工矿自动化

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孙继平

2014, 40(4): 1-5. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.04.001

<摘要>(44) <PDF>(5)

摘要:
提出严禁矿用一般型照明灯具、通信、自动化装置和仪器仪表等小功率非防爆设备用于煤矿井下；照明灯具应采用LED等冷光源，优选本质安全型或本质安全型与浇封型或隔爆型等其他防爆型式的复合型；用于煤矿井下的监控、通信、监视、控制设备和仪器仪表应优选本质安全型，设备之间传输的信号必须是本质安全型信号；大功率电气设备应优选隔爆型电气设备，隔爆型电气设备应将接线腔与主腔分腔布置。提出矿用通信与信号电缆和光缆可以盘圈。提出与隔爆型电气设备连接的矿用电缆必须耐爆；严禁矿用通信与信号电缆和光缆直接与单一隔爆型电气设备连接；与隔爆兼本质安全型电气设备连接的矿用通信与信号电缆和光缆必须耐爆。提出煤矿井下严禁使用铝芯电缆。提出用于局部通风机的欠压保护和失压保护应有延时措施；除掘进、开拓和临时施工场所外，尽量减少局部通风机的使用；严禁在形成全风压通风的回采工作面使用局部通风机稀释上隅角瓦斯等。提出矿灯应采用LED等冷光源，应采用本质安全型或本质安全型与浇封型等其他防爆类型的复合型；光源及灯绳（电池与头灯分离时）中传输的电能必须是本质安全型；严禁白炽灯等特殊型矿灯用于煤矿井下。

物联网、大数据及云计算技术在煤矿安全生产中的应用研究

马小平, 胡延军, 缪燕子

2014, 40(4): 5-9. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.04.002

<摘要>(131) <PDF>(15)

摘要:
阐述了物联网、大数据及云计算技术的研究现状，指出3种技术之间的关系，即物联网产生大数据，大数据助力物联网；大数据需要云计算，云计算增值大数据。结合煤矿综合自动化的建设发展历程，研究了3种技术在煤矿安全生产保障中的作用和地位，提出了3种技术在煤矿生产安全保障中的关系：物联网是煤矿各个子系统建设的技术框架和路线图，大数据是矿山物联网建设的产物，云计算则是对大数据处理利用的技术手段，并指出基于物联网、大数据及云计算技术的煤矿安全生产监测监控系统将是主动式、多参数融合、具备预警功能的监测监控系统，可有效提升煤矿安全生产水平。

煤炭企业生产成本联机分析处理和数据挖掘研究

吴乔, 罗键, 林金有

2014, 40(4): 10-14. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.04.003

<摘要>(38) <PDF>(5)

摘要:
针对煤炭企业生产成本分析与控制存在准确性低、决策支持不够等问题，提出了一种生产成本管理与决策支持设计方案。该方案采用数据集市采集整个生产范围内的生产成本，并对生产成本进行实时归集和核算，采用联机分析处理和数据挖掘技术获得隐藏在生产成本内部的规律和趋势，从而为决策者提供决策支持。实际应用表明，该方案实现了生产成本的实时分析与控制。

井下无线传感器网络地址分配优化研究

王丽娜, 黄友锐, 唐超礼, 曲立国

2014, 40(4): 15-19. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.04.004

<摘要>(70) <PDF>(4)

摘要:
针对现有井下无线网络拓扑存在的问题，即分布式地址分配机制中的网络深度受限及资源浪费和随机地址分布机制中的地址冲突等问题，提出了二进制地址分配机制，即通过向父节点或子节点申请未使用的地址来优化网络拓扑。仿真分析和实际应用结果表明，二进制地址分配机制大大提高了节点入网率和井下无线数据传输的实时性和可靠性。

基于ZigBee的煤矿巷道压力监测系统设计

李学哲, 胡兴志, 封孝辉, 张有东

2014, 40(4): 19-22. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.04.005

<摘要>(65) <PDF>(4)

摘要:
针对传统的巷道压力监测方法存在测量精度低、可靠性差、节点扩展性差、测量结果无法自动上传、分析和处理等问题，设计了一种基于ZigBee的煤矿巷道压力监测系统。该系统利用传感器节点实现巷道压力的精确测量，测量结果以无线通信方式传送给汇聚节点，并由汇聚节点上传地面监控计算机，实现巷道压力的实时、可靠监测。测试结果表明，该系统可实现锚杆受力大小的精密测量, 并可实时上传测量结果。

我国煤巷掘进装备现状及发展趋势

丁震

2014, 40(4): 23-27. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.04.006

<摘要>(93) <PDF>(8)

摘要:
介绍了中国煤巷掘进装备即掘进机组、连续采煤机组、掘锚机组、全液压钻车机组的组成及性能，分析了这几种装备的适用条件和技术特点，指出中国煤巷掘进装备的发展趋势：采用掘进支护平行作业实现掘锚机组快速掘进作业线；采用全断面掘进技术提高掘进效率；采用先进的自动化和信息化技术实现无人化作业。

井下捷联惯导系统导航数据处理滤波分析

刘晓文, 王存, 王龙

2014, 40(4): 27-31. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.04.007

<摘要>(47) <PDF>(4)

摘要:
针对现有煤矿井下定位技术误差较大、准确性不足的问题，引入了捷联惯导系统对煤矿井下人员和设备进行精确定位导航。为进一步提高捷联惯导系统的定位精度，提出了采用扩展卡尔曼滤波和采样卡尔曼滤波对系统数据进行滤波的算法，分析了扩展卡尔曼滤波和采样卡尔曼滤波的滤波原理，并对算法公式以及滤波效果进行了仿真分析。仿真结果表明，在假设井下噪声为高斯白噪声的前提下，采样卡尔曼滤波抖动性较小，曲线更为平滑，即滤波后的数据更加接近于真实数据，能够更准确地反映出坐标信息，且误差基本控制在允许的范围之内，具有较好的滤波效果。

煤矿采空区无线传感器网络路由协议研究

夏旭, 黎望怀, 李登, 陈志刚

2014, 40(4): 32-37. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.04.008

<摘要>(41) <PDF>(5)

摘要:
针对现有的基于能量均衡的无线传感器网络路由协议不适应煤矿采空区应用的问题，提出了一种非均匀分簇能量均衡路由协议，即UCEB-CMF协议。该协议原理如下：优化候选簇首的选择机制，有效保证剩余能量大的传感器节点优先成为候选簇首；改进非均匀竞争半径的计算公式和候选簇首的竞争方法，在考虑剩余能量的基础上，增加了对簇首节点到Sink节点距离的考量，从而实现能耗均衡；针对煤矿采空区传感器节点易消亡的特点，提出了一种多路径路由算法，从而实现数据传输的持续性。仿真结果表明，该协议能有效均衡传感器节点能耗，延长无线传感器网络的生存期，适用于煤矿采空区。

基于概率神经网络的煤炭企业物资分类方法研究

韩赛, 卢建军, 卫晨, 刘志鹏

2014, 40(4): 38-41. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.04.009

<摘要>(42) <PDF>(2)

摘要:
针对现有煤炭企业在物资管理中存在分类粗放、评价标准主观、计算规模大等问题，提出了基于概率神经网络的分类方法。该方法以物资较为通用的供求度、价值度和供应效率3个评价指标的量化样本数据作为输入数据，利用概率神经网络建立物资分类模型，并通过Matlab仿真出分类结果，实现了煤炭物资重要程度的科学分类。实际测试结果验证了该方法的科学性与准确性。

模糊综合评价法在煤矿“六大系统”中的应用

杜达文, 王保民, 张瑾

2014, 40(4): 42-45. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.04.010

<摘要>(40) <PDF>(3)

摘要:
应用模糊数学理论，建立了模糊综合评价方法；从煤矿“六大系统”验收标准的角度出发, 运用模糊综合评价法构建了煤矿 “六大系统”评价指标体系，并将该评价指标体系分成若干个一级指标、二级指标以及否决项，利用层次分析法确定评价因素的权重，实现了煤矿“六大系统”质量等级的综合评判。实际应用结果验证了该方法的可行性。

基于小波去噪与改进RBF神经网络的小电流接地系统故障选线方法

王晓卫, 魏向向, 侯雅晓, 高杰

2014, 40(4): 46-50. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.04.011

<摘要>(58) <PDF>(4)

摘要:
提出了一种基于小波去噪与改进RBF神经网络的小电流接地系统故障选线方法。将消噪后的零序电流绝对值的最大值进行归一化处理后得到故障信息矩阵，并将该矩阵作为RBF神经网络的输入；计算RBF神经网络输入层的活跃值，当活跃值在设定范围内时，RBF神经网络的隐含层与输出层自动断开，隐含层神经元分裂，待网络中权值、方差、中心值等参数自动调整后，RBF神经网络的隐含层与输出层重新连接，输出训练结果；将测试集输入到训练好的RBF神经网络，得出故障选线结果。算例分析结果表明，该选线方法不受故障相位角、接地电阻的影响，故障选线准确、可靠。

基于超级电容器储能的时域激发极化法发射机研究

曾志辉, 张一鸣, 陶海军, 朱学政

2014, 40(4): 51-54. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.04.012

<摘要>(29) <PDF>(2)

摘要:
针对目前时域激发极化法发射机存在无电能存储、体积较大的问题，设计了一种基于超级电容器储能的时域激发极化法发射机。该发射机采用新的电路拓扑结构，在发射机空闲时由超级电容器存储发电机输出的能量，在发射机工作时超级电容器释放存储的能量，释放出的能量与发电机一起给负载提供功率，有效减小了发电机的体积；同时超级电容器在释放能量时与发电机电源是串联工作，不仅不需要升压电感而且能够实现升压作用，进一步优化了发射机的体积。仿真及实验结果表明，该发射机性能稳定、可靠。

有源箝位型三电平变频器功率器件损耗分析

赵霞, 方蒽, 夏晨阳, 屠伟, 郭全军

2014, 40(4): 55-59. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.04.013

<摘要>(21) <PDF>(3)

摘要:
针对传统中点箝位型三电平变频器运行过程中存在功率器件损耗分布不均匀问题，介绍了有源箝位型三电平拓扑的工作原理和基本调制策略，分析了有源箝位型三电平变频器的损耗特性。有源箝位型三电平拓扑使用双向功率器件取代传统中点箝位型三电平中的箝位二极管，通过选择恰当的零电压状态组合，可实现功率器件损耗均衡的目的。仿真结果表明，在各种典型工作状态下，相比于中点箝位型三电平拓扑，有源箝位型拓扑可更好地平衡功率器件内外管损耗，提升了变频器容量。

基于惩罚函数的异步电动机综合节能控制

李建红, 周腊吾, 薛正山

2014, 40(4): 59-62. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.04.014

<摘要>(44) <PDF>(3)

摘要:
针对现有异步电动机节能控制效果不理想的问题，提出了一种基于惩罚函数的综合节能控制装置的设计方案，建立了综合节能控制装置的优化模型。该装置在变频调速中采用动态调压技术，可动态调节电动机的端电压和频率，利用惩罚函数法对输出功率进行优化，使电动机变频调速系统运行于最佳模式，最终达到节能的目的。Matlab仿真结果表明，该综合节能控制装置综合了调压节能和调速节能的优点，具有良好的节能效果。

双向全桥DC-DC变换器单移相闭环控制研究

杨小康, 李鹤群, 高巧梅, 程红

2014, 40(4): 63-67. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.04.015

<摘要>(64) <PDF>(4)

摘要:
针对基于传统单移相控制的双向全桥DC-DC变换器存在效率低的问题，提出了一种基于单移相闭环控制的双向全桥DC-DC变换器设计方案；分析了双向全桥DC-DC变换器稳态特性，详细介绍了基于单移相闭环控制的双向全桥DC-DC变换器的建模实现。仿真与实验结果表明，基于单移相闭环控制的双向全桥DC-DC变换器效率高、损耗小。

PWM整流器保持高功率因数运行的方法研究

郑丽君, 沈亚瑞, 宋建成

2014, 40(4): 68-72.

<摘要>(45) <PDF>(5)

摘要:
针对煤矿井下电压波动严重时影响稳压电源的单位功率因数等问题，提出采用可变输出直流电压法来控制PWM整流器的直流侧电压，以保证PWM整流器处于高功率因数运行的工作状态；详细分析了直流侧电压的选取及交流侧输入电压大范围波动对交流侧输入电流及功率因数的影响，介绍了可变输出直流电压法的控制原则及软件实现。试验结果表明，在电压波动情况下，可变输出直流电压法不仅可使PWM整流器系统稳定，而且可以保持整流器的高功率因数运行状态。

基于干扰估计的WSN链路自适应控制方法

陈捷, 阚保强

2014, 40(4): 72-77. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.04.017

<摘要>(34) <PDF>(5)

摘要:
无线传感器网络；传输功率控制；干扰估计；自适应速率调整

基于云计算的煤矿监管服务平台研究

许金

2014, 40(4): 78-81. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.04.018

<摘要>(34) <PDF>(6)

摘要:
为了解决现有多级垂直监管模式中存在的平台重复建设、水平参差不齐、数据多级反复上传、层层过滤作假等问题，设计了一种基于云计算的煤矿监管服务平台。该平台以云计算相关技术为依托，采用统一的数据存储策略与处理机制，利用多网络传输与基本监控终端相结合，通过严格的权限管理与良好的扩展性，向各实体单位提供个性化服务，实现各级监管机构和地方监管部门与煤矿生产企业之间平行直接的监管模式。

矿井通风机无线监控系统设计

韩涛, 黄友锐, 曲立国

2014, 40(4): 81-83. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.04.019

<摘要>(46) <PDF>(4)

摘要:
针对传统的矿井通风机监控系统采用有线通信方式而存在成本高、结构复杂、不便扩展等问题，提出了一种基于ZigBee的矿井通风机无线监控系统的设计方案，详细介绍了该系统的硬件及软件设计。实际应用表明，该系统运行稳定，安装方便，易于扩展。

矿用本质安全型电源设计分析

刘琴

2014, 40(4): 84-86. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.04.020

<摘要>(44) <PDF>(8)

摘要:
针对本质安全型电源必须要有多重过流、过压保护的要求，介绍了一种基于LM317稳压器的矿用本质安全型电源电路工作原理，分析了该电路中熔断器、滤波电容、稳压器的设计要求，详细介绍了过流及短路保护电路和过压保护电路的参数计算方法。该电源电路中的过流及过压双重保护设计可为技术人员设计合理、可靠的本质安全型电源提供参考。

一种应用于隔爆试验装置中的新型自动配气系统

季晓华, 王志明

2014, 40(4): 87-89. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.04.021

<摘要>(34) <PDF>(4)

摘要:
针对应用于隔爆试验装置中的传统配气方法存在配气速度慢、系统体积较大的问题，设计了一种基于质量流量法的自动配气系统。该系统采用质量流量控制器精确控制多种不同气体的流量，输出的多种气体经混合装置均匀混合后，由O2分析仪和H2分析仪实时监测混合气体的体积分数。测试结果表明，该配气系统配气速度快、结构简单，配制的多种气体体积分数精度能满足GB 3836.2—2010的要求。

基于RFID技术的矿井物流管理系统数据库设计

贺亚茹

2014, 40(4): 90-92. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.04.022

<摘要>(41) <PDF>(6)

摘要:
分析了基于RFID技术的矿井物流管理系统的工作原理，确定了该系统的功能需求，即基本数据管理、物流业务管理、物流运输监控、数据统计；详细介绍了系统中数据库概念结构、逻辑结构、关键数据处理、安全性及基于RFID技术的运输车辆电子标签编码的设计实现。实际应用表明，该数据库具有良好的存储结构、数据共享性和一致性。

大型煤炭企业运销信息化框架研究

张小艳, 蔡攀亮

2014, 40(4): 93-95. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.04.023

<摘要>(38) <PDF>(2)

摘要:
针对大型煤炭企业煤质数据分散、数据共享不及时的问题，在详细分析大型煤炭企业运销业务流程的基础上，结合MVC设计模式，利用开源框架Spring3，整合Structs2、MyBatis框架与Freemarker模板引擎，设计了大型煤炭企业运销信息化框架。该框架实现了运销网络化管理，提高了运销过程中煤质数据管理的精度，达到了运销单位各部门之间数据及时更新与共享的目的。

煤炭运输系统架构及应用研究

谭章禄, 张曼

2014, 40(4): 96-99. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.04.024

<摘要>(53) <PDF>(4)

摘要:
以汾西矿业集团煤炭运输系统实施实例为研究背景，介绍了煤炭运输系统在煤炭运销调度中的重要作用，详细介绍了煤炭运输系统的总体架构和具体流程，同时对煤炭运输系统在汾西矿业集团的现场实施效果和经济效益进行了分析。分析结果表明，该系统规范了煤炭运输流程，大大提高了煤炭运输效率；可有效控制运输成本，为企业带来巨大的经济效益。

基于物联网的煤矿安全综合智能预警系统

付贵祥, 周红军, 郭继茹

2014, 40(4): 99-101. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.04.025

<摘要>(51) <PDF>(6)

摘要:
介绍了基于物联网的煤矿安全综合智能预警系统的总体架构，阐述了各预警模型即瓦斯预警模型、火灾预警模型、水灾预警模型及顶板预警模型的设计，给出了智能决策的业务流程。该系统可对煤矿安全生产过程中的安全隐患进行实时监控及智能化预警，有效提高煤炭企业的安全生产水平。

矿井自燃火灾束管监测系统应用研究

薛毅, 邬剑明, 王俊峰

2014, 40(4): 102-104. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.04.026

<摘要>(55) <PDF>(5)

摘要:
分析了国内外矿井自燃火灾束管监测系统的发展历程及特点，指出澳大利亚研制的矿井自燃火灾束管监测系统能够及时反映自燃区域主要气体的变化趋势，可为矿井自燃火灾提供有效预警。该系统在某煤矿综采工作面的应用结果表明，随着综采工作面的推进，采空区内的O2体积分数逐渐降低，采空区深部边缘的O2体积分数为5%～6%，并逐渐趋于稳定；在综采工作面100～150 m内，采空区内的O2体积分数仍然维持在8%以上，应采取相应的技术措施防止采空区遗煤发生自燃现象；在综采工作面150 m外，采空区基本处于窒息状态。

某矿区变电站进线段防雷改造措施及仿真分析

童年, 周易龙, 周利兵, 陈锦麟, 郭亦坚

2014, 40(4): 105-110. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.04.027

<摘要>(26) <PDF>(2)

摘要:
介绍了某矿区110 kV变电站线路防雷措施的基本情况，分析了该变电站35 kV进线段遭受雷击的原因，即线路绝缘水平遭人为提高后与站内绝缘水平等级不匹配和进线段杆塔接地电阻过高，并提出了相应的采用加装绝缘子保护间隙配合避雷器进行差异性保护和采用树枝状接地装置的改造措施。ATP-EMTP仿真分析结果验证了改造措施的可行性。

基于802.11n的多功能无线传输平台的设计与应用

刘志高, 丁青青

2014, 40(4): 110-114. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.04.028

<摘要>(41) <PDF>(2)

摘要:
针对现有煤矿井下人员定位系统存在功能单一、定位精度不高的问题，设计了一种基于802.11n的煤矿本安型多功能无线传输平台。该平台基于802.11n传输协议和采用信号强度测量模块，不仅实现了数据、语音和视频等的高速传输，还可同时通过WiFi信号实现井下人员的实时定位。煤矿井下实际测试结果表明，该平台的无线传输速率达到了120 Mbit/s，信号覆盖范围为500 m，实时定位精度为9.68 m，满足了煤矿安全信息的传输要求。

口孜东煤矿矿井自动化系统应用研究

郑家宋, 丁从师, 高毅, 吕磊, 张先胜, 张现余

2014, 40(4): 115-117. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.04.029

<摘要>(25) <PDF>(4)

摘要:
针对目前矿井自动化系统建设存在的问题，提出了口孜东煤矿矿井自动化系统的建设方案。井下各子系统采用Mincos控制系统作为主控设备，主控设备通过Mincos控制系统的专有总线采集内部传感器信息，通过Modbus及Profibus总线与各子系统配套设备控制器通信，同时通过以太网与地面集控系统设备通信。实际应用表明，该方案为口孜东煤矿的生产自动化提供了可靠的保障。

基于Modbus RTU协议的ProConOS I/O驱动设计

方崇全

2014, 40(4): 118-120. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2014.04.030

<摘要>(47) <PDF>(4)

摘要:
介绍了Modbus RTU通信协议的特点，提出了一种基于Modbus RTU协议的可编程逻辑控制内核软件ProConOS的I/O驱动设计方案，并进行了测试与分析。测试和应用结果表明，该方案能有效实现支持Modbus RTU协议的不同控制设备的互连互通、工业组网和集中控制，为Modbus RTU协议在嵌入式系统中的运用提供了依据。

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