工矿自动化

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王伟峰, 邓军, 王彩萍, 费金彪

2012, 38(6): 1-3.

<摘要>(53) <PDF>(7)

摘要:
针对传统的煤田火区温度监测系统人工检测方式存在预测预报范围小，安装、维护工作量大，不能提供实时监测和预警等问题，设计了一种基于ZigBee技术、GPRS技术和Internet技术的煤田火灾远程监测预警系统。该系统通过设立在各个监测点的无线测温终端和网关将采集的温度信号发送到GPRS网络，经SGSN和GGSN接入Internet网络；上位机监测中心服务器再与Internet网络相连，以网页的形式显示监控界面，从而实现了煤田火区温度远程监测预警功能。现场试验结果表明，该系统解决了目前煤田火灾远程实时监测预警的难题，具有一定的实用性。

矿井人员定位系统中标识卡唯一性检测装置设计

郭海军

2012, 38(6): 4-6.

<摘要>(32) <PDF>(5)

摘要:
针对矿井人员定位系统对出入井人员不带卡、多带卡、替代卡等行为检测手段单一、准确率低的问题，设计了一种基于人像识别技术的标识卡唯一性检测装置。出入井人员通过该装置时，安检门自动扫描人员脸部特征信息，并把扫描信息上传至检测主机进行判断，如发现人员携带超过一张卡，检测主机则立即下发命令进行声光报警；否则，进行快速人像识别比对。实际应用表明，该装置能够快速判断出入井人员不带卡、多带卡、替代卡等入井行为，具有较高的稳定性和识别率。

基于CC2530的井下人员信息采集模块设计

郑茂全, 侯媛彬

2012, 38(6): 7-10.

<摘要>(32) <PDF>(5)

摘要:
设计了一种基于CC2530的井下人员信息采集模块。该模块以CC2530为核心，由下井人员随身携带，可将各种传感器采集到的环境温度、瓦斯等信息及人员的编码信息发送给安装于井下巷道中的无线接收器并传送到地面监控主机，使地面管理人员可实时了解井下人员的位置、数量及环境状况；在井下出现危险情况时，该模块可及时收到地面监控主机发送的报警信息或灾害应急措施，并发出相应的声光报警提示井下人员。实验结果表明，该模块实现了井下人员的位置、运动状态及周围环境参数的采集及传输。

基于ARM的掘锚连续采煤机传感器信息采集模块设计

曾苛, 付周兴

2012, 38(6): 11-14.

<摘要>(53) <PDF>(6)

摘要:
针对掘锚连续采煤机中传感器数量较多、且输出信号制式多种多样的特点，设计了一种以ARM处理器为控制核心的掘锚连续采煤机传感器信号采集模块；介绍了该模块硬件电路中信号调理电路、AD转换电路、信号隔离电路和通信接口电路的设计，并给出了该模块的主程序流程。实际应用表明，该模块运行稳定、可靠，有效地实现了掘锚连续采煤机中各传感器数据的实时采集、上传功能。

矿用救生舱多环境参数数据采集器设计

朱晓洁, 张立斌, 王启峰

2012, 38(6): 15-17.

<摘要>(66) <PDF>(6)

摘要:
针对传统的传感器只能采集1种或2种环境参数，不适合在矿用救生舱使用的问题，设计了一种矿用救生舱多环境参数数据采集器；给出了该采集器主板+变送器的结构，详细介绍了主板的硬件及软件设计。测试结果表明，该采集器测量误差小、响应时间快、使用灵活方便。

新型矿用隔爆兼本质安全型先导电路设计

李思光

2012, 38(6): 17-20.

<摘要>(45) <PDF>(6)

摘要:
针对传统的矿用先导电路采用智能化控制后存在的自启动、非完全本质安全及抗干扰能力差等问题，设计了一种新型隔爆兼本质安全型先导电路；详细介绍了该电路中信号产生电路、信号采集电路、信号鉴别电路和执行电路的具体实现。该电路未采用传统的以处理器为核心的控制方式，而是采用电子器件实现先导控制和故障保护功能，具有较强的自适应性和良好的抗干扰能力。测试结果验证了该电路的可行性。

基于模糊控制的重介选煤介质密度控制系统设计

孙云霄, 马小平, 王伟波

2012, 38(6): 21-24.

<摘要>(60) <PDF>(6)

摘要:
针对某选煤厂原有的重介选煤系统介质密度控制以人工控制为主，从而影响控制效果的问题，设计了一种基于模糊控制的介质密度控制系统。该系统在原系统的基础上添加了一套新的PLC和监控软件。新的PLC从原系统中的PLC中读取现场的所有数据，并采用模糊控制算法将控制参数输入到原系统的PLC中，从而有效控制合格介质桶的出口密度。实际应用表明，该系统控制效果良好，且控制方法简单。

基于ARM的工业循环水极化控制系统设计

高正中, 曾庆良, 戴传华, 白星振

2012, 38(6): 25-27.

<摘要>(60) <PDF>(13)

摘要:
针对工业循环水系统存在既浪费水资源又污染环境的问题，设计了一种基于ARM的工业循环水极化控制系统。该系统由极化能量检测电路实时检测循环水水质参数，水质参数经STM32F103处理后输出的PWM极化能量控制信号，由极化能量输出电路合成、隔离、放大后驱动极化体，产生极化电场作用于循环水。实际应用表明，该系统可控制循环水系统在较高浓缩倍率下运行，代替了循环水系统的加药处理流程，达到了减少水资源消耗、有效防止污染水资源的目的。

一种测量工业环境感应传导干扰的方法

邹哲强, 庄捷, 屈世甲

2012, 38(6): 28-32.

<摘要>(30) <PDF>(5)

摘要:
针对采用干扰测量仪或频谱分析仪只能测量工业环境中干扰源的辐射干扰强度的问题，提出了一种测量工业环境感应传导干扰的方法。该方法采用HBYV非双绞2芯线作为干扰接收体，采用数字示波器记录干扰波形的最大幅值和单个脉冲的最大强度，通过与标准干扰发生器感应到HBYV非双绞2芯线上的干扰信号大小进行比较，确定干扰强度。以瞬变脉冲群干扰强度和浪涌干扰强度的测量为例，详细介绍了该方法的具体实现。

矿井灾害预警救援与环境预测一体化系统设计

王刚

2012, 38(6): 32-35.

<摘要>(39) <PDF>(6)

摘要:
针对灾害预警救援系统和环境预测系统由于是独立运行而具有局限性的问题，提出了一种矿井灾害预警与环境预测一体化系统的设计方案；给出了该系统设计思路及架构，阐述了该系统中相互关联的数据采集、灾害预警、救援指挥和环境预测4个子系统的设计原理，介绍了该系统人机界面的结构及设计原则。该系统的研究对井下救援工作具有重要意义。

煤矿井下便携式电子设备电源设计要点

芮骐骅, 汪学明, 刘炎, 盛男, 王鸿建

2012, 38(6): 36-38.

<摘要>(37) <PDF>(6)

摘要:
针对便携式电子设备的电源性能影响设备稳定运行的问题，探讨了便携式电子设备电源设计要点：介绍了电池类型的选择，指出选择锂电池作为后备电池较为理想；分析了电源安全栅的保护方式，指出先限流后截止的安全栅保护方式可有效提高电源的抗干扰能力；针对电池Boost升压电路中出现的振铃问题，给出了优化Boost变换器关键环路的解决方法，有效减小了电源纹波。

基于无线Mesh网络的煤矿应急救援系统设计研究

李起伟, 霍中刚, 温良, 孟庆勇, 姚永辉, 张立亚

2012, 38(6): 39-43.

<摘要>(42) <PDF>(6)

摘要:
针对煤矿井下巷道特点，指出煤矿井下无线Mesh网络适于组建链状网络拓扑结构，并应结合巷道具体环境进行电磁波衰减理论分析和节点间距设计；针对现有的路由协议不能满足煤矿井下无线Mesh网络链状拓扑结构的要求，结合MIC判据，提出了一种反应式路由协议与先验式路由协议相结合的方法；在此基础上，给出了基于无线Mesh网络的煤矿应急救援系统的整体结构及特点。实验结果表明，把无线Mesh网络应用到煤矿应急救援系统中，提高了救灾工作的安全性、可靠性及灵活性。

基于6LoWPAN的矿井无线传感器网络适配层研究

张凯婷, 徐钊, 张峰, 杜娜

2012, 38(6): 43-47.

<摘要>(60) <PDF>(3)

摘要:
针对采用6LoWPAN技术的矿井无线传感器网络WSN与Internet互联时，需要进行IEEE802.15.4与IPv6的协议适配转换的问题, 提出了一种IPv4/IPv6适配层的设计方案。该方案采取分―总的设计思路：首先分别进行IPv4适配层和IPv6适配层的设计，然后通过分析这2个设计将IPv4适配层和IPv6适配层进行结合，使得IPv4适配层和IPv6适配层成为可选择使用的IPv4/IPv6适配层。文章还介绍了该方案在矿井人员定位系统网关中的应用。下一步的研究重点是研究可支持该方案实际使用的硬件。

矿井无线传感器网络路由机制研究

李鉴, 刘贺平, 李杰

2012, 38(6): 48-51.

<摘要>(48) <PDF>(7)

摘要:
针对矿井巷道结构狭长而造成无线传感器网络节点能耗不均的问题，提出了一种新的矿井无线传感器路由机制，即矿井非均匀分簇LBUC-M协议：构造一个新的阈值公式以一定周期选举候选簇首，以非均匀半径确定最终簇首，使得远离汇聚节点的簇数量少、簇内节点多，靠近汇聚节点的簇数量多、簇内节点少，从而减轻靠近汇聚节点的簇首节点转发数据的负担，达到负载均衡的目的。仿真结果表明，LBUC-M协议有效减小了节点能耗，延长了网络生命周期。

液压支架工作状态模糊识别系统研究

张申, 黄欢, 翟彦蓉, 马秀萍, 刘伟

2012, 38(6): 52-55.

<摘要>(37) <PDF>(4)

摘要:
针对目前综采工作面液压支架压力监测系统只能监测综采工作面压力, 不能对液压支架工作状态进行识别的问题，设计了一种液压支架工作状态模糊识别系统。该系统可对现有的综采工作面液压支架压力监测系统监测到的压力数据进行模糊识别，根据模糊识别输出值即可判断液压支架的5种工作状态，即降架、移架、升架、增阻、卸压保持；当液压支架处于增阻工作状态且增阻时间过长时，该系统可及时通知液压支架操作工增大液压支架压力，辅助实现顶煤破碎。测试结果验证了该系统的可行性。

基于MRAS的感应电动机无速度传感器控制方法

王宏宇, 叶昊, 侯艳

2012, 38(6): 55-58.

<摘要>(26) <PDF>(3)

摘要:
针对传统的感应电动机转速辨识算法只对电动机转速进行辨识，而没有考虑定子电阻的变化对电动机转速辨识所带来影响的问题，提出了一种改进的基于MARS的感应电动机无速度传感器控制方法。该方法采用电压模型的输出作为转子磁链、定子电阻的期望值，电流模型的输出作为转子磁链、定子电阻的推算值，根据MARS理论，以电压模型作为参考模型、电流模型作为自适应可调模型，进行电动机转速、定子电阻的辨识。仿真结果表明，该方法能够同时辨识电动机转速和定子电阻，有效消除了定子电阻发生变化对电动机转速辨识带来的影响，提高了感应电动机控制系统的低速辨识性能。

一种应用启动负荷录波波形分析保护极性的新方法

吕斌, 倪赛赛, 张捷尚, 王万里, 高宝龙

2012, 38(6): 58-61.

<摘要>(53) <PDF>(4)

摘要:
针对新建电厂不能及时向常规测试仪器提供足够的负荷而造成保护极性正确性无法确定的问题，提出了一种应用启动负荷录波波形分析保护极性的新方法。该方法利用录波波形的时间关系推导电气变量之间的角度关系，即将电压、电流峰值录波标定的时间差换算为相位角，从而判断保护极性的正确性。试验结果表明，该方法简单、实用。

基于HHT的煤矿电网扰动起止时刻检测方法

万本强, 吴中伟, 石莹

2012, 38(6): 62-67.

<摘要>(65) <PDF>(3)

摘要:
针对煤矿电网电能质量扰动复杂、采用小波分析技术解决扰动暂态过程存在小波基选择的问题，提出了一种基于HHT的扰动起止时刻检测方法。该方法以电压缺口为例，在30 dB和40 dB噪声环境下，首先采用EMD算法对电压缺口信号进行分解，得到IMF1分量、IMF2分量、IMF3分量和剩余分量R；然后对含有高频部分的信号即原始信号、IMF1分量、IMF2分量进行Hilbert变换，得出通过瞬时幅值曲线中突变点位置可以检测扰动起止时刻的结论；通过对比原始信号、IMF1分量、IMF2分量的扰动起止时刻检测值，最后选用了误差最小的IMF1分量的瞬时幅值进行扰动起止时刻检测。实验结果表明，该方法精度高、抗噪声能力强。

PWM整流器并联系统零序电流研究

倪帅, 唐丽娜, 刘杰, 倪世江

2012, 38(6): 67-71.

<摘要>(66) <PDF>(3)

摘要:
以两电平PWM整流器并联系统为例，分析了并联模块间零序环流产生的原因：并联模块间零序环流是由2个模块的零序电流占空比差异产生的；并联模块间零序环流的产生与后续的负载大小及类型无关。介绍了基于k控制的PWM整流器并联系统零序电流控制策略的实现，并对该控制策略进行了仿真验证。仿真结果表明，k控制可抑制PWM整流器并联系统零序电流，但尚未达到完美的抑制效果。

基于CPS-SPWM调制方式的链式STATCOM研究

赵强, 王加军

2012, 38(6): 72-76.

<摘要>(36) <PDF>(3)

摘要:
针对非线性、冲击性负荷给煤矿电网注入了大量无功功率和谐波的问题，研究了基于CPS-SPWM调制方式的链式静止同步补偿器STATCOM；介绍了链式STATCOM主电路结构；针对链式STATCOM调制方式包括单极性CPS-SPWM和双极性CPS-SPWM两种调制方式，采用Matlab仿真分析了基于H桥基本模块和基于级联H桥的单极性CPS-SPWM调制方式与双极性CPS-SPWM调制方式的差别，结果表明，单极性CPS-SPWM调制方式的波形质量明显好于双极性CPS-SPWM调制方式，链式STATCOM应选用单极性CPS-SPWM调制方式；采用Matlab/Simulink平台对不同调制比下的基于单极性CPS-SPWM调制方式的链式STATCOM进行仿真，结果表明，该链式STATCOM具有输出波形好、谐波低、扩展性强等特点。

基于电网电压定向的光伏并网逆变器系统研究

王晓东, 李岚

2012, 38(6): 76-79.

<摘要>(39) <PDF>(5)

摘要:
针对传统的光伏并网系统逆变控制策略存在控制复杂、谐波含量多的问题，提出了一种基于电网电压定向的光伏并网逆变器直接电流控制方法，给出了以TMS320F2812为主控制器的三相光伏并网逆变器系统的硬件及软件设计。该逆变器直接电流控制方法采用过零检测电路测量电网电压的过零点时刻，得出过零点时刻的电网电压的旋转角度，从而得到逆变器输出电压的幅值和相位；采用SVPWM技术控制IPM的开断，使逆变器输出上述幅值和相位的电压，从而实现单位功率因数并网发电功能。实验结果表明，该逆变器直接电流控制方法简单，逆变器输出电流与电网电压基本保持相同的频率和相位，并网发电功率因数接近于1。

石灰窑温度智能控制系统设计

汪发亮, 吴彩林

2012, 38(6): 80-83.

<摘要>(54) <PDF>(3)

摘要:
提出了一种石灰窑燃烧室温度智能控制系统的设计方案。该系统以下燃烧室温度为控制目标，以煤气流量为调节对象，通过模糊神经网络动态调整煤气流量设定值，采用粒子群优化算法对模糊神经网络的参数进行寻优，并采用最小二乘支持向量机逆控制系统对煤气流量进行跟踪控制，实现了对石灰窑下燃烧室温度的精确控制。仿真结果表明，该系统响应速度快，稳定性好，具有很好的抗干扰性和鲁棒性。

基于工业以太网的煤矿轨道运输监控系统研究

徐育军, 徐敏, 张先锋, 魏华峰, 槐利

2012, 38(6): 84-86.

<摘要>(66) <PDF>(6)

摘要:
针对矿井机车运输监控系统存在抗干扰能力差、通信不稳定、机车难以精确定位等问题，介绍了一种基于工业以太网的煤矿轨道运输监控系统的设计；详细介绍了该系统的总体结构、主要功能及特点，并给出了机车过轴统计问题的解决办法。实际应用表明，该系统抗干扰能力强、机车定位准确，满足设计要求。

选煤厂设备巡检系统设计

李建华

2012, 38(6): 87-89.

<摘要>(64) <PDF>(3)

摘要:
针对传统的选煤厂设备管理方法存在漏检漏查、无专用仪器、数据处理繁琐等问题，提出了一种新型的选煤厂设备巡检系统的设计方案。在巡检线路及设备上安装相应的感应卡，巡检人员携带巡检仪到各点读卡，把代表该点的卡号和时间记录下来，同时完成规定的巡检和数据采集工作，然后进行下一点的巡检任务；巡检工作完成后将巡检仪的数据传送到监控计算机，由巡检数据综合信息管理软件进行处理，从而达到对巡检情况进行记录和考核的目的。实际应用表明，该系统运行稳定、功能实用。

基于GSM与组态的PLC双层监控系统

李明, 任飞, 章振, 张伟

2012, 38(6): 90-93.

<摘要>(64) <PDF>(4)

摘要:
设计了一种基于GSM与组态的PLC双层监控系统。该系统通过GSM无线模块将计算机、PLC和智能手机终端联系起来, 配合传统的PLC监控系统，既可实现设备的现场控制，又可通过手机终端远程监控设备。实验结果验证了该系统的有效性。

矿井提升机盘形闸监控系统设计

曾盈, 孙伟, 孙浩

2012, 38(6): 93-95.

<摘要>(38) <PDF>(3)

摘要:
基于闸间隙、制动力和空动时间这3个参数可全面反映矿井提升机盘形闸的制动性能，设计了一种可实时监控这3个参数的矿井提升机盘形闸监控系统。该系统采用2个微处理器，一个用来测量闸间隙并完成一些功能转换，另一个用来测量空动时间和制动力；并采用基于专家系统的故障诊断技术判断盘形闸在运行过程中出现的异常状态。实际应用表明，该系统具有检测精度高、实时性好、可靠性高等特点。

基于FPGA的超声空化效应测量系统设计

韩雁, 徐斐

2012, 38(6): 96-99.

<摘要>(27) <PDF>(3)

摘要:
针对传统的超声空化效应测量方法存在测量精度低、实时性差、成本高等问题，根据时差法测量超声空化效应的原理，设计了一种基于FPGA的超声空化效应测量系统。该系统采用FPGA内部锁相环的倍频、移相功能测量超声波在空化与未空化液体中的传播时间差，实现了超声空化效应的实时、定性测量。测量结果验证了该系统的有效性。

基于线性插值的电网频率测量方法

宋红卫

2012, 38(6): 99-102.

<摘要>(38) <PDF>(3)

摘要:
针对常用的硬件测频法和软件测频法分别存在硬件设计复杂、软件测量误差较大的问题，提出了一种基于线性插值的电网频率测量方法。该方法首先找出半波内与第一个过零点最近的2个采样点，利用线性插值算出该过零点与后一个采样点之间的时间T1；其次找出半波内与下一个过零点最近的2个采样点，利用线性插值算出该过零点与前一个采样点之间的时间T3；再次计算半波内第一个和最后一个采样点之间的时间T2；最后将T1、T2、T3相加，即可算出电网频率f。测试结果表明，该方法测量误差为±0.05 Hz，且计算过程简单。

基于AT89C51的数字式温湿度仪设计

郑梦, 凌六一

2012, 38(6): 103-105.

<摘要>(51) <PDF>(8)

摘要:
针对机械式和非数字式温湿度仪不能上传数据的问题，设计了一种以单片机AT89C51为控制核心的数字式温湿度仪；详细介绍了该测量仪的硬件及软件设计，并给出了数字式温湿度传感器SHT11的3个操作函数即复位时序函数、写字节时序函数和读字节时序函数的编程实现。测试结果表明，该测量仪可靠性高、成本低。

滚动轴承振动信号无线采集系统设计

权建军

2012, 38(6): 106-108.

<摘要>(41) <PDF>(4)

摘要:
针对滚动轴承振动信号有线监测系统存在现场布线不便的问题，设计了一种滚动轴承振动信号无线采集系统。该系统采用加速度传感器MMA7260采集滚动轴承振动信号的X、Y、Z轴向加速度信号，由无线射频收发芯片nRF9E5将该信号传输到PC机进行信号分析与处理，实现了滚动轴承振动信号的采集和短距离无线收发功能。实验结果验证了该系统的有效性。

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2012年第38卷第6期

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