工矿自动化

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魏明生, 童敏明, 张春亚, 夏静

2016, 42(6): 1-4. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2016.06.001

<摘要>(56) <HTML> (14) <PDF>(5)

摘要:
介绍了管道清堵机器人的定位原理，依据磁偶极子模型分析了管道外极低频电磁信号的分布规律，建立了管道清堵机器人一维定位方法，并设计了管道清堵机器人电磁定位系统。实验结果表明，该系统可以实现对机器人的有效定位，当接收天线分别以5 m/s和10 m/s的速度移动时，定位误差范围分别为-20.7～19.8 cm和-24.3～27.1 cm，完全满足工程的精度要求。

一种新型矿压监测采集仪器的设计

李盼盼, 李云波, 肖勇, 张晓宇

2016, 42(6): 5-8. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2016.06.002

<摘要>(46) <HTML> (9) <PDF>(7)

摘要:
根据矿井钢弦式压力监测传感器的工作特点，设计了一种新型矿压监测采集仪器。该仪器利用自适应反馈式扫频激振技术，以STM32单片机为主控芯片，通过单片机输出扫频激振信号，激发钢弦式压力监测传感器内部钢弦达到共振状态，根据共振频率可计算得到相应的被测压力。实验结果表明，该仪器采集微小信号的频率误差不超过0.5%，能够满足矿井生产的实际要求。

矿用可穿戴翻折结构半模衬底集成空腔天线设计

崔洁, 刘逢雪, 臧其亮, 徐钊

2016, 42(6): 8-12. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2016.06.003

<摘要>(68) <HTML> (9) <PDF>(6)

摘要:
根据煤矿井下对可穿戴天线的要求，在半模衬底集成空腔天线的基础上，采用折叠结构降低天线主体的宽度，并利用水平放置的馈电探针实现可穿戴天线扁平化，设计了一种矿用可穿戴翻折结构半模衬底集成空腔天线。仿真结果表明，该天线在5 GHz处于谐振状态，-10 dB带宽约为254 MHz，最大增益为5.4 dBi，辐射效率为70%，辐射方向具有较宽的主瓣和较低的背向辐射，且可通过增加上层衬底厚度来增加天线-10 dB带宽。

矿山辅助运输车辆磷酸铁锂动力电源系统

肖楠, 陈忠霞, 常龙, 于志豪, 郭海

2016, 42(6): 12-16. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2016.06.004

<摘要>(41) <HTML> (7) <PDF>(9)

摘要:
针对目前国内矿山辅助运输车辆采用的铅酸蓄电池动力源存在循环寿命短、维护成本高等问题，提出将磷酸铁锂离子电池应用到矿山车辆上。通过分析单体电池容量及内阻对锂离子电池单体特性不一致性的影响，研究了锂离子电池成组特性；并根据国家相关煤安标准，自主研发了适用于矿山辅助运输车辆的磷酸铁锂动力电源系统，主要包括锂离子电池组、电池管理系统以及防爆箱体。样机试验结果表明，该电源系统可以应用于多种矿山辅助运输车辆，并且能够满足使用要求。

基于重力加速度的采煤机摇臂摆角检测装置

赵名

2016, 42(6): 16-19. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2016.06.005

<摘要>(53) <HTML> (12) <PDF>(5)

摘要:
针对基于转角位移检测原理的采煤机摇臂摆角检测装置安装精度要求高、校准复杂等问题，设计了基于重力加速度的采煤机摇臂摆角检测装置。该装置利用SCA830倾角检测计来获取装置绝对倾角，再根据机身倾角和装置在摇臂上的安装位置计算出摇臂实际摆角。实验结果表明，该装置安装、校准方便，检测结果较准确，而且反映迅速、实时性较好。

挑战环境下无线磁感应传感网理论与关键技术

施文娟, 孙彦景, 李松, 翟文艳, 谭泽富, 蔡黎

2016, 42(6): 20-25. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2016.06.006

<摘要>(103) <HTML> (12) <PDF>(8)

摘要:
针对挑战条件下复合介质中安全与环境监测的需求，为了克服路径损耗严重、信道条件动态变化和电源条件受限等问题，提出了面向复合介质应用的基于无线磁感应通信和磁感应波导通信的理论模型，给出了无线磁感应传感网的网络体系结构。对无线磁感应传感网的研究方向及应用进行了展望，指出了开展相关研究的迫切性。无线磁感应传感网的研究对地下环境监测、长距离或人口密集区输油、输气、输水等生命线工程的安全监测具有重要意义。

煤矿易发安全隐患及预防措施

赵增玉

2016, 42(6): 25-29. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2016.06.007

<摘要>(85) <HTML> (9) <PDF>(3)

摘要:
针对煤矿常见的输煤胶带磨损、扯边及纵向撕裂，带式输送机超温自动洒水保护效果差，煤仓、煤堆自燃，水煤捅仓，立井井筒检修过程中人员坠井，电缆孔封堵不良造成串烧，机车运输事故，电气设备误操作，油品滴漏起火、燃爆等安全隐患，分析了隐患产生的原因，并给出了相应的预防措施。

浅析煤矿井下排水系统引水方式

佘影, 罗明华, 张海峰

2016, 42(6): 30-32. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2016.06.008

<摘要>(58) <HTML> (10) <PDF>(11)

摘要:
根据煤矿项目经验，统计了当前煤矿排水系统中常用的引水方式，详细介绍了各种引水方式的基本组成、工作原理和适用环境，研究并阐述了不同引水方式在自动排水监控系统中的实现方法，分析总结了其各自的优缺点，为煤矿自动排水监控系统建设提供了技术参考。

磁耦合谐振式无线电能传输系统功率优化

田子建, 曹阳阳, 樊京, 杜欣欣

2016, 42(6): 33-37. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2016.06.009

<摘要>(86) <HTML> (10) <PDF>(5)

摘要:
以互感理论分析了磁耦合谐振式无线电能传输系统原理，介绍了阻抗匹配理论及相应的参数计算方法，提出将收、发线圈互感的变化等效成系统阻抗参数的改变，建立了含有阻抗匹配器的磁耦合谐振式无线电能传输系统模型。仿真结果验证了在相同的条件下，具有阻抗匹配器的磁耦合谐振式无线电能传输系统可有效提高负载功率。

含瓦斯煤受载损伤演化声发射特性实验研究

钮月, 李忠辉, 王红浩, 王佳丽, 刘帅杰, 殷山, 孔艳慧, 洪森

2016, 42(6): 37-41. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2016.06.010

<摘要>(32) <HTML> (9) <PDF>(4)

摘要:
搭建了含瓦斯煤单轴压缩信息采集系统，测试了煤样受载破坏过程中声发射及力学特性参数的变化，并对煤岩损伤演化模型及声发射特性进行了深入的分析研究。研究结果表明，含瓦斯煤在受载破坏过程中能够产生声发射信号，在受载前期声发射信号较少，受载后期较多，载荷峰值附近声发射信号达到最大值；声发射脉冲数及能量与载荷的变化趋势一致，能够直观地反映含瓦斯煤损伤程度；基于声发射特性参数的损伤演化模型，根据声发射脉冲数及能量所计算的损伤值与实测值变化趋势基本一致；作为前兆信息，声发射信号能够表征煤岩损伤演化规律，反映煤岩受载破坏状态。该研究成果将为现场煤岩瓦斯动力灾害的监测及预防提供参考。

双臂掘进钻车自动化钻孔方法研究

张付祥, 史文军

2016, 42(6): 42-45. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2016.06.011

<摘要>(27) <HTML> (6) <PDF>(4)

摘要:
在对双臂掘进钻车进行运动学分析的基础上，分析了钻车的作业能力和理想位姿，研究了双臂掘进钻车的钻臂之间及钻臂与巷道之间的碰撞检测方法，提出了一种双臂掘进钻车自动化钻孔方法。在Matlab环境下对该方法进行了仿真验证，结果表明该方法能够使钻臂到达钻孔位姿，实现自动化钻孔，为进一步研究双臂掘进钻车钻臂的运动规划及自动化钻孔奠定了基础。

基于多Sink节点的煤矿巷道无线传感器网络路由协议

黎望怀, 夏旭

2016, 42(6): 46-51. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2016.06.012

<摘要>(35) <HTML> (9) <PDF>(4)

摘要:
针对传统的单Sink节点无线传感器网络应用于煤矿安全监控系统中时，远离巷道口的传感器节点无法及时、准确地将巷道深处的监测数据传输到巷道口Sink节点的问题，提出一种适用于长带状结构煤矿巷道的基于多Sink节点的无线传感器网络路由协议。该协议引入多Sink节点的无线传感器网络结构和非均匀成簇的思想，采用基于多Sink节点的功率控制算法和非均匀成簇算法，对各个Sink节点的最优通信半径、发射功率、簇首的选择和非均匀竞争半径的计算进行优化。仿真结果表明，该路由协议在连通度、延时和网络生存期上具有优势，可有效降低无线传感器网络整体能耗，延长网络生存期。

基于相似性的机械设备剩余使用寿命预测方法

武斌, 李璐, 宋建成, 曲兵妮, 李宏伟, 杨健康

2016, 42(6): 52-56. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2016.06.013

<摘要>(35) <HTML> (7) <PDF>(4)

摘要:
针对复杂机械设备剩余使用寿命难以预测的问题，提出了基于相似性的机械设备剩余使用寿命预测方法。基于相关性分析设计了特征量选取方案，通过计算预测数据与样本数据对应特征量的相似程度确定参考剩余使用寿命与权重，再计算参考剩余使用寿命的加权和，得到剩余使用寿命。实验结果表明，该方法能有效提取出可准确反映轴承剩余使用寿命变化趋势的特征量，且能有效地预测轴承剩余使用寿命，准确率高达81.8%，为相关设备的寿命管理提供了科学依据。

矿用超宽输入电压范围电源设计

刘亚辉

2016, 42(6): 57-60. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2016.06.014

<摘要>(60) <HTML> (24) <PDF>(7)

摘要:
针对现有多输入电压等级的矿用隔爆兼本质安全型电源存在电压波动大、体积大、维护困难等问题，提出了一种矿用超宽输入电压范围电源设计方案。该电源采用Buck拓扑与反激拓扑相结合的设计，可将AC80~900 V超宽输入电压转换为稳定的直流电压。试验结果表明，该电源抗输入波动能力强，输出电压稳定，纹波小，效率高。

基于改进模糊灰色法的继电保护装置状态评价

马春艳, 龚瑛

2016, 42(6): 61-64. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2016.06.015

<摘要>(38) <HTML> (7) <PDF>(4)

摘要:
针对继电保护装置状态评价的不分明性和不确切性，提出采用一种改进的模糊灰色法对继电保护装置进行状态评价。首先建立涵盖历史状况、检修状况和监测状况3个方面的指标体系，并以点灰度描述评价信息的不确切性；然后构造非线性隶属函数来求取隶属度，得到模糊灰色评价矩阵；最后对继电保护装置进行模糊灰色状态评价，并采用加权平均算子对评价结果进行再优化。实例证明该方法在评价继电保护装置状态时能更准确地反映设备的真实运行状况。

煤矿高压电缆绝缘在线监测研究

王永升, 李晓娜, 赵国栋, 彭启轩, 梁睿

2016, 42(6): 65-69. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2016.06.016

<摘要>(31) <HTML> (9) <PDF>(3)

摘要:
分析了煤矿高压电缆出现水树枝老化、电树枝老化和整体均匀劣化下的电气特性，采用小波消噪技术和基于正交分解的信号分离技术进行接地线电流噪声处理，通过接地线电流的变化趋势和设定阈值来判断电缆是否发生绝缘劣化。Matlab仿真结果表明，研究各条线路的绝缘参数变化与相应接地线电流不同分量的关系，可实现对煤矿高压电缆绝缘在线监测特征信号的提取。

井下UPS并联供电系统无差拍环流抑制方法

王玲, 吴涛, 李志忠

2016, 42(6): 70-74. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2016.06.017

<摘要>(25) <HTML> (8) <PDF>(3)

摘要:
为了提升煤矿井下UPS供电系统的可靠性，提出了井下UPS并联供电系统无差拍环流抑制方法。首先，建立了UPS并联供电系统拓扑结构的等效离散数学模型，并重点分析了UPS并联供电系统中存在的零序环流问题；然后，引入非线性无差拍控制器对零序电流进行平抑处理；最后，通过2×35 kW UPS并联供电系统实验样机对该方法进行验证与分析。实验结果表明，该方法可有效抑制井下UPS并联供电系统的零序环流，且仅需2~5 ms即可实现UPS并联供电系统的冗余性恢复。

基于嵌入式系统的井下监控图像清晰化装置

周雪, 武方达, 杨柳铭

2016, 42(6): 74-77. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2016.06.018

<摘要>(27) <HTML> (10) <PDF>(11)

摘要:
针对煤矿井下环境照度低、粉尘多、电磁环境复杂，监控设备获取的图像在传输过程中会受到噪声污染，严重降低了监控图像质量等问题，设计了一种基于嵌入式系统的井下监控图像清晰化装置。该装置利用小波阈值算法，基于DSP嵌入式系统，在有效抑制噪声的同时保留了原始图像的细节特征、尖峰点，大大增强了监控图像的清晰度。

矿井电机车安全防护系统设计

李军鸿

2016, 42(6): 77-79. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2016.06.019

<摘要>(55) <HTML> (10) <PDF>(6)

摘要:
针对现有煤矿井下电机车安全控制不能有效防止闯红灯、追尾和相撞的问题，设计了一种矿井电机车安全防护系统。该系统采用射频无线通信技术，利用信集闭信号控制电机车安全运行，实现了闯红灯报警、车辆距离提示和超速行驶控制等功能。实际应用表明，该系统提高了电机车运输的安全性，大幅降低了运输事故发生率。

盾构施工长距离斜井数字化远程监控系统

牛云鹏

2016, 42(6): 80-82. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2016.06.020

<摘要>(36) <HTML> (7) <PDF>(4)

摘要:
以新街台格庙矿区长距离斜井工程为背景，从设计原则、功能设计及现场实施方案等方面介绍了盾构施工长距离斜井数字化远程监控系统的构建。该系统可实现对盾构设备运行状态和参数、盾构施工过程、深部斜井复杂场体形态、拼装式管片结构力学形态等的远程监控。

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2016年第42卷第6期

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