工矿自动化

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李学恩, 游博, 陈卿, 王红星

2018, 44(6): 1-5. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.17335

<摘要>(131) <HTML> (16) <PDF>(10)

摘要:
针对矿山物联网生产设备协同管控规模大、时序约束严格、局部控制等特点，结合矿山物联网生产设备协同管控系统架构，建立了矿山物联网生产设备多级协同管控模型，提出了基于数据驱动与知识驱动的矿山物联网生产设备协同管控方法，描述了各层级子系统及其设备之间的任务分配与协同机制，并由此构建了基于平行管理的矿山物联网生产设备协同管控系统。该系统可实现矿山物联网数据的分布式协同处理与设备协同管控，减少人为干预，提高生产效率。

真空断路器真空度检测方法研究现状与展望

吴梦泽, 宋建成, 高云广, 陈姝姝

2018, 44(6): 6-10. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2017120019

<摘要>(98) <HTML> (11) <PDF>(10)

摘要:
介绍了真空断路器真空度检测方法——观察法、工频耐压法、脉冲磁控放电法、屏蔽罩电位法等离线式检测方法和耦合电容法、局部放电法、旋转电场探头法、X射线法、内置传感器法等在线式检测方法的研究现状，分析了各方法的检测原理、特点和应用情况。指出真空度离线式检测方法中脉冲磁控放电法和工频耐压法因为成本低、检测简单和重复性好，成为目前应用最广泛的真空度检测方法，但定期停机检查真空度成为制约该类方法发展的最主要因素；真空度在线式检测方法可实时检测真空度，及时发现真空度的劣化，但存在精度较低、成本高、抗干扰能力和稳定性较差等问题，因此未得到广泛应用。提出提高真空度在线式检测方法精度和融合多种真空度检测方法是真空断路器真空度检测方法的发展趋势。

一种鲁棒的矿井接近探测定位算法研究

陈康, 包建军, 王伟

2018, 44(6): 11-15. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.17321

<摘要>(71) <HTML> (11) <PDF>(7)

摘要:
针对现有矿井接近探测定位算法由于非视距等因素导致测距误差较大及复杂情况下测距方程组的解不收敛的问题，将高斯牛顿法、加权最小二乘法及Levenberg-Marquardt法相结合，提出了一种鲁棒的矿井接近探测定位算法，即加权LM法。该算法将测距误差信息通过增加权值的方法加入非线性迭代求解中，并在迭代过程加入阻尼系数，在保证迭代收敛速度的前提下大大提高了定位稳定性和鲁棒性。测试结果表明，加权LM法的定位效率和精度较高。

煤炭大数据平台建设的关键技术及管理协同架构

谭章禄, 马营营, 袁慧

2018, 44(6): 16-20. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2018010014

<摘要>(75) <HTML> (12) <PDF>(20)

摘要:
分析了煤炭大数据平台应用的现状及需求；从细粒度、广范围的数据获取、灵活可扩展的数据存储、多模态的数据处理、专业的数据可视化、高质量的数据管理5个方面详细阐述了煤炭大数据平台建设的关键技术，为煤炭大数据的采集、存储、分析、管理提供基础；提出了煤炭大数据管理协同架构，主要从技术和管理2个层面为煤炭大数据平台的建设提供参考，为大数据管理的顶层设计提供了思路。

露天煤矿临近车辆检测ad hoc协议测试与选择

王茵, 施燕峰, 胡圣波

2018, 44(6): 21-26. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2018020051

<摘要>(87) <HTML> (10) <PDF>(7)

摘要:
通过分析目前临近车辆检测技术，即超声波传感技术、脉冲雷达和激光探测技术、计算机视觉技术、RFID和电子标签技术、GPS技术，指出GPS集成无线通信技术最适合应用在露天煤矿临近车辆检测中；提出一种GPS集成ad hoc的临近车辆检测无线通信系统：只要相邻车辆处于通信距离范围内，车辆间便可采用IEEE 802.11协议，以单跳或多跳的方式交换GPS定位数据。以该系统为研究对象，模拟真实的露天煤矿场景，测试分析了IEEE 802.11a/b/p三种版本的通信协议在视距传输、非视距传输、接收机在斜坡底部和接收机在斜坡顶部4种不同场景下的信号接收强度和有效通信距离。测试结果表明，在以上4种不同场景下，IEEE 802.11b协议的数据包接收率更高、有效通信距离更远，优于IEEE 802.11a协议和IEEE 802.11p协议，更适合露天煤矿临近车辆检测。

综采放顶煤工作面自动放煤控制系统研究

牛剑峰

2018, 44(6): 27-30. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2018020020

<摘要>(111) <HTML> (15) <PDF>(10)

摘要:
针对综采放顶煤工作面人工放煤方式生产效率低的问题，研究了一种自动放煤控制系统。在液压支架上安装声波传感器、振动传感器和灰分传感器，通过人工示范操作和机器学习记忆传感器信号，确定放煤过程结束时传感器信号特征波形，比对采集的振动感知信号、声音感知信号与特征信号的相似度；通过灰分传感器有效辨识采出顶煤的含矸率；根据相似度和含矸率作出预警或直接控制。该系统实现了以传感器感知控制为主、时间控制为保护值、地面调度室远程干预控制为辅的自动化放煤控制，提高了综采放顶煤工作面的自动化水平和生产效率。

线圈偏移角度对无线电能传输特性的影响

康会峰

2018, 44(6): 31-35. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2018030093

<摘要>(87) <HTML> (10) <PDF>(12)

摘要:
根据两线圈磁耦合谐振式无线电能传输模型，推导了磁耦合谐振式无线电能传输效率与线圈偏移角度、传输距离之间的关系公式，研究了传输距离和偏移角度对传输效率的影响，得出了如下结论：随着传输距离的增大，偏移角度对无线电能传输效率的影响越来越小；偏移角度较小时，其对传输效率的影响不大；偏移角度大于75°时，随着偏移角度的增大，传输效率急剧下降；随着传输距离的增大，无线电能传输效率下降趋势越来越平缓。Matlab仿真和实验验证了理论分析的正确性。

煤巷顶板稳定性评价方法研究

耿越, 段迎娟, 任家敏

2018, 44(6): 35-39. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2017110060

<摘要>(93) <HTML> (8) <PDF>(6)

摘要:
对用于煤巷顶板稳定性评价的经典方法中常用的单指标法和复合指标法，以及机器学习方法中常用的有监督学习方法和无监督学习方法进行了总结、分析，指出经典方法采用单一指标或仅针对某一类煤岩体进行顶板稳定性评价，评价结果不全面、不可靠，而机器学习方法需要人工标注大量顶板监测数据，工作量大，实际应用效果较差。基于深度学习方法可从顶板监测数据中自动提取特征的优势，提出了采用深度学习中的生成对抗网络对煤巷顶板进行稳定性评价的新模式，从而减少人工工作量。

采煤机全生命周期服务系统研究

曹现刚, 狄航, 杜青青, 许博远, 周展, 夏护国

2018, 44(6): 40-45. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2018020024

<摘要>(71) <HTML> (14) <PDF>(11)

摘要:
针对目前采煤机全生命周期管理存在的信息采集实时性和准确性偏低、无法进行唯一身份识别等问题，提出了一种基于射频识别（RFID）的采煤机全生命周期服务系统设计方案。该系统将统一的电子产品代码(EPC)写入RFID标签中，通过识别RFID标签来准确识别采煤机身份信息；通过RFID读写器与标签的配合，可实现采煤机位置信息、状态信息等的实时采集；采用EPC信息服务（EPCIS）事件描述EPC所对应的设备的状态信息变化，在服务平台进行数据整合与数据挖掘。该系统可实现采煤机全生命周期产业链上各节点企业之间的信息交换和数据共享，为采煤机全生命周期管理提供实时动态信息和决策支持。

电动机加液力变矩器驱动下的采煤机性能分析

吴森峰

2018, 44(6): 46-51. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2017090044

<摘要>(71) <HTML> (9) <PDF>(5)

摘要:
目前采煤机主要采用电动机加变频器的驱动方式牵引，难以满足低速截割复杂煤层时需要更大输出转矩的要求。针对该问题，分析了采用电动机加液力变矩器驱动方式时采煤机的性能，对电动机与液力变矩器的合理匹配进行了理论分析并建立了相应的计算模型。以MG750/1860-WD型采煤机为例进行匹配分析，得出结论：电动机加液力变矩器的驱动方式在一定速度范围内可以实现采煤机牵引的无极变速及采煤机在不同工况下的截割牵引；与变频牵引相比，在相同截割牵引速度下，采用液力变矩器截割牵引可增大输出转矩，且液力变矩器的输出转矩随着牵引速度的降低而增大，最大输出转矩远超过变频牵引的最大输出转矩；在低速截割牵引条件下，液力变矩器截割牵引可以提高行走轮的输出转矩，增大采煤机的牵引能力，对于截割薄煤层和阻力较大的煤层具有重要意义。

闭坑矿井采空区积水过程分析

毕尧山, 吴基文, 王广涛, 翟晓荣, 张红梅, 黄凯

2018, 44(6): 52-56. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2017110056

<摘要>(97) <HTML> (8) <PDF>(6)

摘要:
为研究闭坑矿井采空区积水问题，以岱河煤矿为研究对象，根据该煤矿矿井地质、水文地质条件及已有工作面采空区探放水资料，选用回采空间法计算了该煤矿闭坑后采空区积水体积，并分析了闭坑后采空区积水过程。分析结果表明：① 岱河煤矿闭坑后采空区积水体积共6 208 267.20 m3，包括4 808 923.58 m3的工作面采空区积水体积和1 399 343.62 m3的废弃巷道积水体积。假设单位涌水量为80 m3/h，预计3 233.47 d后积水充满矿井。② 岱河煤矿闭坑后积水高度H与时间td关系表达式为H=2×10-8t3d-7×10-5t2d+0.131 7td-415.29。

矿井供电系统单相接地故障零模特征仿真研究

罗超, 耿蒲龙, 曲兵妮, 宋建成, 刘聚财, 都志立, 原磊明

2018, 44(6): 57-63. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2017070011

<摘要>(61) <HTML> (7) <PDF>(11)

摘要:
针对现有基于单相接地故障特征量的选线方法实际保护效果不理想的问题，以某煤矿实际供电系统为研究对象，采用RTDS/RSCAD实时数字仿真系统搭建了矿井供电系统仿真模型，分析了中性点不接地和经消弧线圈接地2种运行方式下线路零模电流、零模电压的故障特征规律，以及不同故障位置、故障初相角、接地电阻对矿井供电系统单相接地故障下线路零模电流时域特征的影响。研究结果表明：① 中性点运行方式对非故障线路零模电流和母线零模电压的影响可忽略不计，对故障线路零模电流的影响较大；2种运行方式下故障线路与非故障线路零模电流首半波极性相反。② 故障位置距离母线越远，线路暂态零模电流冲击值越小；线路稳态零模电流受故障位置影响较小。③ 故障初相角越大，线路暂态零模电流冲击值越大，冲击值增长速度越小，故障线路暂态零模电流达到稳态的时间越短；故障初相角不影响线路稳态零模电流幅值，只影响其初相角。④ 接地电阻越大，线路暂态零模电流冲击值及其衰减速度、稳态零模电流幅值越小。

基于预见控制的带式输送机调速节能方法

韩东升, 杜永贵, 庞宇松, 乔铁柱, 阎高伟

2018, 44(6): 64-68. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2017120006

<摘要>(152) <HTML> (56) <PDF>(7)

摘要:
针对目前的带式输送机变速节能控制方法均在短时间内对速度进行调节，速度突变易导致输送带撕裂、打滑的问题，提出了一种基于预见控制的带式输送机调速节能方法。该方法根据前一级带式输送机的物料运载量计算使下一级带式输送机以额定运载量运行所需的速度，通过预见控制调节下一级带式输送机运行速度；针对噪声对调速效果的不利影响，在预见控制中利用卡尔曼滤波对被控带式输送机状态进行最优估计，削弱噪声干扰，使调速过程平稳。仿真结果表明，该方法能充分利用带式输送机的运载能力，减少带式输送机功率消耗，在保证带式输送机安全运行的基础上达到了调速节能的目的。

矿用带式输送机双电动机传动同步控制策略研究

王华平

2018, 44(6): 69-73. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.17329

<摘要>(61) <HTML> (11) <PDF>(7)

摘要:
针对传统基于电流差闭环的双电动机传动同步控制策略存在转矩、转速不同步，且未考虑双电动机系统受到负载干扰后产生的机械扭振问题，以矿用带式输送机双电动机传动系统为研究对象，提出了一种基于转速差闭环的双电动机传动同步控制策略。利用2台电动机的转速误差对电动机的电流信号进行补偿，当存在转速误差时，通过调整2台电动机的电流（转矩）进而调整转速，确保转速时刻保持同步；针对双电动机传动系统因负载扰动产生的机械轴扭振角，提出了一种扭振抑制策略，通过合理配置扭振角方程以保证扭振角呈现快速衰减振荡趋势，达到良好的扭振抑制效果。Matlab/Simulink仿真结果证明了该控制策略的可靠性。

基于多源信号融合的离心泵叶轮磨损故障分析

郭文琪, 田慕琴, 宋建成, 耿蒲龙, 姚宇

2018, 44(6): 74-79. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2018020029

<摘要>(68) <HTML> (10) <PDF>(5)

摘要:
针对离心泵故障信号易被噪声淹没、数据分析困难的问题，提出了一种基于多源信号融合的离心泵叶轮磨损故障分析方法。采集离心泵叶轮正常状态和磨损状态下蜗壳、出水口和底座3处的振动信号及原动机接线端的电信号；采用小波包分解提取振动信号的特征频段，通过横向比较各频段能量值确定底座可作为最佳检测点，通过纵向比较各频段能量值以缩小频率分析范围；在缩小频率分析范围的基础上，采用线性调频Z变换对原动机接线端的电信号进行频谱分析，将故障特征频率与3次谐波频率分离，从而精确提取到故障特征频率。试验结果验证了该方法的有效性。

煤尘二次爆炸特性研究

刘浩雄, 刘贞堂, 钱继发, 洪森, 邱黎明, 张瑞

2018, 44(6): 80-86. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2017100056

<摘要>(60) <HTML> (10) <PDF>(6)

摘要:
利用20 L球形爆炸装置研究了煤尘浓度、煤尘粒径和点火能量对煤尘二次爆炸特性的影响，并与煤尘一次爆炸特性进行了对比分析。结果表明：随着煤尘浓度的增加，煤尘二次爆炸最大压力和爆炸压力最大上升速率均先增大后减小，一次爆炸与二次爆炸的最大压力差先减小后增大，一次爆炸与二次爆炸的压力最大上升速率差先减小后增大再减小；随着煤尘粒径的减小，煤尘二次爆炸最大压力和爆炸压力最大上升速率不断增大，一次爆炸与二次爆炸的最大压力差及压力最大上升速率差均先增大后减小；随着点火能量的增加，煤尘二次爆炸最大压力和爆炸压力最大上升速率，以及一次爆炸与二次爆炸的最大压力差及压力最大上升速率差均呈增大的变化趋势；煤尘二次爆炸最大压力和爆炸压力最大上升速率与一次爆炸时相比均减小；煤尘浓度为煤尘二次爆炸特性与一次爆炸产生差异的主要影响因素。

采煤机摇臂壳体瞬态动力学与模态分析

李磊, 王义亮, 杨兆建

2018, 44(6): 86-89. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2017100041

<摘要>(104) <HTML> (34) <PDF>(7)

摘要:
为研究瞬时负载作用下采煤机行走过程中摇臂壳体的力学特性，结合某型号采煤机实际工况，对采煤机摇臂壳体进行了瞬态动力学与模态分析，结果表明：摇臂壳体上齿轮传动箱与电动机仓相交处和行星头部与齿轮传动箱相交处应力较大，均超过摇臂壳体材料的屈服极限，为摇臂壳体薄弱部位；前6阶模态振型中振幅最大部位均集中在行星头部。该分析结果可为摇臂壳体的优化设计提供理论依据。

基于双目视觉的振动筛运行状态在线检测方法

杨硕, 佟建楠

2018, 44(6): 90-95. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2018020036

<摘要>(140) <HTML> (11) <PDF>(10)

摘要:
针对现有振动筛运行状态检测方法仅能对振动筛局部运行状态进行检测，且存在精度低、时效性差等问题，提出了一种基于双目视觉的振动筛运行状态在线检测方法。首先通过双目视觉检测装置对振动筛的运动图像进行采集；然后对图像进行灰度化处理，利用多尺度Harris角点检测算法获取图像的特征点，引入图像金字塔理论改进Lucas-Kanade光流估计算法，提高图像特征点运动轨迹的在线追踪性能；最后设计BP神经网络分类器，完成对特征点运动轨迹的分析与辨识，实现对振动筛整体运行状态的检测。试验结果表明，该检测方法准确性高、时效性好，可对振动筛运动轨迹进行全方位、多角度的追踪和辨识，实现了振动筛整体运行状态的在线检测和分析。振动筛在停止、正常、疑似故障和故障4种状态下，该方法的准确率分别达到了97.917%、90.667%、96.431%和93.181%。

基于GIS的煤矿企业风险预测预警系统设计

彭玉敬, 刘建, 郜彤, 廖凌松, 高晓峰

2018, 44(6): 96-100. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2017110031

<摘要>(60) <HTML> (13) <PDF>(12)

摘要:
为及时掌握煤矿风险信息并对风险进行有效预测预警，设计了一种基于GIS的煤矿企业风险预测预警系统。该系统利用GIS信息采集平台对危险源信息进行有效的采集处理；利用风险预警模型对采集的信息进行数据挖掘分析、算法运算分析等综合预测分析，并得出风险预警结论；利用GIS分析展现平台对预警结果进行综合可视化预警与展现, 为矿井安全生产调度提供辅助决策支持。该系统可实现煤矿企业风险治理的精准管控。

基于模糊控制的重介质悬浮液密度控制方法

孔繁苗, 徐康, 陈浙锐, 崔启东

2018, 44(6): 101-104. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2018010087

<摘要>(75) <HTML> (4) <PDF>(8)

摘要:
针对现有重介质悬浮液密度模糊控制方法存在控制精度不高、通用性不强的问题，提出了一种基于模糊控制的重介质悬浮液密度控制方法。该方法以悬浮液密度偏差、悬浮液密度偏差变化率、合格介质桶液位作为密度模糊控制器的输入变量，以合格介质桶液位偏差、合格介质桶液位偏差变化率作为液位模糊控制器的输入变量，利用密度模糊控制器和液位模糊控制器有效控制补水阀和分流箱，从而实现重介质悬浮液密度精确、稳定控制。应用结果表明，该方法响应速度快，可使悬浮液密度波动范围稳定在±0.007 g/cm3。

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2018年第44卷第6期

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