工矿自动化

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2016年版《煤矿安全规程》监控与通信条款解析

孙继平

2016, 42(5): 1-8. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2016.05.001

<摘要>(83) <HTML> (8) <PDF>(7)

摘要:
2016年版《煤矿安全规程》第十一章“监控与通信”，共4节23条，较2011年版《煤矿安全规程》增加了如下内容：人员位置监测、移动通信、图像监视；安全监控系统必须实时上传数据，煤与瓦斯突出报警、风向传感器、全量程或高低浓度甲烷传感器等；允许安全监控系统使用光缆；将热催化甲烷传感器调校周期提高至15 d，可能造成局部通风机停电的风电闭锁试验每半年1次等；在采煤工作面回风隅角、突出矿井采煤工作面进风巷、高瓦斯和突出矿井采煤工作面回风巷中部、突出矿井的煤巷和半煤岩巷及有瓦斯涌出岩巷的掘进工作面的进风分风口处、高瓦斯矿井双巷掘进工作面混合回风流处、高瓦斯和突出矿井掘进巷道中部、采区回风巷、一翼回风巷及总回风巷、井下煤仓、封闭的带式输送机地面走廊内、带式输送机滚筒上方、连续采煤机、锚杆钻车、梭车、矿用防爆型柴油机车和无轨胶轮车等地点和设备上增设甲烷传感器。

基于物理检测方式的胶轮车运输监控系统

佘九华, 陈小林, 张明杰

2016, 42(5): 9-11. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2016.05.002

<摘要>(67) <HTML> (11) <PDF>(6)

摘要:
针对基于射频识别技术的胶轮车运输监控系统建设投入高、维护量大、不适应某些矿区需求等问题，提出了一种基于物理检测方式对井下车辆进行定位的胶轮车运输监控系统，介绍了系统总体架构、胶轮车判定方法、系统控制逻辑等。应用结果表明，该系统能够有效识别胶轮车位置，较基于射频识别技术的胶轮车运输监控系统安装及维护更加简便。

掘进机温度自动控制系统设计

毛继伟

2016, 42(5): 11-13. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2016.05.003

<摘要>(69) <HTML> (16) <PDF>(6)

摘要:
针对传统掘进机外接冷却水的冷却方式应用受限的问题，提出一种掘进机温度自动控制系统设计方案。该系统采用风冷却器作为强制散热单元，采用PLC作为控制单元，通过温度信号采集及处理、PID控制等，使掘进机截割电动机和液压系统温度保持在允许范围内。井下工业性试验结果表明，在掘进机没有外接冷却水的情况下，该系统有助于掘进机长时间稳定运行。

纵轴式掘进机自动截割断面边界控制误差分析

王苏彧, 田劼, 吴淼

2016, 42(5): 14-18. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2016.05.004

<摘要>(42) <HTML> (7) <PDF>(8)

摘要:
为实现掘进装备的高精度自动截割、自主巡航，提出了一种纵轴式掘进机自动截割断面边界控制误差分析方法。明确了掘进机自动截割控制系统的误差来源，主要包括系统稳态误差、传感器精度、截割臂惯性、系统控制方法及其他非理论计算因素。对系统进行了仿真，结果表明负载干扰对系统的稳态特性影响较小，系统是稳定的。对各单项误差进行了计算，最终得到自动截割断面水平边界最大控制误差为71.30 mm、垂直边界最大控制误差为55.27 mm，达到《煤矿井巷工程质量检验评定标准》中规定的最高（优良）标准。进行了掘进机自动截割控制地面试验，实际测量得到系统断面水平边界最大控制误差为45 mm、垂直边界最大控制误差为12 mm。

基于指纹膜与航迹推算的井下人员定位系统

马京, 胡青松, 宋泊明, 张申

2016, 42(5): 19-23. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2016.05.005

<摘要>(41) <HTML> (11) <PDF>(5)

摘要:
针对RSSI指纹膜定位方法受矿井环境影响较大，而基于航迹推算的定位方法易形成误差累积的问题，设计了基于指纹膜与航迹推算的井下人员定位系统。该系统周期性采集人员的位置信息与运动姿态信息，利用K近邻和峰值检测方法求解指纹定位结果和航迹推算结果，并对定位结果进行加权融合得到目标位置。测试结果表明，该系统明显提高了定位精度和稳定性，对煤矿巷道复杂环境具有较强的适应能力。

一种金属锚杆长度无损测量方法

张法全, 周强, 王国富, 叶金才

2016, 42(5): 24-27. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2016.05.006

<摘要>(43) <HTML> (12) <PDF>(5)

摘要:
针对现有锚杆长度测量方法存在信号耦合复杂和测量长度受限问题，提出了一种基于半波偶极子天线的金属锚杆长度无损测量方法。将一根金属参考线作为半波偶极子天线的一臂，与单根金属锚杆一起等效为半波偶极子天线；采用HFSS软件分析了非对称半波偶极子天线对谐振频率的影响，提出通过频率扫描方式来寻找天线谐振频率；根据半波偶极子天线谐振时天线长度与信号波长的关系，由天线谐振频率和金属参考线长度求得锚杆长度。实际测试结果表明，该方法测量长度大于10 m，测量误差小于5%。

基于模糊Petri网和状态监测的井下水泵故障诊断

高正中, 龚群英, 赵丽娜, 许焕奇, 肖佳宜

2016, 42(5): 28-31. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2016.05.007

<摘要>(50) <HTML> (15) <PDF>(3)

摘要:
为了快速找到井下水泵故障的原因，建立了一种基于模糊Petri网和状态监测的井下水泵故障诊断模型。首先通过井下排水设备状态监测系统测得水泵故障的振动信号，经过振动分析后，对获得的水泵故障样本进行学习训练；然后在水泵故障诊断的模糊Petri网模型结构上，引入神经网络中的BP算法对权值、阈值和置信度等参数进行网络优化训练。实例分析结果表明,该模型能较准确地找到水泵故障原因，具有较好的准确性、快速性和适应性。

分布式传感器网络系统故障预测方法

路萍, 郑伟

2016, 42(5): 32-35. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2016.05.008

<摘要>(47) <HTML> (8) <PDF>(3)

摘要:
针对分布式传感器网络很难采用一种通用方法来实现算法简单的故障预测问题，提出了一种基于知识发现的故障预测方法。该方法首先建立了时间信息的数学描述系统，以实现基于因果指数的知识发现；然后，利用因果关系的知识推理机制，实现分布式传感器网络系统的故障预测。通过对瓦斯抽放监控系统的故障预测实验，证明该方法能准确预测分布式传感器网络系统故障，具有算法简单、实用高效的优点。

瓦斯喷孔过程声发射响应规律研究

李国爱, 李忠辉, 娄全, 李学龙, 张伟强

2016, 42(5): 36-40. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2016.05.009

<摘要>(100) <HTML> (34) <PDF>(5)

摘要:
为预防石门揭煤过程中可能诱发的突出危险，基于声发射监测系统，对某矿石门揭煤过程中瓦斯喷孔时的声发射活动进行了测试和分析。分析研究结果表明，声发射强度通常在喷孔发生前2~3 h迅速升高，峰值强度可达到无突出危险时的2~3倍，在喷孔发生前又突降至较低水平；喷孔越严重，声发射强度值越高；声发射强度变化的幅度能够反映喷孔严重性，喷孔动力现象越明显，瓦斯体积分数变化越剧烈，煤岩体声发射强度增长率越大且峰值强度越高。该分析研究结果对石门揭煤中突出危险性的监测预报有重要的参考意义。

基于小波包和PNN的电能质量扰动定位与分类

公茂法, 侯林源, 梁龙金, 司丹淼, 柳岩妮, 王宁

2016, 42(5): 40-44. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2016.05.010

<摘要>(35) <HTML> (8) <PDF>(3)

摘要:
根据暂态电能质量扰动现象的本质特征，提出一种基于小波包和PNN的电能质量扰动定位与分类新方法。该方法利用小波包对扰动信号进行采样和分解，提取小波包重构系数并定位信号突变点，然后计算各频段的能量并进行归一化处理，构造能量特征向量作为PNN的输入样本，进行PNN网络训练和测试，最终实现不同扰动信号的分类。Matlab仿真结果表明，该方法能够快速、准确地定位和区分扰动信号。

多机驱动大倾角带式输送机模糊控制算法

王巧莲, 高彩霞, 王福忠

2016, 42(5): 45-51. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2016.05.011

<摘要>(27) <HTML> (7) <PDF>(4)

摘要:
针对多电动机驱动的大倾角带式输送机重载启动与停止时物料下滑或滚动等问题，建立了多机驱动大倾角带式输送机模糊控制算法，介绍了大倾角带式输送机总体控制模型、带式输送机的速度设定算法和功率平衡模糊PID参数自整定算法。应用结果表明，该模糊控制算法能够根据煤流量的实时变化自动调节带式输送机的运行速度，速度控制误差小于2％，功率控制误差小于2.5％，能使4台驱动电动机功率趋于一致，实现了四机驱动带式输送机可靠、安全、节能运行。

矿山电力牵引系统主动热均衡控制方法

杨枭, 厉彦江, 郭单

2016, 42(5): 51-55. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2016.05.012

<摘要>(46) <HTML> (10) <PDF>(6)

摘要:
针对矿山电力牵引系统的发热问题，提出一种矿山电力牵引系统主动热均衡控制方法，即通过实时反馈系统的温度信号，完成对电动机定子电流幅值、驱动系统开关频率等参数的在线自调节；提出一种基于温度反馈的d，q轴电流矢量优化计算方法，使系统运行于全局效率最大的工作特性曲线；基于15 kW永磁同步电动机调速系统实验平台对矿山电力牵引系统主动热均衡控制方法进行了可行性验证。实验结果表明，该方法可在保证矿山电力牵引系统动态、稳态性能的同时，降低系统的热点峰值。

用于井下电磁能量收集的功率传输模型

刘晓明, 满忠诚, 赵端

2016, 42(5): 56-63. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2016.05.013

<摘要>(32) <HTML> (5) <PDF>(4)

摘要:
为了将电磁能量收集技术应用到煤矿井下，采用实验测量和统计分析的方法对电磁能量收集的功率传输特性进行了研究，建立了微波在巷道中路径损耗的一般表达式；提出了一种用于井下巷道的功率传输模型，有效解决矩形、拱形巷道内近距离电磁能量传输效率的计算问题。仿真和实验分析证明了该模型的正确性，同时表明，功率衰减受路径衰减指数的影响较大，提升发射功率不是提升充电效果的最佳选择，在实际应用中，为了获得最佳接收功率，应根据接收机所处位置合理选取天线极化方式。

非对称磁耦合谐振式无线电能传输系统研究

樊英杰, 张开如, 张琳琳, 王毅, 狄东照

2016, 42(5): 63-66. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2016.05.014

<摘要>(33) <HTML> (7) <PDF>(4)

摘要:
根据非对称磁耦合谐振式无线电能传输系统的等效模型，指出了磁耦合谐振式无线电能传输为磁耦合感应式无线电能传输的特殊情况，即磁耦合谐振式无线电能传输只有在谐振频率处才能实现远距离能量传输；给出了抑制频率分裂的方法，即通过调整发射线圈和接收线圈轴线方向的偏转角度和径向距离来削弱互感系数，提高接收线圈的峰值电压；搭建了非对称磁耦合谐振式无线电能传输系统实验平台，实验结果验证了理论分析的正确性。

磁耦合谐振式无线电能传输系统频率特性分析

兰永均, 龚立娇, 蔡新红, 李宏伟

2016, 42(5): 67-70. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2016.05.015

<摘要>(32) <HTML> (7) <PDF>(4)

摘要:
根据等效电路模型得出了影响线圈自谐振时磁耦合无线电能传输系统与外接串联电容调谐时磁耦合无线电能传输系统传输功率和传输效率的因素，分析了这2种系统的频率特性，实验结果表明：线圈自谐振时磁耦合无线电能传输系统没有发生频率分裂现象且具有较大的传输功率，而外接串联电容调谐时磁耦合无线电能传输系统谐振频率受线圈等效并联电容和外接串联电容的影响，导致系统在收发线圈间距离小于某一临界值时发生了频率分裂现象。

长距离自动巡检绞车无线供电系统研究

夏晨阳, 王卫, 任思源, 张杨, 赖娜, 谷志鹏, 刘海伟, 吕龙彪, 刘锋

2016, 42(5): 71-75. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2016.05.016

<摘要>(33) <HTML> (6) <PDF>(3)

摘要:
针对煤矿井下绞车供电问题，设计了一种长距离自动巡检绞车无线供电系统，重点介绍了该系统的无线供电模式，并通过理论分析得出系统的输出功率、输出效率随原边线圈内阻的增大而减小，随逆变器开关频率的增大而增加；根据该结论及井下绞车长距离导轨的实际情况，设计了分段供电模式。仿真与实验结果验证了该系统的可行性。

磨矿过程基础回路优化控制方法

张燕, 张佳, 代亚菲

2016, 42(5): 76-80. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2016.05.017

<摘要>(35) <HTML> (8) <PDF>(4)

摘要:
以磨矿过程基础回路重要工艺参数——旋流器给矿浓度控制为研究对象，针对无模型自适应控制（MFAC）的参数自适应性差的问题，引入模糊控制，提出了模糊MFAC方法,给出了该方法的理论推导步骤,设计了模糊MFAC控制器。将模糊MFAC方法、基本MFAC方法和PID方法进行对比仿真实验，结果表明，模糊MFAC方法能够快速跟踪期望值，具有更小的超调量和跟踪误差，且抗干扰能力强。

基于GIS的采矿团队管理系统

吴佳怡, 韩李涛, 石孟, 类延辉

2016, 42(5): 81-84. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2016.05.018

<摘要>(57) <HTML> (11) <PDF>(5)

摘要:
针对煤矿开采的特殊性和采矿团队管理过程中轨迹跟踪、动态监控、分布热力图分析、紧急救援、兴趣点标注等关键问题，设计了基于GIS的采矿团队管理系统。该系统以GIS、移动互联网通信技术、射频识别与无线监控技术等为主要技术手段，将属性数据信息与地理空间信息关联起来，实现了井上井下管理智能化、团队管理数据分析可视化、成员分布实时动态化以及成员间即时通信等功能。

基于WCF的综合自动化系统联动控制模式

李勇

2016, 42(5): 85-88. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2016.05.019

<摘要>(25) <HTML> (5) <PDF>(3)

摘要:
结合综合自动化在煤矿企业的实际应用，对联动控制模式的类型和特点进行了归纳和分类，提出了基于WCF的综合自动化系统联动控制模式，并实现了联动控制接口的规范。该模式将WCF服务寄宿于采集模块中，为平台终端提供联动控制服务，由采集模块实现平台终端和被控制子系统之间交互信息的传递和转换，遵循了原有平台架构，充分利用了采集模块的专职职能。

煤矿通风机铅炭电池储能系统

牛建娜, 周友, 吴峂

2016, 42(5): 88-91. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2016.05.020

<摘要>(35) <HTML> (10) <PDF>(5)

摘要:
为了提高煤矿供电的可靠性并确保煤矿安全生产，介绍了用作煤矿通风机应急电源的铅炭电池储能系统，详细描述了储能系统的结构、与现有配电网的接入方式、系统功能、启动及退出策略等。该系统在煤矿配电网掉电的情况下可为通风机提供1 h的电力支撑，可为煤矿日常运营提供安全可靠保障。

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2016年第42卷第5期

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