工矿自动化

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刘磊, 姜在炳, 舒建生

2018, 44(7): 1-5. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2018010047

<摘要>(75) <HTML> (13) <PDF>(13)

摘要:
针对现有煤层气无杆排采设备控制精度和工作效率低，以及排采现场人员劳动强度大等问题，设计了一种液压驱动无杆泵，并基于PLC设计了液压驱动无杆排采控制系统。该系统采用井下压力计监测井底流压，通过PLC对流压实测值和给定值进行比较，并根据所得偏差控制变频器来调节电动机转速，从而调节井底流压；井下液压驱动无杆泵由三通道油管内置动力液管加压后提供的动力液驱动，做往复机械运动，可实现阀体之间上下自动切换，无需人工操作。试验结果表明，该系统可快速、准确地调节井底流压跟随给定值，且超调量小。

连续采煤机人员监测保护系统设计

黄利民, 刘旭东, 曹连民, 燕明伟

2018, 44(7): 6-11. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2018010005

<摘要>(44) <HTML> (10) <PDF>(8)

摘要:
针对连续采煤机后部输送机在工作过程中存在误伤行人的安全隐患，设计了一种基于红外热成像技术的连续采煤机人员监测保护系统。首先利用长波红外探头对连续采煤机后部输送机监测敏感区域进行监测，实时采集监测敏感区域内红外影像信息；然后利用微处理机对采集的红外影像信息进行实时性处理，并对行人进行检测，当检测到有行人进入到监测敏感区域时，在1 s内快速判断行人信息，触发预警保护策略，当行人退出监测敏感区域后，预警保护机制自动停止，当行人越过监测敏感区域时，微处理机触发紧急停车控制策略，使连续采煤机后部输送机紧急停车，保护越界行人的安全。现场测试结果表明，该系统稳定、可靠，识别精度高，能够实现对连续采煤机后部输送机左前方1~2 m范围内的行人进行有效监测，保证了连续采煤机附近人员的生命安全。

综采装备三机配套概念设计系统

段琦, 丁华, 王义亮, 邓金涛

2018, 44(7): 11-16. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2018010023

<摘要>(46) <HTML> (11) <PDF>(8)

摘要:
针对现有综采装备智能设计方法大多未考虑三机配套设计参数之间的复杂耦合关系，导致系统的适用性较差、设计知识孤立等问题，研究了基于知识推理的综采装备概念设计方法和综采装备三机配套原则，将实例推理、规则推理和模型推理的混合推理机制应用于综采装备三机配套的概念设计中，建立了基于知识推理的综采装备三机配套概念设计推理模型，开发了基于知识推理的综采装备三机配套概念设计系统。该系统利用知识推理方法对用户输入的初始参数进行实例推理,并在实例库中检索相似实例，得到符合要求的设计方案；如没有相似实例，则进行模型推理完成三机配套参数设计，得到参数设计方案。应用实例表明，该系统设计结果准确、推理速度快，实现了综采装备的智能设计，缩短了产品设计周期。

矿用机车调度管理系统设计

吴畏, 唐丽均, 田国正

2018, 44(7): 17-21. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2018010020

<摘要>(194) <HTML> (76) <PDF>(13)

摘要:
针对现有煤矿车辆调度管理系统存在物料运输效率低、斜巷存在人车同行等安全隐患、且未融合绞车联动控制系统等问题，设计了一种新型矿用机车调度管理系统。该系统由机车精确定位系统、机车物料管理系统和绞车联动控制系统3个子系统组成。机车精确定位系统采用无线信号飞行时间定位方式对井下车辆进行实时定位与跟踪，定位精度可达到1 m；机车物料管理系统通过动态目标识别器、车辆标志卡对各机车的物料进行管理，可减少物料积压；绞车联动控制系统采用动态目标识别器对绞车斜井巷道的行人进行监测，通过矿用断电器控制绞车运行状态，避免人员误入斜井巷道。系统管理平台通过共享各个子系统的数据，实现对车辆的全面管理。实际应用结果表明，该系统能够对井下机车的行驶轨迹、运料情况及行车安全进行合理调度。

本安型传感器浪涌（冲击）抗扰度试验暂态分析

张子良

2018, 44(7): 22-26. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.17323

<摘要>(149) <HTML> (31) <PDF>(11)

摘要:
针对正向浪涌（冲击）抗扰度试验中，本安型传感器直流电源端口电压出现较长时间反向缺口而导致难以实现判据A的问题，以一种典型的矿用本安型甲烷传感器为研究对象，采用ADS仿真软件对组合波发生器、耦合去耦网络和本安型传感器等效电路进行了仿真建模，搭建了本安型传感器直流电源端口浪涌（冲击）抗扰度试验仿真电路，并根据暂态仿真波形分析了试验暂态过程。研究结果表明，本安型传感器直流电源端口电压反向缺口是浪涌保护器件动作引起的二次效应；仿真波形与实际波形一致，验证了暂态分析方法的合理性。

MEMS低功耗催化甲烷传感器脉冲供电研究

沈国杰

2018, 44(7): 27-31. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2018020033

<摘要>(70) <HTML> (11) <PDF>(10)

摘要:
针对传统催化甲烷传感器功耗高的问题，在分析微型机电系统(MEMS)低功耗催化甲烷元件性能的基础上，提出脉冲供电工作方式。通过输出稳定性测试和灵敏度测试确定脉冲供电具体占空比，并对恒压供电和脉冲供电下元件的线性特性、零点温度特性、灵敏度特性、零点漂移及灵敏度漂移进行了测试。结果表明，脉冲供电工作方式不仅可极大地降低MEMS催化甲烷传感器的功耗，而且在零点漂移和灵敏度方面拥有更加优异的性能。

爆破扰动下巷道围岩临界破坏深度分析

王夏楠

2018, 44(7): 31-35. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.17310

<摘要>(63) <HTML> (10) <PDF>(7)

摘要:
基于弹性力学分析得出爆破扰动下巷道围岩临界破坏深度的数学表达式，在此基础上结合正交试验分析巷道开挖半径、爆破振动速度、围岩黏聚力等对钻爆开挖巷道稳定性的影响规律，推导出不使围岩发生破坏的临界爆破振动速度。分析结果表明，巷道开挖半径每增大1 m，临界破坏深度就相应增加0.365 m；随着爆破振动速度增加，临界破坏深度呈对数规律增大；随着围岩黏聚力增大，临界破坏深度呈指数规律减小；黏聚力和爆破振动速度是临界破坏深度的最显著的影响因素。

刮板输送机结构参数化建模研究

张行, 杨善国, 李伟

2018, 44(7): 36-40. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2018020027

<摘要>(40) <HTML> (7) <PDF>(5)

摘要:
针对刮板输送机结构设计重复率高、效率低的问题，基于Pro/E 5.0三维建模软件实现了刮板输送机关键部件及复杂装配体的参数化建模。刮板输送机关键部件的参数化建模主要包括三维模型创建、设计参数确定、关系设定等3个步骤，以驱动链轮参数化建模为例介绍了关键部件参数化建模过程。刮板输送机复杂装配体的参数化建模基于Pro/Toolkit二次开发技术和Visual Studio 2008实现，以刮板输送机中部槽参数化建模为例，介绍了复杂装配体的参数化建模及虚拟装配过程。通过修改重要的几何参数实现对刮板输送机关键部件及装配体的快速建立、修改和精确造型，为刮板输送机结构优化提供了基础。

矿用永磁调速装置调速机构性能研究

王雷, 贾振元, 朱明亮, 张黎

2018, 44(7): 40-44. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2018020003

<摘要>(96) <HTML> (5) <PDF>(5)

摘要:
介绍了矿用永磁调速装置的结构和原理，设计了一种基于正弦曲线的调速沟槽形式，并对调速沟槽的接触应力进行有限元分析计算。将永磁调速装置中的轴向力与气隙值进行函数曲线拟合，结合调速沟槽的特性曲线得出不同气隙下调速所需的扭矩值；通过试验得到执行器实际输出扭矩值，将扭矩的理论计算值与试验结果进行对比，发现两者变化趋势相同，扭矩峰值误差为5.5%，吻合度较高。通过函数曲线拟合的数值计算方法量化了不同气隙下的调速扭矩值，可为永磁调速装置调速机构的研究提供技术支持。

地下磁感应通信天线模型及信号传播特性研究

施文娟, 王亮, 孙彦景, 徐华, 徐胜, 吴天琦

2018, 44(7): 45-53. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.17316

<摘要>(101) <HTML> (15) <PDF>(21)

摘要:
针对磁信号传播具有显著的方向性，而目前相关研究没有充分考虑磁通信过程中天线位置、角度对传输性能影响的问题，研究了2D天线阵列模型中的双线圈阵列、四线圈阵列，以及3D线圈这3种地下磁感应通信天线模型的磁信号传播特性。首先，根据3种天线的数学模型，给出了相应的磁感应强度和收发线圈的互感表达式；其次，对磁感应强度进行仿真和特性分析，并根据磁场分布情况对接收天线的位置和角度进行了优化设置；最后，比较了3种天线模型的传输性能，给出了各发射线圈偏移量和收发线圈所在平面垂直距离对磁感应强度的影响。研究结果表明：① 2D天线阵列模型和3D线圈模型的磁感应强度具有对称性和方向性。② 随着收发线圈所在平面垂直距离的增大，2D天线阵列发射信号的传输方向由多个变为1个。③ 当发射线圈参数相同时，2D天线阵列模型的传输距离大于点对点通信模型和3D线圈模型。发射线圈个数越多，2D天线阵列模型的传输距离越远，但磁感应强度随收发线圈所在平面垂直距离的增加而快速衰减。④ 3D线圈模型在3个坐标轴方向上具有相同的磁感应强度分布。3D线圈模型的磁场分布范围最广，但磁感应强度模小于2D天线阵列模型。

连续限制性脉冲序列控制开关变换器研究

李姗姗, 魏钰金, 朱海铭, 刘江文

2018, 44(7): 54-60. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2018030019

<摘要>(61) <HTML> (5) <PDF>(5)

摘要:
针对脉冲序列控制开关变换器运行在电感电流连续导电模式下存在较大的低频振荡现象，进而影响开关变换器工作性能的问题，提出了一种连续限制性脉冲序列控制方法。以连续限制性脉冲序列控制Buck变换器为例，详细介绍了该控制方法的工作原理，阐述了其抑制开关变换器低频振荡的机理，建立了连续限制性脉冲序列控制Buck变换器在电感电流连续导电模式下的开关映射模型。通过Matlab仿真和样机实验，对比了脉冲序列控制和连续限制性脉冲序列控制下Buck变换器的输出电压和电感电流情况。研究结果表明，与脉冲序列控制方法相比，连续限制性脉冲序列控制方法通过对连续脉冲个数进行限制，有效抑制了开关变换器在电感电流连续导电模式下的低频振荡现象。

预测煤自燃的复合气体指标优选实验研究

武福生

2018, 44(7): 61-65. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.17341

<摘要>(100) <HTML> (14) <PDF>(6)

摘要:
通过煤程序升温氧化实验对比分析了不同干空气流量、氧气浓度下复合气体指标的变化规律，实验结果表明：在不能确定干空气流量的情况下，应选取φ(O2)/(φ(CO)+φ(CO2))作为预测煤自燃的气体指标；煤温在100 ℃以下时，φ(O2)/(φ(CO)+φ(CO2))可作为预测煤自燃的气体指标；煤温超过100 ℃时，φ(C2H4)/φ(CH4)和φ(CO)/φ(CO2)可作为预测煤自燃的气体指标；煤温超过160 ℃且氧气体积分数为5%左右时，φ(C2H4)/φ(CO) 也可作为预测煤自燃的气体指标。

串联型故障电弧模拟实验装置研制

郭凤仪, 阮俊义, 邓勇, 王智勇, 王少磊, 李川, 王培龙

2018, 44(7): 66-70. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2017120024

<摘要>(113) <HTML> (5) <PDF>(7)

摘要:
针对目前故障电弧发生装置不能很好地模拟环境温湿度、触头分离状态的问题，研制了一种串联型故障电弧模拟实验装置。该装置可通过控制环境温湿度、触头移动距离或振动的频率和幅值等分离状态，模拟在不同工况下产生的串联型故障电弧，并对环境温湿度、电弧电压、电弧电流进行实时显示和存储。实验结果验证了该装置的有效性。

带式输送机转载点粉尘浓度分布数值模拟

秦翥

2018, 44(7): 70-74. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2018010064

<摘要>(82) <HTML> (10) <PDF>(8)

摘要:
针对目前带式输送机转载点粉尘治理的研究主要限于除尘或降尘等具体措施且粉尘治理效果不理想的问题，从转载点粉尘形成诱因出发，分析了煤料在转载点运输过程中形成的诱导气流、剪切气流和牵引气流对粉尘析出的影响；以直线型转载点煤料受力为例，得出影响粉尘浓度分布的转载点结构参数；利用Fluent软件对不同转载点倾角、截面积及截面形状下粉尘浓度分布进行了数值模拟，结果表明：转载点倾角越大，粉尘分布范围越大，转载点出口处粉尘浓度越高；转载点截面积越大，转载点出口处粉尘浓度越低；转载点截面积相同但截面形状不同时，圆形截面转载点粉尘浓度最低。

基于机器视觉的电铲斗齿缺失检测方法

段宇秀, 杜文华, 曾志强, 王日俊, 段能全, 李晓男

2018, 44(7): 75-80. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2018030006

<摘要>(145) <HTML> (12) <PDF>(16)

摘要:
针对现有电铲斗齿检测方法存在实时性较差、误报率较高等问题，提出了一种基于机器视觉的电铲斗齿缺失检测方法。该方法利用红外热像仪采集铲斗图像，基于模板匹配原理对复杂背景下斗齿的目标区域进行准确定位，利用帧差法实现斗齿的运动检测；在目标区域已定位的基础上，结合斗齿齿线区域的位置关系与齿线结构特征对斗齿进行分割提取，通过自适应阈值，实现对缺失斗齿的检测。实验结果表明，该方法实现了对电铲斗齿缺失的实时、在线、快速、准确检测，检测准确率达到90%以上，为电铲斗齿缺失检测提供了一种有效的解决方法。

一种煤矿井下视频图像增强算法

付燕, 李瑶, 严斌斌

2018, 44(7): 80-83. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2017120014

<摘要>(123) <HTML> (8) <PDF>(11)

摘要:
煤矿井下视频图像存在亮度不均、细节纹理模糊不清、噪声较多等问题，而常用的图像增强算法在处理煤矿井下视频图像时会出现图像失真、图像层次不清、处理效率低等缺点。针对上述问题，提出了一种基于对比度受限函数和反馈函数的煤矿井下视频图像增强算法。该算法首先结合加权平均法和中值滤波对图像进行灰度化和去噪预处理；然后通过对比度受限函数对图像对比度进行限幅增强；最后通过反馈函数调节图像的灰度级，对图像层次进行增强。实验结果表明，该算法可有效改善煤矿井下视频图像失真情况，图像层次分明，且具有较快的处理速度。

矿井巷道表面位移激光测量装置研究

叶美图, 梁义维, 王锟

2018, 44(7): 84-87. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2017120086

<摘要>(56) <HTML> (4) <PDF>(6)

摘要:
针对现有矿井巷道表面位移测量采用的十字交叉测量方法存在测量不便、耗时长、工作强度大、误差不可控等问题，设计了一种矿井巷道表面位移激光测量装置。该装置基于激光测距原理，利用激光测距仪完成十字定心和变形测量，通过单个激光测距仪可分别测得巷道中每个测试站顶板、底板、左帮和右帮4个方向的表面位移量。井下试验结果表明，该装置实现了无绳测量，测量效率高，结果准确，精度达到了1 mm，满足矿井使用要求。

液压支架顶梁可靠度近似计算方法

王雷, 陆金桂, 陈涌

2018, 44(7): 88-91. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2018020046

<摘要>(76) <HTML> (6) <PDF>(6)

摘要:
针对液压支架顶梁可靠度详细计算方法计算量大的问题，提出了基于神经网络模型的液压支架顶梁可靠度近似计算方法。采用误差反向传播算法作为权值学习算法，选用平方型函数作为误差函数建立了顶梁可靠度近似计算神经网络模型。以ZY18000/25/45D型液压支架的顶梁为例进行可靠度近似计算，结果表明，顶梁可靠度计算相对误差在6.3%以内。

矿井动力灾害实时在线监测系统设计

李祥和

2018, 44(7): 91-95. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2018040029

<摘要>(82) <HTML> (27) <PDF>(7)

摘要:
针对目前煤矿深部动力灾害的监测主要依赖于在线采集装置，无法实现数据的并行和快速采样的缺点，设计了一套动力灾害实时在线监测系统。该系统利用声发射、瓦斯、应力等传感器实时监测矿井动力灾害发生过程中煤岩释放的应变能及瓦斯浓度、煤岩应力参数，利用监测站实时采集、处理各种传感器信号，通过上位机数据管理软件对特征参数指标变化规律进行有效分析、结果预警等，从而实现了对动力灾害的连续动态监测。实际应用结果证明了该系统的可靠性。

综采设备多元预警管理系统设计

杨睿, 曹凯, 王继宇

2018, 44(7): 96-99. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2018040063

<摘要>(58) <HTML> (14) <PDF>(7)

摘要:
针对目前综采设备管理方式存在准确性差、效率低、时效性差等问题，设计了一种综采设备多元预警管理系统。该系统通过采集设备、人员、生产、工作面等多元数据，全面分析设备事故、设备异常及维护、设备修理及更换等数据规律，综合评估设备运行状况，实现对设备事故的预警预报、有计划地主动检修、备品配件采购指导。该系统有效降低了综采设备故障率，提高了企业的设备管理水平。

基于6LoWPAN的煤层瓦斯压力监测系统设计

刘少飞, 王国富, 张法全, 叶金才

2018, 44(7): 99-103. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2018010089

<摘要>(76) <HTML> (9) <PDF>(5)

摘要:
针对目前煤层瓦斯压力监测存在测量精度低、数据传输不及时、设备部署不便等问题，设计了一种基于6LoWPAN的煤层瓦斯压力监测系统。该系统测压节点通过多跳方式在6LoWPAN网络中选择最优路径，将实时采集的瓦斯压力数据传输至边界路由器，边界路由器通过工业以太网将数据传至地面服务器，同时地面设备可通过服务器查询指定区域测压节点的实时监测数据。测试结果表明，该系统可实时、准确地监测煤层瓦斯压力，具有较高的数据通信效率和稳定性，且功耗低。

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2018年第44卷第7期

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