工矿自动化

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汪丛笑

2017, 43(2): 1-6. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2017.02.001

<摘要>(208) <HTML> (42) <PDF>(30)

摘要:
指出目前煤矿安全监控系统应用中存在的主要问题是传感器性能、供电不稳定，传输线路易受干扰，系统技术水平有差异，相关标准不完善等；分析了《煤矿安全监控系统升级改造技术方案(征求意见稿)》中关于系统功能、性能、通信接口等方面的技术要求；结合《煤矿安全监控系统升级改造技术方案(征求意见稿)》相关要求，提出了新一代煤矿安全监控系统的设计方案，着重介绍了新一代煤矿安全监控系统采用的关键技术，包括新型数字传感技术，多系统数据融合技术，分布式、事件本地、异地控制技术，电磁兼容技术，设备故障诊断技术，即插即用技术，断线续传技术等。

煤矿安全监控多系统井下融合方法

王启峰

2017, 43(2): 7-10. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2017.02.002

<摘要>(78) <HTML> (9) <PDF>(9)

摘要:
针对《煤矿安全监控系统升级改造技术方案(征求意见稿)》对多系统融合的要求，分析了煤矿多系统融合现状，提出了一种在采集控制层进行多系统井下融合的方案，详细介绍了一种井下融合分站的设计。该融合分站可根据多个系统现场设备的接口及通信协议情况，实现分站级融合、链路级融合、数据级融合3种融合方式。测试结果表明，该融合分站能够同时接入安全监控、人员定位、矿压监测、瓦斯抽放监测等系统，实现多个系统间的数据共享。

煤矿安全监控多系统融合平台

闫兆振

2017, 43(2): 11-14. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2017.02.003

<摘要>(69) <HTML> (10) <PDF>(8)

摘要:
针对《煤矿安全监控系统升级改造技术方案(征求意见稿)》对多系统融合的要求，分析了煤矿安全监控多系统融合的建设内容，介绍了一种煤矿安全监控多系统融合平台的实现方案及主要功能。该平台通过地面融合的方式进行数据采集，并进行数据的统一处理与综合分析，通过Web方式进行数据展示与查询，通过GIS图形软件完成安全监控系统与GIS的融合，实现了多系统联动及应急联动功能。

煤矿安全监控系统数据加密技术

马汝超, 赵亮

2017, 43(2): 15-18. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2017.02.004

<摘要>(104) <HTML> (9) <PDF>(12)

摘要:
针对《煤矿安全监控系统升级改造技术方案(征求意见稿)》对安全监控系统数据加密存储的要求，研究了数据库加密技术，测试并对比了DES、RSA、同态、二进制序列化4种加密算法的性能，提出了一种适用于煤矿安全监控系统、针对不同字段类型采用不同加密算法的数据加密方案，实现了对安全监控系统数据的安全、快速加密存储。

一种数字式煤矿安全监控系统设计

魏峰

2017, 43(2): 19-23. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2017.02.005

<摘要>(82) <HTML> (21) <PDF>(7)

摘要:
针对目前煤矿安全监控系统存在的通信实时性差、可靠性不高、易受电磁干扰等问题，提出了一种数字式煤矿安全监控系统设计方案，介绍了系统软、硬件设计方案及关键技术。该系统基于CAN总线和工业以太环网的双重冗余结构，以ARM处理器LPC2294和嵌入式操作系统μC/OS-Ⅱ为核心。测试结果表明，在10 km CAN总线，32个数字分站，200台传感器、执行器规模下，该系统CAN总线通信成功率为99.97%，利用率为40%~60%；系统连续运行40 d，数据稳定，无中断、异常数据产生，技术指标符合AQ 6201—2006《煤矿安全监控系统通用技术要求》。

垮落煤岩性状识别研究

李一鸣, 符世琛, 李瑞, 吴淼

2017, 43(2): 24-28. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2017.02.006

<摘要>(122) <HTML> (13) <PDF>(9)

摘要:
针对综放工作面垮落煤岩性状识别的技术问题，提出了一种基于连续小波变换和改进奇异值分解的识别方法。采用基于单边Jacobi的奇异值分解（SVD）方法对小波系数矩阵进行分解，得到与小波系数矩阵列向量位置对应的奇异值向量，并将奇异值向量作为神经网络的输入向量来识别落煤和落岩2种工况。现场试验结果表明，基于连续小波变换与SVD得到的奇异值向量可用于识别垮落煤岩，但基于连续小波变换与改进SVD得到的奇异值向量具有更高的识别率。

基于视频的矿井行人越界检测系统

董观利, 宋春林

2017, 43(2): 29-34. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2017.02.007

<摘要>(51) <HTML> (8) <PDF>(9)

摘要:
针对目前矿井行人监测方法存在检测准确度不理想、报备信息少的问题，设计了基于视频的矿井行人越界检测系统。该系统以混合高斯背景建模为基础，利用行人越界检测算法识别出视频流中运动的行人目标，并在识别目标的基础上，通过状态缓冲处理计算出越界趋势，判断出越界方向。实际运行结果表明，该系统能够进行主动安全监测，有效克服灯光闪烁等干扰，可快速识别行人位置及跨越方向，稳定性好，准确度较高；在D1分辨率、25帧/s的高清监控下可实现在线实时处理。

基于支持向量机与粗糙集的隔爆电动机故障诊断

马宪民, 张兴, 张永强

2017, 43(2): 35-40. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2017.02.008

<摘要>(53) <HTML> (11) <PDF>(5)

摘要:
针对煤矿井下隔爆电动机故障数据获取难且故障数据杂乱、非线性等问题，提出了一种基于支持向量机与粗糙集的隔爆电动机故障诊断方法。该方法采用小波包对隔爆电动机定子瞬时功率进行频谱分析，并提取故障特征量；利用粗糙集的约简特性消除故障特征量冗余数据，将约简后的故障特征量作为支持向量机的输入样本，实现隔爆电动机转子故障诊断和分类。仿真结果表明，该方法故障诊断结果准确率达到92.857 1%。

用于输送带纵向撕裂检测的新型视觉传感器

陈路路, 庞宇松

2017, 43(2): 40-43. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2017.02.009

<摘要>(70) <HTML> (14) <PDF>(6)

摘要:
针对现有输送带纵向撕裂视觉检测存在采集图像不清晰的问题，提出了一种基于红外与可见光图像融合的新型视觉传感器。该视觉传感器采用分光棱镜将从同一镜头入射的同轴光分别投射至红外CCD和可见光CCD，红外CCD和可见光CCD同时采集目标同一点的红外图像和可见光图像，利用像素级融合方法获得融合图像。实验结果表明，该视觉传感器所采集的融合图像具有清晰的撕裂信息和详细的背景信息，满足输送带图像高质量采集的要求。

改进的三维加权质心定位算法

金曼曼, 童敏明, 王飞

2017, 43(2): 44-48. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2017.02.010

<摘要>(37) <HTML> (7) <PDF>(5)

摘要:
针对现有煤矿引爆源（电气火花源）定位方法采用二维加权质心定位算法存在误差较大的问题，提出了一种改进的三维加权质心定位算法。根据电气火花能在周围空间产生电磁波的特点，建立了自由空间下的接收信号强度指示（RSSI）传播模型，利用高斯模型对RSSI信号强度进行修正，得到更准确的测距模型；在三维空间内，合理选择检测点，并引入新的加权因子指数k，求出目标节点的坐标，实现对电气火花源的定位。模拟测试结果表明，该算法具有较高的定位精度，最大定位误差为0.319 m，平均误差为0.265 m。

基于双边滤波和Retinex算法的矿井图像增强方法

刘晓阳, 乔通, 乔智

2017, 43(2): 49-54. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2017.02.011

<摘要>(59) <HTML> (36) <PDF>(24)

摘要:
针对常用的双边滤波算法易造成图像细节丢失及Retinex算法在光照变化剧烈时易出现光晕伪影现象等缺点，提出了一种基于双边滤波和多尺度Retinex算法的图像增强方法。该方法首先对图像进行小波分解，获得图像高频和低频系数；然后采用多尺度Retinex算法和双边滤波结合的方案对图像低频系数进行处理，采用软阈值滤波算法对图像高频系数进行处理；最后通过离散小波反变换得到增强后的空域图像，并对其局部对比度进行自适应增强处理。实验结果表明，该方法可以有效改善图像颜色失真情况，细节丰富，对比度强，为图像后续的特征提取奠定了基础。

矿山三维空间数据距离直方图算法优化及加速

裴浩, 游小荣, 牛欣伟

2017, 43(2): 55-60. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2017.02.012

<摘要>(26) <HTML> (6) <PDF>(6)

摘要:
分析了三维空间数据距离直方图算法的性质及数据结构，提出了基于图形处理器的通用计算方法和基于FPGA的高性能计算方法，基于图形处理器的计算方法可用于实现三维空间数据距离直方图算法的单指令多数据并行优化；基于FPGA的计算方法可实现算法的硬件分块优化，使算法的硬件结构达到最优匹配。实验结果表明，利用基于图形处理器的计算方法可使算法达到平均18倍的性能加速，基于FPGA的计算方法可使算法达到平均30倍的性能加速，大大提升了算法的数据处理能力。

矿用电机车无线充电系统松耦合变压器研究

时剑文, 邱利军, 孙珂

2017, 43(2): 61-66. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2017.02.013

<摘要>(27) <HTML> (6) <PDF>(4)

摘要:
针对传统矿用电机车充电方式存在耗时长、电缆漏电等问题，提出了以松耦合变压器为核心的矿用电机车无线充电系统；利用有限元软件ANSYS Maxwell分析了原副边铁芯配合偏差对松耦合变压器效率的影响，并通过实验进行了验证。仿真和实验结果表明：气隙越小，变压器效率越高；横向、纵向位移偏差分别在50，40 mm以内时，对变压器效率影响较小。

动压影响下深部回采巷道围岩失稳及支护研究

于占河

2017, 43(2): 66-70. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2017.02.014

<摘要>(59) <HTML> (8) <PDF>(6)

摘要:
以大同煤矿集团有限责任公司某深部厚煤层综放开采煤矿为背景，通过围岩地质力学测试、井下煤柱应力实测及合理煤柱尺寸确定等方法研究动压影响下深部回采巷道围岩失稳特征及支护方案。研究结果表明：顶板煤体平均抗压强度为32.08 MPa，粗砂岩平均抗压强度为89.85 MPa，4号煤层平均抗压强度为17.61 MPa；测量区域最大水平主应力为26.26 MPa，最小水平主应力为13.39 MPa，垂直应力为15.80 MPa，最大水平主应力方向为N34.4°W，原岩应力场在量值上属于高应力区；一次动压影响阶段，超前支承压力对煤柱的影响范围及影响程度远远小于工作面回采后采动应力对煤柱的影响；二次动压影响阶段，孔深8～18 m处煤柱处于弹性核区，合理煤柱宽度至少为55 m。提出了14103辅运输巷初始支护设计，现场工业性应用表明：在14102工作面回采期间，巷道有效断面积为巷道掘进断面积的97.5%；14103工作面回采期间，巷道顶底板移近量约为300 mm，两帮移近量约为260 mm，完全满足矿井安全生产要求。

负载独立流量分配多路阀三通压力补偿器仿真分析

薛亚峰

2017, 43(2): 71-74. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2017.02.015

<摘要>(78) <HTML> (8) <PDF>(14)

摘要:
分析了负载独立流量分配（LUDV）多路阀的内部结构和工作原理；根据简化的LUDV系统进行受力计算，对LUDV多路阀中三通压力补偿器的压力补偿作用进行分析；以AMESim为平台建立模型，对压力补偿器的进出口压力特性进行了仿真分析，验证了相关参数设计的合理性和正确性，为LUDV多路阀的结构优化提供了依据。

基于超声波的带式输送机多点煤流量监测系统设计

陈湘源

2017, 43(2): 75-78. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2017.02.016

<摘要>(62) <HTML> (10) <PDF>(11)

摘要:
针对高带速、大运量矿用带式输送机煤炭瞬时流量难以实时准确测量的问题，设计了一种基于超声波的带式输送机多点煤流量监测系统，介绍了系统硬件、软件及煤流量检测算法设计。该系统利用超声波传感器和速度传感器获取带式输送机高速运行下的煤高、煤堆截面积、输送带速率等参数信息，并利用煤流量检测算法对数据进行拟合分析，计算出煤流量。测试结果表明,该系统能对输送带煤流量进行准确测量，测量精度达到91%。

矿用输送带纵向撕裂检测系统研究

刘伟力, 乔铁柱

2017, 43(2): 78-81. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2017.02.017

<摘要>(185) <HTML> (16) <PDF>(18)

摘要:
针对目前矿用输送带纵向撕裂检测方法灵敏度低及检测设备复杂、体积较大等问题，采用机器视觉法设计了一种矿用输送带纵向撕裂检测系统。该系统采用FAST角点检测算法及基于Hough变换的直线检测算法检测输送带纵向撕裂现象，并采用基于该检测方法的纵向撕裂检测无线传感器节点及速度传感器实现输送带纵向撕裂部位位置及长度检测。测试结果表明，对于长6 m、宽800 mm、运行速度为5 m/s的输送带，该系统每秒可处理46.3帧图像，检测准确率为96.24%。

煤矿安全隐患排查治理能力集对分析评估模型

赵红泽, 何桥, 韦钊, 原江涛

2017, 43(2): 81-85. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2017.02.018

<摘要>(62) <HTML> (18) <PDF>(5)

摘要:
针对煤矿安全隐患排查治理能力综合评估指标的不确定性，建立了煤矿安全隐患排查治理能力集对分析评估模型。该模型从人员因素和管理因素2个方面确定评估指标体系，考虑特定指标的正负同异反联系度，得到一个综合的联系度，从而实现煤矿安全隐患排查治理能力定量评估。实例分析结果表明，该模型能合理地评估煤矿安全隐患排查治理能力，评估结果与实际相符。

煤矿供电系统电能质量综合评价

王升花

2017, 43(2): 86-89. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2017.02.019

<摘要>(62) <HTML> (4) <PDF>(6)

摘要:
针对煤矿企业非线性设备日益增多而带来的电能质量问题，提出了煤矿电能质量评价指标及综合评价方法。首先根据非线性设备对煤矿供电系统的影响，建立了煤矿电能质量评价指标体系；其次，提出将改进层次法（主观赋权法）和熵权法（客观赋权法）相结合来确定评价指标的组合权重；最后，采用概率论和模糊数学相结合的方法对煤矿电能质量进行了综合评价。实例分析结果验证了所提煤矿电能质量评价指标体系的合理性和综合评价方法的可行性。

煤矿安全监控系统联网报警数据甄别技术

谢俊生

2017, 43(2): 90-94. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2017.02.020

<摘要>(60) <HTML> (10) <PDF>(4)

摘要:
分析了煤矿安全监控系统联网报警数据类型；针对报警数据中真伪数据同存的问题，提出了煤矿安全监控系统联网报警数据甄别技术，介绍了监控设备误报警自动识别，传感器调校、“三闭锁”断电试验数据自动识别，传感器故障数据自动识别，人工实测与传感器监测数据对比分析，面域传感器识别等关键技术；开发了煤矿安全监控系统联网报警数据甄别平台，并通过实例验证了该平台能够提高安全监控系统报警的准确率。

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2017年第43卷第2期

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