工矿自动化

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孙继平, 崔佳伟

2021, 47(4): 1-5. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.17760

<摘要>(116) <HTML> (16) <PDF>(10)

摘要:
为解决可见光图像在井下受矿灯、车灯、巷道灯、粉尘、红色物体等干扰大的问题，提出了基于近红外和可见光图像的矿井外因火灾感知方法，将近红外图像和可见光图像融合，发挥近红外图像中早期火焰特征明显、可见光图像中中期火焰特征明显的优点，以提高矿井外因火灾识别率。提出了基于近红外图像、可见光图像、温度传感器、气体传感器和烟雾传感器等多信息融合的矿井外因火灾感知方法，该方法融合了近红外图像、可见光图像和传感器信息，传感器不需要无盲区覆盖，仅需要设置一定数量的气体传感器、温度传感器和烟雾传感器，具有及时、可靠、成本低等优点。将报警信息分为图像、温度、烟雾和气体4类。图像类火灾报警信息包括近红外图像和可见光图像信息，当近红外图像或可见光图像监测到火灾时，发出图像类火灾报警信号;当温度超限时，发出温度类报警信号;当烟雾超限时，发出烟雾类报警信号;气体类火灾报警信息包括CO、CO2、O2等,当CO、CO2或O2超限时，发出气体类报警信号。将火灾报警分为蓝色、黄色、橙色和红色4级，红色为最高级。当图像类、温度类、烟雾类、气体类4类信息中有1类报警，发出火灾蓝色报警信号;当图像类、温度类、烟雾类、气体类4类信息中同时有2类报警，发出火灾黄色报警信号;当图像类、温度类、烟雾类、气体类4类信息中同时有3类报警，发出火灾橙色报警信号;当图像类、温度类、烟雾类、气体类4类全部报警，发出火灾红色报警信号。

超大采高综采工作面乳化液泵站系统

陈伟, 王存飞, 边燕

2021, 47(4): 6-12. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2020120020

<摘要>(93) <HTML> (13) <PDF>(18)

摘要:
为了满足8.8 m超大采高综采工作面乳化液用液需求，针对现有乳化液泵站系统存在单台泵站流量低、传动系统可靠性不高、吸排液阀寿命短、系统响应速度慢等问题，设计了超大采高综采工作面乳化液泵站系统，单台乳化液泵站流量达1 200 L/min，额定工作压力达37.5 MPa。重点介绍了滑块与连杆球形铰接运动副、四点支撑曲轴设计、超大流量吸排液阀、泵站均衡控制、系统实时快速响应等泵站系统设计的关键技术。针对现有乳化液泵结构中滑块与连杆的连接采用圆柱销的形式，存在不能自动调心、无法消除侧向力的影响、滑块容易磨损等问题，提出了全新的球形铰接形式，连杆可以在水平方向有一定的摆动，消除了传统形式的侧向力的影响；独特的多点润滑孔道设计，使得球头与铰座之间形成稳定的润滑油膜，使用寿命更长。采用4个圆柱滚子轴承支撑曲轴，稳定性强，有效降低了曲轴的挠度，曲轴的受力更加均衡，解决了轴颈圆角应力突变的难题。从结构、材料、工艺上改善了吸排液阀性能，延长了吸排液阀寿命。泵站采用均衡控制策略，保证了每台泵的运行时间基本相等，保持泵的运行寿命均衡。泵站系统采用实时快速响应技术，提高了系统的响应速度，可实时响应设备对流量、压力的需求，保证动作的及时性及准确性。实际应用结果表明，该系统结构合理、性能可靠、维修方便，满足了8.8 m超大采高综采工作面对供液系统的要求，促进了煤矿的高产高效和安全生产。

基于机器视觉的锚杆异常快速检测方法

王昱栋, 代伟, 马小平

2021, 47(4): 13-18. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2021020038

<摘要>(155) <HTML> (27) <PDF>(15)

摘要:
现有的锚杆异常人工检测方法只能对单根锚杆进行抽检，无法全面检查锚杆异常情况，且效率较低。锚杆有异常时，杆体露出段往往出现长度或角度变化，甚至发生脱落。根据锚杆出现异常时露出段长度、角度会发生变化的特点，以巷道巡检机器人为平台，基于机器视觉技术设计了一种由锚杆图像匹配与提取、锚杆特征检测构成的非接触式锚杆异常快速检测方法。在锚杆图像匹配与提取阶段，采用感知哈希算法进行采集图像与原始图像匹配，采用直方图均衡化实现图像增强，采用YOLOv3算法定位并提取锚杆区域；在锚杆特征检测阶段，采用双边滤波与Canny边缘检测算法提取锚杆图像边缘信息，采用直线段检测算法提取锚杆图像直线段，结合锚杆轮廓可视为一组平行线的特征，实现锚杆长度、角度特征提取，并与原始图像锚杆特征进行对比，实现异常检测。通过在实验室制作数据集对锚杆异常快速检测方法进行实验，结果表明该方法可快速、准确地检测出锚杆异常。

矿用卡车无人驾驶系统研究

闫凌, 黄佳德

2021, 47(4): 19-29. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.17729

<摘要>(305) <PDF>(49)

摘要:
随着大型露天煤矿开采深度下探，坡度大、弯道多的现象逐渐增多，矿车驾驶难度高且存在安全隐患。提出了一种露天煤矿卡车无人驾驶系统设计方案，该无人驾驶系统包含车载自动驾驶子系统、车地无线通信子系统、地面管理子系统，可实现矿用卡车“装、运、卸”作业过程的完全无人自主运行。为满足露天煤矿非结构化环境感知需求，提出了面向露天煤矿非结构化环境的多源异构传感器融合感知算法；针对矿用卡车在不同载质量与不同坡度中的行驶需求，提出了考虑质量与坡度的纵向自适应控制算法，以适应不同载质量下坡停、坡起、定点停车与车铲配合停车等工况下的纵向速度控制与距离控制要求；针对矿区大曲率转向、倒退等行驶需求，提出了基于变参数自适应的前进横向控制方法与后退横向控制方法，以达到矿区全部复杂路面横向精确控制要求。该无人驾驶系统在哈尔乌素露天煤矿进行了泥泞路面、夜间环境等不同环境的测试，结果表明，该无人驾驶系统具备矿区作业能力，能够准确循迹并自主避障与执行任务；地面控制系统能够控制无人矿用卡车的启动与关闭，在必要情况可远程控制与驾驶矿用卡车，系统各项功能平稳可靠。指出了矿山无人驾驶系统的发展趋势：① 对于车载系统，需首先构建系统化与产品化思维，以产品形式选择相应硬件，提升硬件的矿区适应性；感知系统应着重提升复杂重尘环境下的目标识别能力，提高检测冗余度；控制系统应着重提高线控执行器响应速度，提高载质量获取准确性；决策系统应从导向安全出发，进一步考虑导向高效，提高系统作业效率。② 对于地面系统，应充分融合前一阶段数字化矿山的既有成果，兼容当前矿区调度管理系统；应着重开发混跑与多车协同管理系统，具备多车调度中的效率与节能控制指标；应大力发展“云控”技术，利用V2X（车辆与外界的信息交换）等先进手段，提升无人驾驶系统协同安全。

大型电动轮矿用卡车电传动系统控制方案

徐煦, 包玮玮, 王晗, 高玉, 申焱华

2021, 47(4): 30-38. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.17736

<摘要>(191) <HTML> (28) <PDF>(14)

摘要:
大型电动轮矿用卡车功率需求波动大，对加速时的后备功率和制动时的能量回收能力都有很高的要求，传统混合动力车辆采用的发电机组与单一动力电池并联供电的方式难以满足车辆对峰值功率和能量的双重需求。针对该问题，设计了大型电动轮矿用卡车电传动系统控制方案，并提出基于功率跟随与母线电压调节相结合的能量协同控制策略。在能量控制过程中，以发电机组和电池组作为主能量源跟随目标需求功率，以超级电容为辅助能量源，采用超级电容与发电机组交替工作的方式调节直流母线电压，使车辆能够根据行驶工况自动选择合适的母线电压调节方式。考虑电池最大充电能力及寿命的限制，提出了由超级电容负责电路能量回收并根据超级电容剩余电量情况缓慢向电池转移能量的方法。对特定车辆极端行驶工况的仿真结果表明，该控制方案保证了车辆具有充足的行驶动力，提高了电传动系统的效率；减少了锂电池的反复充放电次数，有利于延长锂电池的使用寿命；保证了大功率波动时直流母线电压的稳定，提高了电传动系统的可靠性。

采煤机可收集微弱环境能量分析

罗一民, 刘振坚, 刘冰, 邱锦波, 庄德玉, 张阳

2021, 47(4): 39-43. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2020120026

<摘要>(64) <HTML> (15) <PDF>(10)

摘要:
能量收集是将外部环境能量转换为电能的过程，在实现低功耗无线传感器的自供电方面具有一定发展潜力。目前能量收集技术在采煤机上的应用探索缺乏对能量收集系统适应性的研究，不能实现可靠应用。针对上述问题，根据采煤机的工况环境特点，分析了采煤机上可收集的微弱环境能量及将其转换为电能的可行性，指出光照能量、温差能量、振动能量作为采煤机的3种典型环境能量，由于能量特点不同，其适应性也各不相同。光照能量适应性差，不适合作为能量收集技术中的环境能量来源。温差能量来源稳定，温差发电片安装便利，具有一定的适应性，但温差发电片需安装在采煤机的主要产热部位，安装位置具有一定的局限性。振动能量总量大，压电发电片结构简单，受工况环境因素影响较小，安装位置不受限制，具有较强的适应性。

矿井智能风量调节研究

吴新忠, 张芝超, 许嘉琳, 王凯

2021, 47(4): 44-50. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.17693

<摘要>(139) <HTML> (17) <PDF>(14)

摘要:
目前针对矿井风量调节的研究大多为单分支调节，无法满足特定用风分支需风量较大的要求，需要通过多分支联调方式进行按需分风。根据节点风量平衡定律、回路风压平衡定律及各分支最小需风量约束条件，针对用风分支在不同风网状态下的需风量,建立了矿井风量调节模型，基于风网灵敏度矩阵确定调阻增风方式下最优可调分支集和风阻可调范围；通过佳点集初始化种群、与差分进化算法融合、优化非线性控制参数等策略改进灰狼优化算法，并采用改进算法对矿井风量调节模型寻优，得出用风分支的最大可调风量及对应的可调分支风阻；针对矿井风网实际运行状态，提出一种根据分支需风量选择不同调节分支数的智能风量调节方案，并基于矿山智能通风实验平台对该方案进行验证，结果表明，在满足其他各分支最小需风量条件下，调节后的分支风量满足矿井安全风量要求。

煤矿井下时间敏感网络分布式精确时间同步算法

宋昊明, 黄友锐, 陈珍萍, 徐善永, 张超

2021, 47(4): 51-56. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2020090008

<摘要>(158) <HTML> (13) <PDF>(11)

摘要:
为满足煤矿井下网络海量节点间时间同步高精度、低能耗需求，基于多Sink节点非均匀分簇结构的煤矿井下时间敏感网络（TSN)，提出了一种分布式精确时间同步算法。煤矿井下TSN分为3层：包含所有Sink节点的TSN汇聚层；Sink节点与各自通信半径内所有簇首节点组成的主网络；簇首节点与簇中普通节点组成的次网络。TSN汇聚层应用gPTP算法实现Sink节点间纳秒级时间同步；主网络中采用基于卡尔曼滤波的优化算法预测并补偿频偏、相偏和噪声误差，提高网络时间同步精度；次网络利用基于广播的单双向混合同步算法减少同步消息包数。仿真结果表明，该算法能有效提高网络时间同步精度与稳定性，减少网络时间同步能耗。

采煤工作面无线监测网络能量优化方法

邹翔宇, 刘燕, 赵端, 踪征雪, 史新国, 翟勃, 王卫龙

2021, 47(4): 57-61. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2020030047

<摘要>(166) <HTML> (16) <PDF>(7)

摘要:
针对采煤工作面无线监测网络能量分布不均、人工维护和更换节点电池难度大、部分监测节点能量受限等问题，利用采煤机周期性移动的特点，提出了一种基于移动节点的采煤工作面无线监测网络能量优化方法。通过在采煤机上安装移动节点，对网络中监测节点采集数据进行转发，从而减少数据多跳传输，并通过设置传输阈值减少冗余数据传输，以降低节点能耗；利用移动节点向监测节点辐射射频能量，对监测节点进行有针对性的能量补充，从而实现网络节点能量均衡。实验结果表明，与LEACH协议相比，该方法可使无线监测网络能量分布更加均衡，有效降低网络能耗和同一运行轮次下监测节点死亡率，使网络有效生命周期延长了2.8倍。

基于DA-GCN的煤矿人员行为识别方法

黄瀚, 程小舟, 云霄, 周玉, 孙彦景

2021, 47(4): 62-66. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.17721

<摘要>(204) <HTML> (28) <PDF>(21)

摘要:
针对煤矿生产区域的监控视频较为模糊且人员行为类型复杂，常规行为识别方法的准确率较低的问题，提出了一种基于动态注意力与多层感知图卷积网络（DA-GCN）的煤矿人员行为识别方法。采用Openpose算法提取输入视频的人体关键点，得到3个维度、18个坐标的人体关键点信息，降低模糊背景信息的干扰；通过动态多层感知图卷积网络（D-GCN）提取人体关键点的空间特征，通过时间卷积网络（TCN）提取人体关键点的时间特征，提高网络对不同动作的泛化能力；使用动态注意力机制，增强网络对于动作关键帧、关键骨架的注意力程度，进一步缓解视频质量不佳带来的影响；使用Softmax分类器进行动作分类。通过场景分析，将井下行为分为站立、行走、坐、跨越和操作设备5种类型，构建适用于煤矿场景的Cumt-Action数据集。实验结果表明，DA-GCN在Cumt-Action数据集的最高准确率达到99.3%，最高召回率达到98.6%；与其他算法相比，DA-GCN在Cumt-Action数据集和公共数据集NTU-RGBD上均具有较高的识别准确率，证明了DA-GCN优秀的行为识别能力。

基于改进混合高斯模型的井下目标检测算法

张小艳, 郭海涛

2021, 47(4): 67-72. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2021010063

<摘要>(139) <HTML> (11) <PDF>(8)

摘要:
煤矿井下监控视频图像质量差、噪点多、光照易突变，采用传统混合高斯模型进行目标检测存在运行速度慢、算法复杂度高、易受光照影响等问题。针对该问题，提出了一种基于改进混合高斯模型的井下目标检测算法。使用改进的暗通道去雾算法对井下图像进行预处理，对井下雾图的缩略图求暗通道图，并采用双线性插值得到去雾图像；在混合高斯模型的基础上，使用改进的块建模策略降低建模复杂度，提高算法运行速度；结合三帧差分法，根据图像前景所占比例对高斯建模前期和建模后期设定不同的学习率，以抑制光照对目标检测的影响，提高建模速度和准确度。实验结果表明，当光照发生突变时，该算法能较好地描述检测对象，对光照变化有明显抑制作用；与三帧差分法、传统混合高斯模型相比，该算法可有效提高处理速度。

不同注气压力下CO2驱替置换CH4试验研究

郑学召, 黄渊, 文虎, 王喜龙, 王宝元

2021, 47(4): 73-78. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.17697

<摘要>(159) <HTML> (12) <PDF>(15)

摘要:
现有的CO2驱替置换CH4研究大多针对微观的注气驱替机理和宏观的驱替置换效率影响因素方面，且多为模型层面的理论分析或模拟试验层面的多因素分析，具有针对性的物理模拟试验及量化分析较少。针对上述问题，利用注CO2气体驱替煤层CH4试验系统，研究了不同注气压力下的驱替过程中煤体内CO2驱替CH4的渗流扩散演化规律和时变特性，分析了全过程中出气口CO2、CH4浓度、累计CH4驱替量及驱替置换比等方面的变化规律，利用物理模拟试验探究注气压力对驱替置换效率的影响规律，并进行了量化分析。试验结果表明：① 不同注气压力下的CO2、CH4气体浓度变化趋势基本一致，可划分为原始平衡阶段、动态平衡阶段和新平衡阶段3个阶段，随着注气压力依次增大，CO2、CH4气体打破原始平衡阶段的时间逐渐缩短，动态平衡阶段时间增加，而新平衡阶段的时间大致相同。② 不同注气压力下，累计CH4驱替量随着注气时间的增加而增加，增加速率先快后慢，最终趋于定值。注气压力由0.6 MPa升至1.4 MPa，累计CH4驱替量增加，驱替置换比由4.99降至4.10，即驱替置换单位量CH4所需吸附的CO2量减少，驱替置换效率提升。注气压力为1.4 MPa时驱替置换比最小，驱替效率最好。该结论可为低渗透性煤层开展CO2-ECBM相关技术理论研究及现场技术实施中注气压力参数的选取提供参考。

基于粒子群的全空间瞬变电磁二维反演方法研究

黄炜伟

2021, 47(4): 79-84. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2021010032

<摘要>(128) <HTML> (11) <PDF>(8)

摘要:
针对煤矿实际采掘情况的复杂性，为了提高探测精度，为钻探提供有效靶点，为矿井水害防治提供可靠的地质资料，研究了基于粒子群的全空间瞬变电磁二维反演方法。通过建立Q型地电模型，开展基于时域有限差分的二维正演模拟，得到不同时刻各网格节点处的磁场强度值；抽取正演模拟得到的磁场强度值与实测资料中的磁场强度值进行最小二乘法反演，采用粒子群算法对电阻率和地层厚度参数进行寻优，使反演结果拟合误差满足精度要求；按测点号依次对最小二乘法反演后的磁场强度值进行全空间瞬变电磁二维反演计算，分析二维反演后得到的瞬变电磁场响应规律和反演精度。实际应用结果表明，基于粒子群的全空间瞬变电磁二维反演方法是可行的，反演结果中的低阻异常体具有成层特性及一定的连通性，更能反映层状地层以砂泥岩为主的岩性结构特征及含水特性，提高了探测精度和分辨率。

锚固承载层作用下巷道围岩稳定性分析

李颜, 高召宁, 陈登国, 谷文伟

2021, 47(4): 85-91. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2020120071

<摘要>(70) <HTML> (12) <PDF>(7)

摘要:
针对现有巷道围岩稳定性控制方法是将锚杆支护阻力均匀作用于巷道表面，较少考虑锚杆与围岩耦合形成的锚固承载层的等效支护力问题，通过分析围岩力学模型得出锚固承载层等效支护力的解析表达式及巷道围岩在锚固承载层作用下的弹性区与塑性区应力、塑性区半径和巷道围岩表面位移的解析表达式。算例分析结果表明：① 锚杆长度增加时，锚固承载层厚度随之增大；锚杆长度一定时，随着锚杆排距的增加，锚固承载层厚度减小；锚固承载层等效支护力随着锚固承载层厚度的增大而增大。② 在塑性区中，相对于考虑锚固承载层的本文解下的围岩切向应力比不考虑锚固承载层的Fenner解下时大，应力峰值位置更接近巷道中心位置；在弹性区中，相对于Fenner解，本文解下的围岩切向应力较小，径向应力较大。③ 随着锚固承载层等效支护力的增大，塑性区半径呈下降趋势；随着锚固承载层等效支护力的增大，Fenner解与本文解下的巷道围岩表面位移减小，且Fenner解下的位移变化量比本文解下的大。利用Flac3D软件对锚固承载层作用下的巷道围岩应力、塑性区半径和巷道表面位移进行数值模拟，数值模拟结果与算例分析结果基本一致，锚固承载层作用下巷道围岩稳定性更为可靠。

面向边缘计算的选煤厂刮板检测方法

张志强, 冯伟, 赵小虎, 尤星懿

2021, 47(4): 92-97. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2020100001

<摘要>(75) <HTML> (12) <PDF>(13)

摘要:
针对目前选煤厂刮板检测方法计算量较大，且运行在低功耗、低成本的嵌入式Jetson Nano上，存在执行效率低、实时性差等问题，提出了一种可并行化Hough变换的面向边缘计算的刮板检测方法。首先对刮板图像进行预处理，然后采用Hough变换算法实现刮板检测并计算刮板角度，若刮板角度小于设定阈值，则报警,若在阈值范围内则显示正常。在刮板检测中，将Hough变换并行化并采用零拷贝传输数据，同时将刮板检测的整体流程设计成CPU和GPU协同工作模式，即刮板图像预处理环节运行在CPU端，将可并行化的Hough变换运行在GPU端。该模式下，可以充分利用Jetson Nano中的硬件资源，从而在Jetson Nano中实现刮板的实时检测。实验结果表明，在Jetson Nano中，分辨率为960×540下的刮板图像，采用可并行化的Hough变换算法比原Hough变换检测速度提升了10倍，帧率可达17帧/s，刮板角度准确率达96.3%，满足实时性要求。

矿用防爆电气设备平面结合面间隙测量仪

张勇

2021, 47(4): 98-102. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2021.04.17717

<摘要>(96) <HTML> (8) <PDF>(9)

摘要:
目前对矿用防爆电气设备进行结构性检查时主要采用塞尺测量间隙宽度，效率低，且需要设备断电停机。提出了一种非接触式防爆电气设备平面结合面间隙测量方式，在此基础上设计了一种本质安全型平面结合面间隙测量仪。该测量仪采用显微镜采集平面结合面间隙图像，通过图像二值化、取反、去噪、孔洞填充等预处理及最小外接矩形图像处理算法自动得出间隙宽度，或通过手动调整测量线位置，使测量线与间隙边缘重合，进而计算出间隙宽度。可根据实际情况，通过测量仪按键选择防爆电气设备平面结合面间隙测量模式。测试结果表明，该测量仪在自动测量模式下的间隙测量误差不超过0.02 mm，测量过程不超过3 s，手动测量模式下测量误差小于0.01 mm，满足防爆电气设备平面结合面间隙快速、准确测量要求。采用该测量仪测量矿用防爆电气设备平面结合面间隙时，可通过自动测量模式快速确定较危险的平面结合面间隙，再结合手动测量模式进一步精确测量。

基于二维Gabor滤波器的胶带撕裂检测

刘晓阳, 刘晶, 张向阳, 申利飞, 邓志钢, 马新彦, 王地

2021, 47(4): 103-107. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2020110045

<摘要>(138) <HTML> (12) <PDF>(8)

摘要:

现有的基于机器视觉技术的胶带撕裂检测方法处理背景纹理复杂的图像时易将撕裂痕迹相对背景纹理不明显的缺陷区域误判为无缺陷，且检测结果噪点较多，不易识别。针对上述问题，提出了一种基于二维Gabor滤波器的胶带撕裂检测方法。该方法采用Gabor滤波对胶带图像进行处理，得到多幅Gabor滤波处理图；通过Gabor优化选择方法，以变异系数为基础构建新的代价函数，选取最优滤波通道，突出撕裂区域纹理特征；利用Sobel算子分别提取水平和垂直方向的撕裂区域纹理特征，得到2个方向的梯度图，对所得梯度图进行自乘归一化操作，增强纹理信息，采用像素加权平均法融合2幅图像；将得到的融合图像通过自适应阈值二值化的方法进行阈值分割，并利用形态学技术对待检测图像进行胶带撕裂检测。检测结果表明，改进后的Gabor优化选择方法比原Gabor优化选择方法和基于Sobel算子的纵向撕裂检测方法漏检率更低，可以检测出背景纹理复杂的胶带缺陷图像中的所有缺陷，并且检测结果清晰，撕裂区域轮廓特征保留较为完好。

矿用带式输送机巡检机器人驱动系统设计

梁占泽

2021, 47(4): 108-112. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2021010003

<摘要>(169) <HTML> (11) <PDF>(18)

摘要:
目前矿用带式输送机巡检机器人的研究主要针对带式输送机巡检机器人故障识别与诊断等方面，忽视了巡检机器人运动问题。煤矿井下巷道设备较多，作业空间狭小且地形复杂，巡检机器人运动时会遇到爬坡、煤泥障碍等极端路面情况。鉴于矿用带式输送机巡检距离较长、巡检目标相对单一且巡检路线固定，采用轨道式传动作为巡检机器人的行走方式。但该方式在轨道面附着煤泥的情况下驱动轮会卡死，且面对坡度较大的轨道时可能发生打滑现象，因此设计了一种四轮支撑、两轮驱动的轨道式驱动系统，巡检机器人依靠驱动轮与轨道之间的摩擦向前运动，支撑轮承载巡检机器人的质量并起到辅助行走的作用。对巡检机器人驱动系统主要零件传动轴和摆臂进行了有限元仿真分析，得到传动轴和摆臂的极限应力分别为83.2，65.8 MPa，远低于材料的屈服强度，保证了巡检机器人的可靠性。对巡检机器人驱动系统的爬坡和煤泥越障性能进行了试验，结果表明，巡检机器人在25°斜坡轨道上仍可完成加速运动，且在上下坡过程中运行平稳，在煤泥障碍轨道上运行没有发生打滑和卡死现象。

面向对象的设备建模方法及其应用

荆诚, 刘丽静, 陈醒, 周朴凡

2021, 47(4): 113-115. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2020120063

<摘要>(121) <HTML> (20) <PDF>(16)

摘要:
各种煤矿监控类系统的通信协议对应不同数据结构，导致煤矿监控多系统融合运行时设备信息配置和管理困难。为解决上述问题，提出了一种面向对象的设备建模方法。通过数据驱动将多种非标准化的数据结构转换为标准化数据结构，根据实际设备的相关属性建立对应的设备模型；基于设备模型创建设备实例，采用层级树形结构展示设备实例的父子关系，通过动态页面展示设备实例的详细信息，可对具有不同属性的设备进行统一配置和管理。将面向对象的设备建模方法应用于图形组态中，使设备模型与图元绑定、设备实例与图形实例绑定，可快速配置数据可视化图形。

煤质全过程管理系统设计

姜水军, 胡敏

2021, 47(4): 116-120. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2021010005

<摘要>(90) <HTML> (15) <PDF>(12)

摘要:
针对国家能源集团神东煤炭集团有限责任公司在煤质管理过程中出现的数据不能充分共享、人工煤质预测效率低、煤质检查与考核耗费人力等问题，在分析煤质管理业务流程的基础上，设计了煤质全过程管理系统。该系统采用工作流技术与状态控制字段相结合的方式，实现了各部门之间煤质信息共享，使煤质数据在各部门之间快速流转，保证了数据的可追溯性、唯一性与准确性；通过基于树形功能模块的RBAC（基于角色的访问控制）权限控制模型，简化了系统权限配置，确保了煤质数据流转的有效性及安全性，有效防止“非法用户”入侵系统或“合法用户”不慎操作造成系统数据损失。该系统实现了煤质相关数据的录入、分析、整理、统计，形成了相应的煤质报表/图形、煤质预测计划等，有利于各级管理部门对煤质信息的实时监控，保证了煤质信息流通的及时性、真实性和安全性。

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2021年第47卷第4期

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2021年 第47卷 第4期

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