工矿自动化

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褚卫忠

2017, 43(8): 1-5. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2017.08.001

<摘要>(54) <HTML> (12) <PDF>(7)

摘要:
为了满足矿用风速传感器的快速、准确、自动化检测和矿用气体传感器风速影响测试的需求，设计了一种环形低速风洞自动控制系统。该系统采用PLC为主控单元，根据风速与静压差的关系，通过对大气压力、空气温度、静压差的自动采集与计算，利用PID控制模块对变频器进行快速控制，最终通过控制电动机转速的变化，实现风速的自动输出。以检测GFY15矿用风速传感器为例，对测量过程中的皮托管、自动控制系统、风洞风速的不均匀性、不稳定性和流场紊流度等的不确定度进行了分析评定，结果表明，该自动控制系统能够满足矿用风速传感器自动化检测的需求。

矿用钻机换杆装置及其控制系统设计

李晓鹏, 乔杰, 姚亚峰

2017, 43(8): 6-10. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2017.08.002

<摘要>(81) <HTML> (14) <PDF>(13)

摘要:
针对目前煤矿坑道钻探施工中因孔位较高、开孔角度大而造成的装卸钻杆操作困难和存在安全隐患的问题，设计了矿用钻机换杆装置及其控制系统。钻机换杆装置与钻机动力头的主动钻杆、夹持器配合动作，用中间加（卸）杆的方式实现钻杆的装卸。控制系统以矿用本质安全兼隔爆型液压控制器为核心，通过脉宽调制（PWM）信号和开关信号分别驱动控制比例电磁阀和换向电磁阀，从而调节油缸的伸缩速度；通过磁致位移传感器将比例电磁阀驱动的油缸伸缩长度信号反馈给控制器，形成油缸伸缩位置闭环控制。试验结果表明，矿用钻机换杆装置能够匹配现有型号钻机，满足大高度或大角度的侧帮钻探施工中的自动装卸钻杆的需求，提高了钻探施工效率和换杆操作的安全性。

基于灰色理论的液压支架记忆姿态监测方法

王亚飞, 王学文, 谢嘉成, 杨兆建

2017, 43(8): 11-14. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2017.08.003

<摘要>(57) <HTML> (17) <PDF>(10)

摘要:
针对现有液压支架监测方法大多只能监测单台支架、无法对成组液压支架监测数据进行融合分析、监测数据利用率低等问题，提出了一种基于灰色理论的液压支架记忆姿态监测方法。该方法采用灰色理论，根据液压支架记忆姿态监测值得出记忆姿态相关参数预测值；可根据监测到的同一个循环内前几台液压支架实际姿态预测下一台液压支架姿态，实现横向循环监测，也可根据前几个循环的液压支架实际姿态预测下一循环内该液压支架姿态，实现纵向循环监测。液压支架支撑高度监测试验结果表明，该方法对于液压支架记忆姿态的预测值与实际值相差不大，验证了该方法的有效性。

矿用智能物资发放系统研究

魏峰, 赵云龙

2017, 43(8): 15-19. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2017.08.004

<摘要>(96) <HTML> (12) <PDF>(7)

摘要:
针对传统凭单据领取物资的“库管员-用户”模式在煤矿物资发放过程中存在的领用环节繁琐、发放效率低等问题，设计了一种基于“备品仓库-智能柜-多用户”模式的矿用智能物资发放系统。该系统以终端智能柜作为物资发放的中转站，以基于Web技术开发的系统管理平台实现对终端智能柜的远程通信和控制，并具有与煤矿企业资源计划系统通信的数据接口。实际应用表明，该系统能够提高煤矿物资发放效率和准确率，降低人员成本。

采区轨道运输大巷支护技术研究

林娜, 孙珞

2017, 43(8): 19-24. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2017.08.005

<摘要>(76) <HTML> (12) <PDF>(10)

摘要:
针对现行锚杆支护设计方法存在指标选取简单、计算误差较大、测试过程复杂等局限性，以某煤矿3号煤北翼准采区轨道运输大巷为研究背景，通过现场调查、实验室力学试验确定巷道围岩稳定性等级，以此为依据提出了不同的支护方案。通过数值模拟分析不同支护方案的支护效果，得出如下结论：巷道采用“锚索+锚杆+网+钢带”的支护方式时，巷道围岩塑性变形范围最小，巷道顶底板及两帮位移量也最小，该方案是所有支护方案中最合理的。现场实测结果表明，采用“锚索+锚杆+网+钢带”支护方式时，巷道围岩变形较小，支护控制效果较好。

矿用人员定位系统电磁兼容辐射发射整改方案

王树强

2017, 43(8): 25-30. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2017.08.006

<摘要>(114) <HTML> (31) <PDF>(7)

摘要:
按照欧洲标准EN 301 489-1中的电磁兼容性要求，矿用人员定位系统在国外应用必须通过辐射发射测试。针对该要求，对矿用人员定位系统进行了辐射发射测试，分析了辐射噪声的形成原因，并提出了整改方案：对于时钟信号引起的辐射发射超标，在PCB布线时缩短时钟信号走线长度，减少过孔，加大走线宽度和线间距，同时两边铺设接地线进行屏蔽，减小时钟线的回流面积；针对不同时钟电路，采取低通滤波、共模抑制等措施降低辐射信号发射。测试结果表明，整改后的人员定位系统最大峰值频点功率比EN 55032标准CLASS A要求值低13.086 dB，比CLASS B要求值低3.086 dB，满足出口要求。

串联型故障电弧检测方法对比分析

郭凤仪, BILGUUN Baatar, 任雪, 方志朋, 张宏波

2017, 43(8): 31-36. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2017.08.007

<摘要>(50) <HTML> (14) <PDF>(9)

摘要:
由于线路故障位置的不确定性，目前串联型故障电弧检测方法主要基于电流信号分析进行识别。通过对不同负载在串联型故障电弧发生前后的电流波形进行对比，得出了串联型故障电弧电流特性及其变化规律；以串联型故障电弧的电流信号为研究对象，介绍了基于希尔伯特黄变换、信息熵与短时傅里叶变换、小波近似熵与支持向量机的串联型故障电弧检测方法，概述了不同检测方法的故障电弧特征提取过程；对3种串联型故障电弧检测方法优缺点进行了比较，指出基于希尔伯特黄变换、信息熵与短时傅里叶变换的检测方法可有效提取故障电弧发生时电流的时频特性，对提取的时频谱幅值设置合适的阈值即可作为串联型故障电弧识别的依据，但准确性和实时性不高，而基于小波近似熵与支持向量机的检测方法可直接提取近似熵作为支持向量机的输入来识别串联型故障电弧，具有较高的准确性和实时性，更适用于煤矿现场。

悬臂式掘进机导航技术现状及其发展方向

田原

2017, 43(8): 37-43. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2017.08.008

<摘要>(83) <HTML> (8) <PDF>(11)

摘要:
阐述了悬臂式掘进机导航定位问题，并分析了其特殊性，给出了其数学描述；详细分析了掘进机光电导航和位姿检测技术现状、掘进机惯性导航技术现状、基于多信息融合的掘进机导航定位技术现状，并进行了比较与评价。得出结论：光电导航装备技术成熟、精度高，但在煤矿井下应用存在较严重的环境适应性问题；惯性导航技术环境适应性强、姿态检测精度较高，但长时定位精度差；将光电导航技术和惯性导航技术相结合的多信息多传感器融合的导航技术可能是解决悬臂式掘进机空间位姿检测问题的较优途径，实现信息融合的关键在于解决多信息多传感器带来的测量基准统一问题，且需要鲁棒性更强的融合算法。

预制裂纹煤样受载破坏的红外辐射特征研究

程富起, 李忠辉, 殷山, 魏洋, 孙英豪

2017, 43(8): 44-49. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2017.08.009

<摘要>(77) <HTML> (8) <PDF>(5)

摘要:
对预制裂纹煤样进行了单轴压缩实验，研究了预制裂纹煤样受载破坏过程中红外辐射温度及其变化规律。实验结果表明：预制裂纹煤样在受载破坏过程中，红外辐射温度曲线出现突变现象，主破裂时不同预制裂纹角度煤样的红外辐射温度均突升；主破裂时预制裂纹煤样的红外辐射温度突变率随预制裂纹角度的增大先升后降，45°预制裂纹煤样的红外辐射温度突变率最大。预制裂纹煤样的红外辐射变化规律与载荷及预制裂纹密切相关，能够很好地反映含宏观缺陷煤样受载时内部破裂的情况。

基于改进随机抽样一致算法的视频拼接算法

程德强, 厉航, 黄晓丽, 屠屹磊, 游大磊

2017, 43(8): 50-55. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2017.08.010

<摘要>(55) <HTML> (13) <PDF>(5)

摘要:
为了解决实时视频拼接中的鬼影和拼接缝问题，提出了一种基于改进随机抽样一致算法的实时视频拼接算法。首先，针对双目摄像头的重叠区域，采用加速鲁棒特征算法提取特征点，寻找特征匹配点对；然后利用改进的随机抽样一致算法去除误匹配点对，获得最优单应性矩阵；最后，对重叠区域像素进行动态融合处理。实验结果表明，采用本文算法可以有效地消除视频重叠区域的拼接缝和鬼影，同时可保证视频拼接系统的实时性。

矿井提升机恒减速制动系统故障仿真分析

李娟娟, 胡亮, 孟国营, 谢广明, 汪爱明, 王帅, 贾一凡

2017, 43(8): 55-60. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2017.08.011

<摘要>(45) <HTML> (6) <PDF>(5)

摘要:
以JKMD4.5×4型矿井提升机配套的E141A型恒减速制动系统为研究对象，分析了恒减速制动系统工作原理；搭建了恒减速制动系统仿真模型，并通过理论计算验证了仿真模型的可靠性；利用仿真模型模拟了弹簧刚度减小、闸瓦摩擦因数下降、制动器泄漏等制动系统典型故障。仿真结果表明：各主要部件性能下降时，并不能立即引起制动系统故障，而是系统性能退化，这些退化表现为制动系统压力降低、开闸间隙变小或变大等；系统性能退化到一定程度才出现制动减速度不符合要求、制动器不开闸、开闸间隙过大、空动时间过长等故障。

可调速型盘式磁力耦合器永磁体温度场研究

郭永存, 方成, 王鹏彧, 陈健康

2017, 43(8): 61-66. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2017.08.012

<摘要>(62) <HTML> (12) <PDF>(7)

摘要:
针对大功率可调速型盘式磁力耦合器运行时，永磁体温度过高且易失效的问题，采用磁路法对导体转子的涡流损耗进行了理论推导,利用有限元软件对大功率高负载工况下的磁力耦合器永磁体稳态温度场进行了研究。研究结果表明，随着转差增大，磁力耦合器中的永磁体温度呈现出逐步增大的趋势；随着磁力耦合器气隙距离的减小，永磁体的最高温度逐步升高；当磁力耦合器的转差在180 r/min以下，气隙不小于18 mm时，其永磁体温度将保持在55 ℃以下，永磁体的最大磁能积和剩磁几乎不受影响，可保证磁力耦合器正常高效工作；当磁力耦合器处于大功率高负载工作状态下，气隙距离对永磁体的温度状态影响显著，当转差为180 r/min，气隙小于15 mm时，永磁体温度将急剧上升，当气隙减小至3 mm时，永磁体的实际最高温度将达到180 ℃以上，剩磁相比于室温下降接近20%，最大磁能积下降约45%。该研究成果对大功率磁力耦合器温度场研究具有一定的参考意义。

钢丝绳芯输送带接头抽动检测方法

韩现代, 曹雪虹, 焦良葆

2017, 43(8): 67-71. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2017.08.013

<摘要>(52) <HTML> (10) <PDF>(5)

摘要:
针对目前钢丝绳芯输送带接头抽动检测方法存在准确率低、自适应差等问题，提出了一种基于X射线图像的钢丝绳芯输送带接头抽动检测方法。首先采用基于Retinex理论的图像增强方法对钢丝绳芯输送带X射线图像进行增强，然后利用Sobel边缘检测算子检测接头边缘并提取接头边缘的质心作为接头点，接着对分层后的接头点进行直线拟合，最后根据相邻接头之间夹的钢丝绳根数对当前采集图像与参考图像的接头进行匹配，比较匹配接头点到各自联合拟合直线的距离，若距离差大于一定的阈值则表明接头抽动。测试结果表明，该方法接头识别率高，能够精确检测出接头抽动。

煤矿地下水实时跟踪监测预警系统设计

邢朕国, 杜文凤, 梁喆, 胡进奎

2017, 43(8): 72-75. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2017.08.014

<摘要>(37) <HTML> (7) <PDF>(8)

摘要:
为提高煤矿地下水水文监测和水害预测水平，设计了一种基于智能水位仪的煤矿地下水实时跟踪监测预警系统。该系统采用水敏传感器的金属探针判断智能水位仪是否在含水层中，当水位下降至低于智能水位仪时，可将智能水位仪自动下放入水，从而避免产生伪数据；采用压力传感器获取水压数据，并通过上位机软件对数据进行拟合分析，进而计算出水位。测试结果表明，该系统工作稳定，对含水层水位的测量误差不超过2 cm，且能够在5 s内对含水层水位突变进行预警。

基于频数分布理论的矿井供电系统故障选相

于群, 陈志慧, 何梓源

2017, 43(8): 76-82. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2017.08.015

<摘要>(40) <HTML> (9) <PDF>(6)

摘要:
针对矿井不对称中性点不接地系统发生高阻接地时选相效果不佳的问题，提出了一种基于频数分布理论的矿井供电系统故障选相方法。该方法采集故障后各相电压首个1/2工频周期的数据，然后采用扩展Prony算法拟合采样数据，再应用频数分布理论处理各相电压的采样数据，在此基础上利用贝塞尔公式求出各相电压的频数分布值，通过比较频数分布值大小选出故障相。Matlab仿真与适应性分析结果表明，所提选相方法准确率高，适用于低阻接地与高阻接地的故障状况，对噪声干扰和数据窗长度有较强的适应性，同时不受采样频率和组距的影响。

一种“ia”级新型本质安全型电源设计

于志学, 房绪鹏, 赵扬

2017, 43(8): 83-86. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2017.08.016

<摘要>(66) <HTML> (15) <PDF>(19)

摘要:
针对煤矿井下矿用电源工作环境，设计了一种“ia”级新型本质安全型电源。该电源采用全封闭式AC-DC模块，无需专门的隔爆外壳，且具有两重过压保护电路和三重过流保护电路。实验结果表明，该电源在无故障、1个计数故障及2个计数故障情况下发生负载短路时，均没有出现火花，实现了本质安全性能。

煤与瓦斯突出综合预警系统应用

朱振, 吴保磊, 孟杰, 陶云奇, 王峰

2017, 43(8): 87-90. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2017.08.017

<摘要>(47) <HTML> (16) <PDF>(5)

摘要:
针对常规的煤与瓦斯突出预测技术采用单一预测指标不能综合考虑突出危险影响因素的问题，设计了煤与瓦斯突出综合预警系统,给出了系统的结构及其功能，并以龙山煤矿为例介绍了系统的应用流程。实际应用结果表明，该系统能有效探测危险区域，实现了煤与瓦斯突出预警。

回采工作面推进过程中的瓦斯涌出预测分析

黄贺江

2017, 43(8): 90-93. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2017.08.018

<摘要>(45) <HTML> (8) <PDF>(5)

摘要:
针对现有回采工作面瓦斯涌出预测方法的数据大都是基于回采工作面单一传感器的瓦斯浓度序列，存在无法将工作面持续推进过程中空间位置变化的监测点位置进行记录的问题，提出了以回采工作面传感器各监测点瓦斯浓度序列数据为基础，结合工作面实际推进距离，运用BP神经网络模型综合预测工作面瓦斯涌出量的方法。该方法利用回采工作面瓦斯分源辨识方法，分别分析采空区瓦斯涌出和煤壁瓦斯涌出的变化规律；利用BP神经网络预测法，结合表征采空区瓦斯涌出和巷道煤壁瓦斯涌出规律的特征值对工作面日均瓦斯涌出进行预测。实例应用验证了该方法的正确性。

煤矿危险源安全管理系统设计

段瑞威

2017, 43(8): 94-97. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2017.08.019

<摘要>(37) <HTML> (9) <PDF>(4)

摘要:
针对煤矿危险源安全管理存在的危险源辨识结果在日常安全管理中应用不深入、危险源安全状况评估不全面、整体性规划缺乏等问题，提出了一种煤矿危险源安全管理系统设计方案，介绍了系统设计目标、总体框架、关键技术、主要功能。该系统基于浏览器/服务器架构和物联网技术构建，将危险源辨识与评价结果形成的危险因素库作为系统核心，对危险源安全管理及日常安全管理业务进行重组，形成有效融合，为危险源安全管理提供一种综合性管理手段。

矿井无线传感器网络设计及应用

佟占生, 王春明, 李凯

2017, 43(8): 98-100. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2017.08.020

<摘要>(92) <HTML> (10) <PDF>(12)

摘要:
针对煤矿井下现有现场总线通信网络带宽小、传输速率低、布线繁琐等问题，提出了一种矿井无线传感器网络设计方案。该矿井无线传感器网络采用TD-LTE技术，可通过无线基站直接接入无线终端设备，同时利用客户终端设备兼容煤矿井下现场总线通信网络中现有设备和系统,实现区域性数据采集功能。应用结果表明，该矿井无线传感器网络具有带宽大、传输距离远、数据传输稳定、实时性高等特点，满足矿山物联网建设需求。

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2017年第43卷第8期

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