工矿自动化

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蒋伟, 吴高镇

2018, 44(10): 1-5. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2018010037

<摘要>(119) <HTML> (11) <PDF>(12)

摘要:
针对煤矿煤流主运输线沿线的监控系统种类繁多、系统信息冗余、协同程度不高等问题，设计了主运输煤流线信息支撑系统。采用高性能组态软件搭建统一的软件监测平台，将多个监控系统信息进行汇总、融合，实现了带式输送机群的信息综合展示、统计分析、报警推送、协同控制等功能。应用结果表明，该系统改进了信息获取方式，提升了系统集成水平，提高了生产效率。

基于精确人员定位的煤矿放炮监控系统设计

吴畏, 唐丽均, 蒋德才

2018, 44(10): 6-9. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2018050030

<摘要>(64) <HTML> (10) <PDF>(8)

摘要:
针对现有煤矿放炮监控系统无法精确监测放炮区域人员位置，易存在误检、漏检放炮区域人员的问题，设计了一种基于精确人员定位的煤矿放炮监控系统。该系统利用具备精确人员定位功能的动态目标识别器监测放炮区域人员位置分布及身份信息，并结合放炮区域瓦斯浓度，判断放炮区域是否符合班组长、放炮员、瓦斯巡检员均在放炮警戒点附近，放炮区域无人员，瓦斯浓度未超限的安全放炮条件；当符合安全放炮条件时，解锁无线发爆器进行放炮作业，否则将无线发爆器置于闭锁状态。现场应用结果验证了该系统的有效性。

煤矿安全隐患信息自动分类方法

谢斌红, 马非 , 潘理虎, 张英俊

2018, 44(10): 10-14. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2018050019

<摘要>(56) <HTML> (11) <PDF>(9)

摘要:
人工分类方式难以满足海量煤矿安全隐患信息的分类要求，而基于概率统计的文本自动分类方法分类准确率较低。针对上述问题，提出了一种基于Word2vec和卷积神经网络的煤矿安全隐患信息自动分类方法。首先对隐患信息进行分词、去停用词等预处理，然后应用Word2vec来表征词之间的语义相似性关系，最后利用卷积神经网络提取隐患信息的局部上下文高层特征，并使用Softmax分类器实现隐患信息的自动分类。实验结果表明，该方法实现了端到端的自动分类，可有效提升分类的准确性和全面性。

煤矿安全监控系统瓦斯预警结果分析方法

蔡崇

2018, 44(10): 15-18. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2018030085

<摘要>(94) <HTML> (11) <PDF>(9)

摘要:
《煤矿安全监控系统升级改造技术方案》明确提出监控系统应具备瓦斯涌出量预测预警功能，但是没有说明预警结果该如何分析。针对该问题，分析了监控系统瓦斯预警现状和特点，指出目前安全监控系统所涉及的瓦斯预警主要包括瓦斯涌出预警与瓦斯突出预警2个方面，提出利用预警识别率和误报率综合评价瓦斯预警结果的方法。对于瓦斯涌出预警，指出兼顾瓦斯涌出绝对量和瓦斯波动变化态势对预警指标做出必要的权衡，是瓦斯涌出预警必须考虑的重要因素之一。在瓦斯突出预警结果分析中，利用钻屑指标将瓦斯突出危险性划分为安全、威胁和危险3种状态，并按照危险状态阈值的80%设定威胁状态。

矿用MEMS甲烷传感器硅微加热器功率优化设计

王丽影, 秦顺利, 马洪宇

2018, 44(10): 19-23. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2018030024

<摘要>(101) <HTML> (9) <PDF>(12)

摘要:
在ANSYS有限元分析软件中对矿用微机电系统（MEMS）甲烷传感器硅微加热器功率进行了优化设计。首先建立了基于已知掺杂浓度求解一定温度范围内硅电阻率的计算模型；然后根据计算结果，利用ANSYS软件对U型双悬臂梁式硅微加热器进行了以掺杂浓度、两悬臂间距、悬臂梁宽度为影响因素的正交试验，研究了不同因素对硅微加热器功率的影响。试验结果表明：悬臂梁宽度和掺杂浓度为硅微加热器功率的主要影响因素，两悬臂间距影响较小；硅微加热器功率随悬臂梁宽度的减小而减小，随掺杂浓度的升高先增大后减小；温度为600 ℃时，选取悬臂梁宽度为25 μm、掺杂浓度为1019 cm-3、两悬臂间距为10 μm可使硅微加热器功率最优。

煤矿搜救机器人最优路径规划算法

金祖进, 程刚, 郭锋, 魏昊然

2018, 44(10): 24-28. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2018030015

<摘要>(79) <HTML> (9) <PDF>(30)

摘要:
针对煤矿搜救机器人路径规划过程中因受障碍区间的干扰导致全局最优路径难以确定的问题，提出了基于梯度-坐标轮换法的煤矿搜救机器人最优路径规划算法。机器人首先按照梯度-坐标轮换法运动，然后根据已有的运动路径进行局部路径优化，并对所规划的局部最优路径进行可行性判断，直到路径中不存在障碍区间为止。仿真结果表明，该算法能够使煤矿搜救机器人在避开障碍的前提下，准确地规划出从出发点到目标点的全局最优路径，从而提高机器人运动路径规划的合理性和高效性。

井下人员违规进入无源监测方法

张雷, 赵彤, 李先圣, 刘晓文

2018, 44(10): 29-33. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2018030033

<摘要>(48) <HTML> (13) <PDF>(7)

摘要:
针对现有井下人员违规进入监测方法存在实用性差、稳定性差、准确度低等问题，提出了一种基于WiFi网络信道状态信息的井下人员违规进入无源监测方法。该方法分为训练阶段和测试阶段：在训练阶段，分别采集有人进入、无人进入场景下信道状态信息数据，并对采集的数据进行离群点剔除和滤波等数据预处理，再将预处理后的数据构造成特征值，通过构造特征值建立判别模型；在测试阶段，将采集的数据预处理后构成特征值，再将特征值输入到训练阶段建立的判别模型中，实现人员是否违规进入判识。实验结果表明，该方法准确率达99.31%。

基于栈式稀疏自编码器的矿用变压器故障诊断

许倩文, 吉兴全, 张玉振, 李军, 于永进

2018, 44(10): 33-37. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2018040092

<摘要>(68) <HTML> (15) <PDF>(9)

摘要:
鉴于将深度学习应用于变压器故障诊断具有良好的故障诊断效果，提出了一种基于栈式稀疏自编码器的矿用变压器故障诊断方法。通过在自编码器隐含层引入稀疏项限制构成稀疏自编码器，再将多个稀疏自编码器进行堆叠形成栈式稀疏自编码器，并以Softmax分类器作为输出层，建立矿用变压器故障诊断模型；利用大量无标签样本对模型进行无监督预训练，并通过有监督微调优化模型参数。算例分析结果表明，与栈式自编码器相比，栈式稀疏自编码器应用于矿用变压器故障诊断具有更高的准确率。

矿用带式输送机张紧力预测方法

林广旭

2018, 44(10): 38-42. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2018050087

<摘要>(77) <HTML> (11) <PDF>(6)

摘要:
针对现有带式输送机张紧力检测装置不能根据负载实现张紧力实时预测的问题，提出了一种基于BP神经网络的带式输送机张紧力预测方法。首先分析了带式输送机张紧力、运行阻力与负载之间的关系，探究了负载与带式输送机电动机电流之间的表征关系。然后建立BP神经网络对负载进行预测:根据负载与张紧力的函数关系，获取带式输送机运行过程中的负载变化趋势，由负载实时预测张紧力，根据预测的张紧力对带式输送机进行自适应调控。实验结果表明，该方法的预测精度为92.1%，能够满足带式输送机张紧力实时预测的需求。

液压支架逆向运动学分析

路绪良, 闫海峰, 张霖

2018, 44(10): 43-47. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2018030011

<摘要>(79) <HTML> (7) <PDF>(6)

摘要:
针对现有液压支架正向运动学分析方法无法精确感知顶梁姿态的问题，提出了一种液压支架逆向运动学分析方法。采用SolidWorks软件及其Motion模块建立液压支架三维模型和Motion模型，通过解析液压支架动作来获取Motion数据库，采用三次多项式曲线拟合液压支架各驱动部件运动方程；采用粒子群优化算法优化驱动部件运动方程，得出最优拟合方程，从而得出液压支架最优运动轨迹。试验结果表明，该方法能够准确得出液压支架各驱动部件的运动轨迹，所得结果与实际运动曲线相符。

基于属性驱动的矿体动态建模

周智勇, 陈建宏, 李欢, 肖玮

2018, 44(10): 48-54. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2018040042

<摘要>(37) <HTML> (6) <PDF>(5)

摘要:
传统的矿体建模是基于结构条件驱动的，在边界属性变化时，所建立的模型难以随之动态变化，为解决这一问题，针对矿体的动态特点，提出了基于属性驱动的矿体动态建模方法。首先利用三维块体属性模型，按任意给定的边界属性条件，在块体模型中对所需单元块体进行动态提取，然后基于特征面求取和曲面光滑算法将矿体属性模型转换成几何结构模型，最后建立给定工业指标条件下的矿体三维几何模型。应用实例表明，该方法实现了在不同边界属性条件下动态提取、生成矿体的属性结构和几何结构，可精确构建光滑矿体模型，提高了矿体动态建模效率。

基于对称分量法的dq变换电压检测法

王健宇

2018, 44(10): 54-60. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2018010011

<摘要>(120) <HTML> (10) <PDF>(7)

摘要:
针对传统电压跌落检测算法存在不能快速识别不对称电压跌落故障类型及故障相的问题，提出了一种基于对称分量法的dq变换电压检测法。首先利用对称分量法对电压进行分解，将不对称电压分解为各自对称的正序、负序及零序分量，再对分解后的各分量进行同步旋转坐标系dq变换，得到各种故障情况下电压正序、负序和零序的幅值和相位信息，最后对变换后的结果进行重组分析。以发生频率较高的短路故障引起的电压跌落为例，对短路故障电压进行变换与重组，根据重组结果不仅可以识别故障类型，而且可以定位具体故障相。与传统dq电压变换法的仿真比较验证了该方法的准确性与优越性。

煤矿电力系统谐波源责任划分方法

高赟, 苏晶微

2018, 44(10): 61-65. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2018040089

<摘要>(101) <HTML> (11) <PDF>(6)

摘要:
针对基于多元线性回归的煤矿电力系统谐波发射水平评估方法因存在共线性问题导致结果受异常值影响大的问题，提出采用岭回归方法估计用户侧谐波发射水平，对谐波源进行责任划分。分析了岭回归估计方法的原理，建立了系统侧和用户侧等效电路；根据等效电路建立回归方程，并通过岭回归运算得到回归系数，再根据岭回归计算结果求出用户侧谐波发射水平。仿真结果表明，与二元线性回归相比，岭回归估计方法可以更有效地解决共线性问题，使回归系数的精度更高，从而得到更准确的谐波发射水平。

全阶状态观测器反馈自适应率参数优化

沈凤龙, 满永奎, 王建辉, 边春元

2018, 44(10): 65-71. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2018040062

<摘要>(65) <HTML> (14) <PDF>(5)

摘要:
针对现有全阶状态观测器的反馈自适应率PI参数的设计中存在寻找最优解困难的问题，提出了一种基于改进粒子群算法的反馈自适应率PI参数优化算法。首先根据频域方法给出反馈自适应参数的设计准则及影响其参数设计的主要因素；然后将利用设计准则设计好的几组参数值编码后混入随机初始种群，增加初始种群中优良品质个体的数量，提高收敛速度和搜索效率；最后通过编码、初始化种群及参数设置、适应度评价、更新粒子速度和位置得到PI参数最优值。实验结果表明，在斜坡给定0.2，0.6 pu转速时，无论空载启动还是负载运行，采用优化算法得到的PI参数进行速度估算时精度明显高于传统试凑法，能够满足矿井提升机的技术指标要求。

带式输送机故障巡检机器人系统设计

张涛, 吴高镇

2018, 44(10): 72-76. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2018060026

<摘要>(111) <HTML> (27) <PDF>(12)

摘要:
针对现有带式输送机故障检测方法劳动强度大、可靠性较差等问题，提出了一种带式输送机故障巡检机器人系统设计方案。首先分析了带式输送机常见的输送带和托辊故障类型及其原因，包括输送带横向断裂、纵向撕裂、打滑、跑偏及堆煤，托辊磨损和转动卡死等；然后针对不同故障类型，选定了系统传感器，包括激光雷达、单目相机、烟雾传感器、声音传感器和温度传感器，并提出了相应的故障检测算法；最后给出了系统上位机和下位机软件流程。

基于RFID的煤矿设备巡检系统设计

崔希国, 韩安

2018, 44(10): 77-80. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.17351

<摘要>(114) <HTML> (9) <PDF>(10)

摘要:
针对煤矿设备管理安全隐患多、机电技术力量薄弱等问题，设计了基于RFID的煤矿设备巡检系统。该系统采用RFID技术实现了矿井区域地点、巡检人员身份卡、设备基础信息的唯一性管理，并结合井下无线网络、设备巡检记录仪等装置，将矿井巡检记录信息上传至地面服务器，地面服务器进行有效数据分析，及时准确地反映矿井设备运转及安全状态。该系统实现了矿井设备巡检人员履职、设备巡检记录、设备异常缺陷闭合、井下设备分布及流转等矿井设备精细化管理，可有效减少机电事故发生，降低设备管理成本，提高设备利用效率。

基于载荷检测的煤矿带式输送机控制系统

刘鸿利

2018, 44(10): 81-84. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.17352

<摘要>(100) <HTML> (17) <PDF>(9)

摘要:
针对带式输送机能耗高、无法根据实际煤量自动调节对带式输送机的控制等问题，设计了一种基于载荷检测的煤矿带式输送机控制系统。该系统通过载荷检测装置实时获取带式输送机整体载荷和物料分布情况，根据整体载荷自动控制带式输送机运行速度，根据物料分布情况实现多级串联带式输送机顺煤流启动。应用结果表明，该系统实现了带式输送机少人化运行管理，降低了能源损耗，提高了运输效率。

基于虚拟仪器的电路板通用自动测试平台设计

杨正东, 祝国源

2018, 44(10): 84-89. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2018050065

<摘要>(55) <HTML> (8) <PDF>(7)

摘要:
针对传统电路板测试系统的单一性和专用性问题，为满足不同电路板的自动测试需求，设计了一种基于虚拟仪器的电路板通用自动测试平台。该平台采用虚拟仪器测试技术、扫码技术、网络技术实现了不同类型电路板的自动测试，测试结果与电路板序列号绑定并自动保存到服务器数据库中，并可通过Web浏览方式查询电路板测试结果。测试结果表明，该平台可实现不同类型电路板的自动测试，在保证测试结果准确性的前提下，提高了电路板的测试精度和测试效率。

水文在线监测系统在锦界煤矿的应用

王永军

2018, 44(10): 90-93. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.17332

<摘要>(103) <HTML> (13) <PDF>(6)

摘要:
针对人工观测煤矿地下水位的方式无法全面、实时获取水文参数变化的问题，锦界煤矿采用水文在线监测系统获取水文观测孔水位数据。应用表明，该系统可实时监测矿井水文参数变化，可用于指导煤矿合理布置工作面疏放水孔、精确预测工作面涌水量、指导工作面排水系统优化，有效降低了煤矿疏放水工程成本。

组合赋权法在煤矿安全风险分析中的应用

龚大立

2018, 44(10): 94-99. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.17348

<摘要>(76) <HTML> (12) <PDF>(7)

摘要:
鉴于煤矿安全风险分析中指标权重需综合考虑主客观两方面的需求，提出了一种层次分析法和熵权法相结合的组合赋权法。该方法使用层次分析法和熵权法分别得到指标的主观权重和客观权重，利用乘法集成法将主观权重和客观权重融合，得到更全面、准确的组合权重。通过案例分析验证了该方法在煤矿安全风险分析应用中的有效性。

选煤厂煤仓瓦斯监控系统设计

段福山

2018, 44(10): 100-103. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2018050066

<摘要>(78) <HTML> (6) <PDF>(7)

摘要:
针对传统的选煤厂煤仓瓦斯监控方法存在测量精度低、实时性差、成本高等问题，设计了基于模糊控制的选煤厂煤仓瓦斯监控系统。该系统将变频技术引入通风机控制中，当瓦斯浓度发生变化时，采用变频器对煤仓通风机转速进行调整：当瓦斯浓度较大时，控制通风机转速提升，增加通风量，保证瓦斯浓度不超标；反之则降低通风机转速，降低能耗，从而有效地实现煤仓瓦斯浓度的实时在线监控。实际应用结果表明，该系统可明显降低煤仓瓦斯浓度均值和波动，有效保证选煤厂煤仓安全。

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2018年第44卷第10期

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