方案。该系统采用RS485双总线通信模式,通过支架控制器将采煤机位置、液压支架状态等参数实时上传至端头服务器,端头服务器将参数上传至集控计算机进行显示,集控计算机通过端头服务器向支架控制器发送控制命令,完成对液压支架动作的双闭环控制,同时集控计算机向采煤机控制器发送控制命令,自动控制采煤机摇臂高度,从而实现工作面自动化采煤。
综采工作面虚拟现实监控系统设计
李昊, 陈凯, 张晞, 钱建生
2016, 42(4): 15-18. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2016.04.004
摘要:
针对目前综采工作面自动化生产过程中视频监控图像效果差的问题,设计了综采工作面虚拟现实监控系统,详细介绍了系统功能设计、结构组成及系统实现的关键技术。该系统采用虚拟现实技术构建出了高仿真度的虚拟矿井作业场景,实现了综采工作面生产设备实时状态信息的采集、传输、显示、预警以及反向控制等功能,满足了综采工作面自动化生产监控的需求。
综采自动化系统支架远程操作台设计
姚钰鹏
2016, 42(4): 19-22. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2016.04.005
摘要:
针对现有工作面综采自动化系统以人工操作控制器为主要控制手段,采场需保证较多工作人员在场的问题,设计了综采自动化系统支架远程操作台。该操作台通过实时操作系统任务和函数完成远程控制逻辑功能,实现了对工作面支架单动、成组及跟机随动动作的远程控制和监控主机信息采集,促进了无人化开采的实现。
基于应力突变的刮板输送机断链检测系统
吴孙阳, 张行, 卢明立, 杨志明, 闵令江, 李伟
2016, 42(4): 23-27. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2016.04.006
摘要:
针对重型刮板输送机断链事故频发问题,设计了基于应力突变的刮板输送机断链检测系统。该系统利用应变传感器实时检测出刮板输送机是否发生链条断裂,能准确判断哪根链条发生断裂,克服了已有检测技术的不足,具有简单易行、灵敏度高、准确性高的特点。仿真结果验证了该系统的可行性。
电场感应式料流传感器设计
谭长森, 倪春明
2016, 42(4): 27-30. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2016.04.007
摘要:
针对现有开关式和压力式料流传感器存在易磨损、可靠性差的问题,设计了一种电场感应式料流传感器。该传感器采用内置电场感应式智能芯片作为感应元件监测电场电参数,利用单片机采集和处理电场电参数,通过电参数变化经内部数据处理输出胶带有料、无料信号。现场实验结果表明,该传感器能够准确检测运动或者静止的胶带上有无物料,完全满足现场实际应用的需求,具有非接触检测、无磨损、使用寿命长、信号稳定可靠的特点。
煤矿智能视频监控中的运动目标检测研究
张谢华, 赵小虎
2016, 42(4): 31-36. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2016.04.008
摘要:
针对煤矿智能视频监控环境存在各种复杂动态场景变化的情况,研究了运动目标检测中的3个重要环节:背景建模与更新、前景检测和运动阴影检测与去除。针对这3个环节,提出了相应的处理方法:基于IFCM聚类算法的自适应背景建模与更新方法,对像素灰度取值进行无监督聚类,自适应选取不同个数的聚类构建各像素背景模型,随场景变化进行聚类修改、添加和删除以完成背景自动更新;联合背景差分信息、三帧差分信息和空间邻域信息的前景检测方法,据此获得较为准确的前景目标;运动阴影检测与去除方法,依据在阴影覆盖前后的灰度图像中,像素具有亮度值相关性和纹理特征值不变性,实现了运动阴影的检测与去除。实验结果验证了本文所提方法的有效性和优越性。
综采工作面监控图像混合增强算法
徐荣鑫, 司垒, 魏英豪, 王如, 陈文鹏
2016, 42(4): 36-40. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2016.04.009
摘要:
针对单尺度Retinex算法会产生较严重纵向条纹噪声的问题,提出了一种混合图像增强算法。该算法利用模板去噪算法减少常规单尺度Retinex算法产生的纵向条纹噪声,并结合拉普拉斯算子增强图像细节,提高图像质量。采用实际综采工作面不同工况下的监控图像对该算法进行实验验证,结果表明,该算法具有图像清晰度高、对比度大与图像细节增强优的特点。
活性水降低工作面瓦斯涌出强度试验研究
徐星华, 杨嘉怡, 杨韶昆
2016, 42(4): 41-46. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2016.04.010
摘要:
为了解决采掘工作面瓦斯超限问题,根据采掘工作面落煤中的瓦斯压力和暴露时间关系,在实验室采用甲烷吸附-解吸装置进行了颗粒煤的前置浸入与后置浸入活性水与纯水2种状态下的瓦斯吸附-解吸对比试验,并在某煤矿井下3个掘进工作面落煤中进行了喷洒活性水与纯水的瓦斯解吸对比试验。结果表明,活性水对颗粒煤前置浸入与后置浸入均具有相同的抑制瓦斯解吸作用;在掘进工作面落煤中喷洒活性水,其瓦斯解吸量相比纯水可降低53.56%~54.76%,初期最大瓦斯涌出速度可降低54.42%~71.29%;在低水压、大流量条件下注入或喷洒活性水比纯水更有利于延缓和降低瓦斯涌出。
基于MEMS技术的载体催化甲烷检测元件制作方法
孙世岭
2016, 42(4): 47-50. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2016.04.011
摘要:
在分析载体催化甲烷检测原理的基础上,提出采用先进的微机电系统(Microelectro Mechanical System,MEMS)技术对传统载体催化甲烷检测元件的制作方法进行改进,给出了具体的元件制作流程,并对元件的性能进行了测试。测试结果表明,基于MEMS技术的载体催化甲烷检测元件较传统载体催化甲烷检测元件在功耗、抗中毒、一致性等方面有明显改善。
基于EMD方法的煤矿绞车轴承故障诊断
乔淑云
2016, 42(4): 51-54. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2016.04.012
摘要:
根据煤矿绞车齿轮箱轴承在变速变载工况下振动信号的频率一直发生变化的特征,提出采用EMD方法进行绞车轴承故障诊断。在较大拖动力与较大转频阶段,根据轴承座在正常状态与故障状态下振动信号的IMF分量的能量与总能量的比值及均方根能量来判断轴承工作状态,通过提取故障信号频率的边际谱判断故障位置。实验结果证明了EMD方法能够有效检测出绞车齿轮箱轴承故障。
多因素影响下推移机构液压系统动态特性仿真
王耀辉
2016, 42(4): 54-57. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2016.04.013
摘要:
根据刨运机组推移机构液压系统的工作原理,在AMESim液压仿真软件中建立了液压系统仿真模型;针对乳化液弹性模量、负载、背压等影响推移机构液压系统运行的主要因素,在实际允许范围内改变其数值,对推移机构液压系统的动态特性进行仿真,得出各因素对液压系统动态性能的影响程度,并提出相应的系统性能改进措施。
基于Kalman滤波的单频北斗载波相位实时周跳探测
马晓东, 宋冰, 张书毕, 刘鑫
2016, 42(4): 58-61. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2016.04.014
摘要:
在应用北斗单频接收机对矿区进行实时变形监测时,为提高北斗单频载波相位观测值预处理中周跳探测的精度,提出了基于Kalman滤波的单频北斗载波相位实时周跳探测方法,论述了粗差与周跳的识别方法。利用某矿区的北斗单频载波相位实测数据进行实验,结果表明,该方法能高效、灵敏、实时地探测出周跳发生的位置。
单相励磁8/6极开关磁阻电动机转矩数学模型
肖林京, 李波, 孙传余, 文艺成, 陈忠霞
2016, 42(4): 62-66. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2016.04.015
摘要:
为研究8/6极开关磁阻电动机转矩输出特性,阐述了开关磁阻电动机单相励磁原理,利用Maxwell 2D有限元软件分析了电动机齿极间气隙处磁路分布,并提出了一种适用于8/6极开关磁阻电动机的新型椭圆磁路模型;在该模型基础上求解气隙磁导,得到了电动机处于平衡位置时的转矩数学模型;最后,通过有限元仿真结果证明了转矩数学模型的正确性。
开关磁阻电动机两相同步励磁与定子绕组模式研究
刘成尧, 潘再平
2016, 42(4): 66-69. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2016.04.016
摘要:
以4/6极三相开关磁阻电动机和6/8极四相开关磁阻电动机为研究对象,分析了三相、四相开关磁阻电动机的绕组布置结构和相间连接方式对两相同步励磁下的磁场以及转矩脉动和平均转矩的影响,给出了8种典型组合模式下两相同步励磁工作的电动机转矩特性,指出三相反向绕组、各相独立连接模式,三相正向绕组、相间星形连接模式,四相反向绕组、各相独立连接模式和四相反向绕组、相间星形连接模式下的两相同步励磁能够降低转矩脉动和提高平均转矩。
基于三向加速度数据的井下移动通信设备定位
刘毅
2016, 42(4): 70-73. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2016.04.017
摘要:
针对基于RSSI技术的人员定位系统定位误差较大的问题,提出利用智能手机内置的三轴加速度传感器采集井下工作人员活动振动信号,参照人体运动特点,通过分析处理数据得到人体的步行运动规律,从而实现计步运算。以所经过的无线接入基站为参考点,结合RSSI测距方法实现较为准确的定位。测试结果表明,将RSSI技术和计步测距相结合,可有效提高定位精度。
DMA技术在煤矿高速数据采集系统中的应用
张辉
2016, 42(4): 74-77. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2016.04.018
摘要:
提出采用MCU自带的DMA功能来实现煤矿井下高速数据采集系统的缓存与传输,数据通过DMA快速地移动,节约了MCU资源,使得MCU能够进行其他操作,从而实现了煤矿井下数据的高速采集。
网络机柜微环境智能监控系统设计
周立人, 公茂法, 公政, 姜文, 宋祥民
2016, 42(4): 77-80. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2016.04.019
摘要:
为提高网络机柜的故障预警处置能力,设计了网络机柜微环境智能监控系统。该系统通过安装在机柜上的嵌入式终端采集电能和非电能信息并通过以太网传输至Web服务器。采集信息异常或机柜故障时,终端智能报警并发送短信提示异常情况。试验结果表明,该系统对异常和故障定位迅速准确,远程控制功能稳定可靠。
基于Pro/E的液压支架三维建模和运动仿真
于涛, 刘秀杰, 张玉娇, 张祥华, 王月亮
2016, 42(4): 81-82. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2016.04.020
摘要:
介绍了利用Pro/E软件对液压支架进行三维建模及运动仿真的方法。该方法可以在设计阶段对产品进行分析和改进,缩短了产品的研发周期。